1概述
　　
　　淮南洛河發電廠是華東電網的主力電廠之一，全廠裝有4臺300MW燃煤機組，通過2回500kV和7回220kV線路與華東電網相連。我院1994年底在該廠二期擴建工程中對全廠的監控系統進行了網絡互聯的總體設計，把分別用于發電生產不同過程的，采用不同數據庫、不同硬件、不同操作系統的4臺機組的DAS／DCS系統、升壓站網控系統、MIS系統等進行了互聯。可集成的信息占全廠主要生產信息的91％，并可根據調度中心下發的實時計劃曲線，在總值長工作站上對機組的發電出力進行控制。網絡互聯設備于1998年初到達現場，開始進行逐個系統的互聯和調試，并先后投入試運行，1999年10月通過了整個互統的現場驗收。
　　
　　互聯網絡投運二年多來，洛河電廠的運行人員和管理人員可以在總值長工作站或MIS系統的任意一臺微機上方便地查看有關信息，取代了以往詢問方式，全廠主要的機爐、電信息綜合在一、二幅畫面上，其實時數據刷新快速，準確反映出全廠的發電量和發電曲線以及省調的超短期負荷預報值等信息，幫助總值長和有關運行人員及時進行調度，減輕了勞動強度，提高了生產效率，保證了機組的安全、經濟運行。全廠的負荷曲線合格率達到了90％以上，電壓合格率達到100％，使電力模擬市場考核中獲得的獎勵電量增加，懲罰電量減少。同時，利用有關電量數據開展班組間的勞動競賽，增強了運行人員的市場競爭意識。網控系統與MIS的互聯網絡自運行二年多來，可用率在95％以上，數據準確率在99％以上。
　　
　　2傳統的設計模式和存在問題
　　
　　國內火電廠自動化專業設計中目前存在的問題是：
　　
　?。?）廠內各實時監控系統處于孤島運行狀態，總值長和電廠的管理、決策層詢問全廠的生產情況，一般通過進行，難以同時查詢全廠實時運行情況一旦發生事故，不能統觀全廠進行有效的指揮，給企業的現代化管理和提高運行的安全性帶來了障礙。
　　
　　（2）熱控、電氣、遠動等專業各自進行設計，使得SOE、PDR等功能交叉復蓋，信號被重復采集的情況屢有發生，由此造成傳感器（變送器）、數據采集等設備重復配置，CT、PT的二次側負荷加重，測量精度下降；同時，信號電纜長距離重復敷設，造成傳輸質量下降，投資費用增加。
　　
　?。?）各專業設計和采購的監控系統采用的是制造廠的通信協議和接口設備，較難與其他計算機系統進行互聯。
　　
　?。?）各監控系統間缺乏統一的時鐘管理，對事故分析造成困難，也使運行報表打印的數據缺乏一致性。
　　
　?。?）有的監系統用系統主機與外部網絡進行通信，使通信對方的非法數據有可能直接進人監控系統的主機和實時數據庫，對安全運行構成威脅。
　　
　?。?）電廠投入商業運營后，根據生產運行需要，再進行互統的二次開發工作。由于被連系統型號各異，通信規約不盡相同，且都在實時運行，給通信軟件的編程及互統的調試帶來很大困難。
　　
　　3互統設計思想和目標
　　
　　3．1、設計思想
　　
　　3．1．1、進行火電廠全廠計算機網絡互聯總體設計的功能要求出發，通過專業間的協調，編制全廠統一的實時I／O測點表，確定各監控系統直接采集信息就地采集、上網傳送、全廠共享。減少傳感器和數據采集裝置的重復投資，減少CT、PT回路的功耗，減少大量電纜的長距離敷設，節省投資。
　　
　?。?）規定電廠各監控系統外部接口標準、網絡通信協議和規約、時鐘同步方式及數據庫接口界面，使各監控系統的裝置設計及選型實現標準化，從而使有關集成商在監控系統組態、數據庫界面定義以及通信規約編程上按照標準或電力行業標準進行。
　　
　?。?）規范各監控系統的功能，減少功能交叉覆蓋的現象，并通過各系統的互聯，做到功能及性能的擴展、負荷的均勻分擔以及資源的共享。
　　
　　（4）通過總體設計，為電網對電廠的控制由機組級進展到廠級提供集成平臺和技術保證。
　　
　　3．1．2、適應電力企業現代化管理發展的要求
　　
　?。?）實現火電廠現代化管理的基本條件全廠生產信息的綜合、集成和共享，有助于提高火電廠的安全運行和現代化管理水平。MIS系統中一個重要的生產管理子系統的數據來自于全廠電能生產過程的各種監控系統。把各類實時數據集成起來，并迅速送人MIS，才能保證電廠的管理決策層能夠隨時查看全廠的生產情況，并在發生事故時及時有效地進行指揮。
