发电公司级生产实时监管系统的开发与应用
2007-06-19 16:14:39 来源：
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电力18讯：
| 作者：张又新 | |
| 摘要： | |
| 1、概述 五各大发电公司形成之际，迫切需要对各大发电公司所属电厂进行有效的监管，从而能真实、动态了解电力生产的实际情况，在此基础上进行有的放矢的科学管理。达到这种目的的最直接、最有效的方法是：在发电公司总部建立统一的监管中心，将所属电厂的每台机组的生产实时数据全部集成到发电公司总部的监控中心，构建统一的实时生产数据平台，在管理层建设统一的管理数据平台，实现以生产管理为核心的自动报表功能、生产装置的监控功能、工艺指标的考核功能、生产监督以及计量功能。从而实现企业管理层根据生产过程的实时信息快速生成管理决策，通过对厂级过程数据的集成，使生产过程信息资源能够连续、自动地与企业管理系统共享，达到统一监管的目的。正是在这种管理需求下，华能国际电力股份有限公司率先提出了建立生产实时监管系统的设想，并且在2003-2004年度年利用一年的时间，将设想变为现实，笔者参与了整个过程的设计、开发、实施、测试、验收过程。 2、生产实时监管系统规模 华能生产实时监管系统是专门为华能国际电力有限公司设计的大型监管系统，用于实时监管华能国际35个主力火电厂近100多台机组的生产、运行情况，为加强管理、科学决策、掌控实时信息提供强有力的手段。该系统主要分为主站侧、厂站侧、SDH网等三大部分，于2003年3月17日，开始厂站侧一期19个电厂的硬件现场安装和数据接入调试工作，2003年6月初完成硬件设备主站侧的现场安装调试，2003年9月开始厂站侧二期16个电厂的接入工作。于2003年11月19日至11月21日进行了现场临时验收测试并顺利通过临时验收。2003年12月1日生产实时监管系统进入试运行阶段。在此之前，在华能国际总部专门建成了生产值班室并配备了专职值班人员。系统于2004年4月正式通过验收。 系统的主要功能：主站侧功能有远程实时数据采集、画面显示、实时曲线、历史曲线、实时报警、历史报警、各种统计报表、各厂各机组日志、计划负荷等；厂站侧的功能有：DCS数据采集与通讯、RTU数据采集与通讯、日志采集与传输，电量及计划负荷采集与传输，历史数据缓存，断点续传，就地显示等。 3、生产实时监管系统环境 3.1 硬件环境 3.1.1主站侧硬件环境： ALPHA服务器: 共5台 AlphaServer ES40 实时服务器二台； AlphaServer ES40 历史服务器二台； AlphaServer DS20E web服务器一台； ALPHA工作站: 共2台 AlphaWorkStation DS20E 操作员工作站1台； AlphaWorkStation DS20E 维护员工作站1台； 微机 报表工作站 1台； 报警工作站 1台； 网络设备 Catalyst 4503 主交换机2台； Catalyst 3550－24 生产值班室交换机2台； 防火墙 CISCO PIX 525 1 台 拨号路由器 Cisco 3640 1 台 外部设备 光盘刻录机 2台； 网络激光打印机HP5100LE 1台； 彩色激光网络打印机HP5500 1台； GPS时钟/频率仪 1个； IP电话网关2台（48门） UPS 2台 大屏幕系统 3.1.2厂站侧硬件环境： Dell服务器数量70台（每个电厂2台）； Cisco交换机数量35台； IP电话网关（4门）69台。 厂站侧为双机冗余的系统结构，两台服务器SSJG1和SSJG2为主设备，以下为厂站侧的硬件系统基本结构图 3.2 软件环境 3.2.1主站侧软件环境： 操作系统UNIX5.1B版及其支撑软件包 商用数据库Oracle9i版 系统数据采集处理软件包 报表系统 与大屏幕通信接口软件 3.2.2厂站侧软件环境及软件： 1) 厂站侧采用DELL PE4600服务器，采用双机热备用方式，操作系统为WINDOWS2000SERVER，系统采用实时数据平台 2) 采集每台机组的DCS系统和RTU系统实时数据软件。 3) 日志软件（WEB方式） 4) 监视服务器工作的监视软件 5) 数据浏览软件 6) 传输软件 4、华能生产实时监管系统技术特点 4.1系统总体结构 华能生产实时监管系统在网络结构、硬件和软件的配置，遵循开放性的原则，系统具备很强的可扩充性、可维护性。在系统的硬件选型时坚持选用符合模块化设计、遵循国际标准的产品；软件的设计符合相关国际标准，采用面向对象的原则；尽量减少软硬件之间的依赖程度以及软件之间的耦合程度，以提高系统的开放性、兼容性、可移植性、可维护性。 对于系统的硬件，无论是计算机设备或者是网络设备都采用世界上先进的和在电力行业中广泛采用的设备，以保证系统的可靠性。主要的计算机设备采用美国惠普公司的ALPHA系列服务器和工作站，网络设备采用美国CISCO公司的网络交换机、路由器、防火墙等。 对于系统的软件：主站侧操作系统采用了当前最为流行UNIX系统。配合硬件的选型，选用了Tru64 UNIX真正的64位操作系统，它们具有成熟、稳定、可靠和实时性能好的特点；商用数据库采用当前世界上广泛使用的数据库系统Oracle9i，它支持计算机集群功能。厂站侧采用windows2000系统，并配备实时/历史库以在本地存储历史数据。 系统中的各个计算机及与外部计算机的通信符合ISO、IEC等标准，在计算机网络和通信中采用TCP/IP协议，UDP协议等，充分体现了系统的开放性。 网络交换机采用冗余配置，重要的服务器也采用冗余配置，各个服务器和工作站担负不同的功能，系统采用分布式的体系结构。 系统采用防火墙,对系统间的数据通讯实施安全防护；在操作系统和支撑平台方面通过健全的访问机制向用户提供安全、可靠的访问。 4.2系统主要特点 4.2.1安全可靠 1. 系统的冗余机制 系统采用冗余配置。主要设备如各种服务器、数据采集装置、网络交换机等均采用双冗余配置。系统从硬件方面保障了可靠性。 2. 系统的软件保证机制 系统软件提供了完善的功能，可以保证及时发现各种可能的故障，并带有自动恢复功能。 3. 系统的安全措施 （1）采用经国家有关部门认证的硬件防火墙，最大限度地防止病毒入侵； （2）实时系统和非实时系统严格隔离，建立信任与授权机制，保证传输中信息的保密和完整； （3）为了在被攻击后能够恢复清洁的系统，对系统重要数据、应用软件、操作系统和各种配置文件等进行备份。 4．高可用性 系统硬件上采用双冗余、多冗余和群组技术相结合的设备配置，功能完善、性能稳定，满足华能生产实时监管系统的可用性要求。 4.2.2易于维护，易扩展、技术先进 系统提供较强的可维护性。有如下的措施： 1、在硬件设备的选型上，坚持选择符合国际标准及广泛采用的工业标准的设备，其产品可靠，并提供方便的维护工具。 2、所选择的操作系统以及开发环境软件，运行可靠，并且便于维护。 3、所选择的第三方软件产品有完整的详细的使用和维护手册，以及友好，方便的维护界面和工具。 4、系统提供的支撑软件和应用软件具有完善、准确、友好的维护手册，完整、准确的运行记录，运行状态的监视和报警及自恢复手段。系统还提供简便、易用的维护诊断工具，使用户在系统产生异常和故障并进行自恢复后，可以迅速、准确的确定异常和故障发生的的位置和发生的原因，以便彻底排除该异常或故障产生的病根。 