　　
　　（2）發電側電力走向市場的需要
　　
　　隨著電力模擬市場走向成熟和發電側電力市場的興起，發電廠將成為獨立經營核算的企業實體。電廠的運行成本包括固定成本（管理成本和還貸費用）和可變成本中（運行費用和檢修費用），降低可變成本中包括煤耗的運行費用和減少機組的檢修費用，是電廠降低成本、控制開銷、獲取利潤的主要手段。通過全廠實時信息的集成，為進一步實現機組的經濟運行提供了平臺，可提高電廠的經濟性。
　　
　　3．2設計目標
　　
　　（1）加強火電廠各自動化專業之間設計協調和配合，做到功能總體設計，信息合理流程，采用計算機網絡技術，降低工程造價，提高大型火電廠綜合自動化水平和管理水平。
　　
　?。?）積極推廣和應用標準化，統一實時信息的命名和編碼，統一互統的軟硬件接口標準和規范，統一互統的各層網絡通信協議。
　　
　?。?）實現火電廠主要生產過程各類監控系統的互聯，制定統一的全廠實時I／O測點信息表，規范全廠信息命名、定義和編號，建立全廠主要生產信息實時數據庫，并實時傳遞給MIS系統。
　　
　　（4）在總值長工作站上監控全廠生產情況，進行全廠發電負荷的自動分配。
　　
　　4互統總體設計
　　
　　4．1互統結構設計
　　
　　采用企業級網絡交換設備，把電廠電能生產過程中主要的監控系統有機地起來，互統框圖見圖1。　　
　　4．2互統概況及接人方式
　　
　?。?）#1機組是西安熱工研究所開發的的基于Inter86／310—95為主機的DAS系
　　
　　統，操作系統為DOS，采集的實時信息為1400點。該系統以串行口方式接入網控系
　　
　　統，通信規約為DL451—91。
　　
　?。?）#2機組DAS系統是由安徽電力試驗研究所開發的基于WindowsWorking
　　
　　Group的分布式微機系統，采集的信息量為1450點。該系統以局域網端口通過網絡中繼器，并經光電轉換連接到全廠網絡交換設備，通信規約為TCP／IP-kDL476—92。
　　
　?。?）#3、#4機組的DCS系統采用美國西屋公司的WDPF一Ⅱ系統，該系統由18個DPU裝置和8席SUNSPARC5工作站組成。每套DCS采集的I／O信息量為4200點。該系統有三條網絡，其中兩條為西屋公司協議的Westnet，一條為標準的10MB／sEthernet網，操作系統為S01aris3．2版。#3、#4機組DCS系統以以太網端口通過網絡中繼器，并經光電轉換接人全廠網絡交換設備，通信規約為TCP／IP+DL476—92。
　　
　?。?）MIS系統由北京新天地信息系統公司開發，該系統采用客戶機／服務器形式，服務器采用DECAS4000，操作系統采用Digi—talUNIX3．2版本，客戶機采用基于Win—dows操作系統的PC機，網絡協議為TCP／IP。MIS系統用以太網Hub端口，通過網絡中繼器和光纖接人全廠網絡交換設備，通信規約為CP／IP+DL476—92。
　　
　?。?）升壓站的網控系統采用南瑞電網公司的RD一800B型系統，該系統直接采集包括RTU在內的升壓站的主要電氣設備的信息和#3，#4機組6kV廠用電各類泵和機的電度量，采集的信息量為500點。該系統配置兩臺SCADA工作站（兼作全廠實時數據服務器）和兩席值長工作站（其中一席為總值長工作站），工作站采用Alpha255／233，并配置了數據采集服務器和MWYC7微機終端采集裝置。
　　
　　網控系統在完成升壓站數據采集和監視控制功能的同時，還承擔了全廠網絡互聯和全廠實時數據的集成以及實時數據庫的管理工作。全廠網絡交換設備采用DECHub900企業級以太網交換設備，直接承擔了全廠網絡的互聯。
　　
　?。?）遠動裝置采用與安徽省調主站相同型號的美國Valmet公司的MB88型裝置，具有四遙功能。該裝置通過Modem，分別以SV規約和u4F規約與安徽省調及華東總調的EMS主站通信，同時通過串行口接入網控系統，實現遠動數據的當地共享。RTU與網控系統的通信規約也采用SV通信規約，以便于通過其實現全廠負荷的自動分配。