5、系统还提供了友好、准确的数据库、人机界面、分布式管理以及各个应用软件的维护工具，以方便用户对支撑平台和各应用软件进行状态查询，修改配置，在线插入等维护操作；各种维护操作均具有验证和回退功能。 6、 系统提供方便、可靠、及时的维护服务，包括远程诊断和远方维护功能。 4.3系统数据范围 系统数据范围如下所示： （1） 站侧完成35个电厂的119台机组实时数据采集传输，上传模拟量26806个，开关量9004个，电量104个，总点数为35914个点。直接采集的设备有132台（包括DCS和RTU）。 （2） 站侧完成监视画面1161幅，包括厂站单线图，汽机蒸汽图、汽机本体图、锅炉给水图、锅炉风烟图、凝水给水图，参数表等。 （3） 系统设计点数为200000点，可根据不同的需要，对系统测点进行增加或减少。 4.4系统主要功能 1、 该系统为国内第一家发电公司的生产实时监管系统。具有采集数据量最大、实时性好、信息全、功能强大等特点。既采集遥测、遥信等实时数据，又采集日电量、值长日志、机长日志、计划值等非实时数据。 2、 数据采集功能齐全，采用国际标准的IEC60870-5-104通信协议（或规约），通信链路的配置、调试、监视和管理比较方便，数据处理能力强，很好地适应了华能生产实时监管系统数据量大、链路多的特点；系统提供备用拨号线路，保证数据的可靠性。 3、 具有较好的历史数据存储功能，易于维护；历史数据处理主进程分别运行在主/备SCADA实时服务器上。正常情况下，主服务器上的历史进程从SCADA实时数据库中按固定时间周期采集资料写入历史服务器。备服务器上的历史进程处于热备用状态。 4、报表系统功能强大，易于维护，该报表管理系统查询速度响应快，制表功能齐全。报表管理系统包括：业务管理、用户管理、用户组管理、系统配置、定时器管理及登录控制几个部分。 5、 系统外围配有值班报警微机,有效地监视了系统的各节点的运行工况和实时数据的质量,提高值班效率、减轻工作负担。 6、具有非常丰富的WEB功能，报表、日志、曲线、实时画面和报警查询均可在公司管理系统中方便浏览，极大地拓展了实时业务服务的范围和种类；可以浏览： 实时画面：在Web服务器上对图形画面进行图形格式转换，转换后的图形可以被嵌在IE浏览器的Applet程序所识别。只需维护一套人机画面，转换十分方便。SCADA的实时数据通过CGI程序进行更新。 报警信息的浏览：通过浏览器可以查询所有的历史报警，采用XML数据格式，嵌在浏览器的Applet程序，进行资料解析和页面的显示，可以按时间、地区、厂站等条件进行查询。 曲线的浏览：通过浏览器可以查询所有的历史和实时曲线。 报表的浏览：通过浏览器可以查询所有用户定制的报表。 日志的浏览：通过浏览器可以查询电厂日志。 7、 系统与各种DCS系统进行通讯，如：ABB SYMPHONY，西屋OVATION，Simens T/XP/ME,FOXBORO I/A，日立，MAX1000，新华XDPS-400，和利时DCS，华能新锐P-CONTROL DCS等。与各种RTU系统进行通讯，并采用了多种规约如：CDT，MODBUS，SC1801，DNP，IEC101，IEC104，OPC等。 5、生产实施监管系统应用范围 华能生产实时监管系统建成以后，成为华能管理电厂的有力工具，既能自动生成各种统计数据，免除了电厂地域不同带来的信息不畅通的问题，又能监督各电厂的日常生产，真正起到了监管的目的。因此，这样的系统可以用于各大公司来管理各电厂，也适用于各分公司管理自己所属电厂，还可以用于各电厂管理自己不同的机组，应用范围非常广。在此基础上，还可以溶进SIS的功能，构筑面向SIS的强大的监管系统。 |
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