　　
　?。?）電能量計量終端YD一953由上海申貝科技發展公司提供，該裝置將涉及電力模擬市場考核中電廠關口的電量采集后，通過Modem撥號方式向省調傳送，同時接入網控系統實現電能量數據當地共享，與網控系統的通信規約采用DL451—91。
　　
　　（8）安徽省調96點發電計劃曲線和經過省調EMS系統超短期負荷預報軟件修正后的每15分鐘調整值，直接接入網控系統，采用的通信規約為DL451—91。
　　
　　4．3、互統主要技術參數
　　
　　4．3．1規模和容量
　　
　?。?）全廠實時數據庫規?？啥x57，300點，并可根據需要進行擴充。
　　
　?。?）網控系統傳輸至MIS系統的實時信息量為：模擬量2400點，狀態量770點，可
　　
　　擴。
　　
　　（3）局域網交換網段：6段，可擴。
　　
　　4．3．2實時性
　　
　?。?）網絡交換速率：10Mbps，可擴至100Mbps
　　
　?。?）網段間全速防火墻過濾速度：14880ppS（Ethernet包）
　　
　　（3）TCP層上任意兩個網段（DAS／DCS／網控系統與MIS系統）128個字節的傳
　　
　　輸時延<＝15ms；
　　
　?。?）互統間測量值越限刷新周期<＝5s；
　　
　?。?）互統間狀態量變位刷新周期<＝4s;
　　
　　（6）網控系統時鐘與標準時鐘誤差<＝1ms;
　　
　?。?）互統間的時鐘誤差<＝1s;
　　
　　4．3．3支持和應用的各層標準通信協議
　　
　　IEEE802．3、IPX／SPX、TCP／IP、ATM、DL476——92、DL451——91
　　
　　4．3．4支持和應用的各種軟件標準
　　
　?。?）主要編程語言：C、C++、VB6．0、
　　
　　（2）數據庫及其管理系統：Sybase、Ora·
　　
　?。?）接口軟件：SOL、ODBC、DB--API
　　
　?。?）網管軟件：SNMP
　　
　　5互統主要技術特點
　　
　　（1）實現了電廠電能主要生產過程中不同操作系統、不同數據庫、不同硬件和軟件平臺的實時監控系統（網控系統／DAS／DCS）及MIS系統的互聯，形成了廠級網絡。
　　
　　（2）可在總值長工作站上根據電網調度的實時發電計劃曲線，監視廠內各臺機組的運行工況，進行各臺機組的發電負荷自動分配。對機組的控制通過RTU實現，為此，在總值長工作站上設置了軟件開關，保證了RTU受控于省調主站AGC的優先權，見圖2。
　　
　?。?）總值長工作站具有友好的人機界面，可用多種顏色同時顯示多條發電曲線：計劃值、實際值、各臺機組的實際值等，也可以記錄各臺機組自動負荷分配的啟停時間及所發電量及參加電網AGC的啟停時間及所發電量，便于今后參加電力市場后實際記錄所提供的輔助服務。
　　
　?。?）電廠生產各個流程的主要實時信息高度集成，電廠的決策和管理層可以在MIS網上的任意一臺PC機上方便地調看全廠的生產過程信息。
　　
　?。?）廠級網絡上實時信息的傳輸達到實時性、可靠性、正確性和準確性的要求。網絡上傳輸的信息點可根據電廠運行的要求任意進行改變。
　　
　?。?）規范互統各層網絡通信協議，積極推廣和應用接口軟件和通信協議的標準化。如傳輸層網絡層遵循TCP／IP，應用層遵循DL476—92等。
　　
　?。?）充分利用網控系統的GPS資源，實現全廠互統的時鐘同步。
　　
　?。?）采用10MB／s以太網交換技術進行互統之間的網段交換，提高了網絡的吞吐容量和交換速度。
　　
　　·（9）充分考慮網絡安全隔離措施，設置網絡防火墻功能，各個網段的交換模塊提供端口級的安全性，具有支持源地址、目的地址和協議的過濾能力，防止非法用戶的訪問。
　　
　　（10）在各監控系統上設置通信工作站（網橋），保證各互統之間的安全隔離，避免互聯網絡對實時主機的直接訪問，防止不良數據進入實時監控系統的數據庫和控制主機，見圖3。
　　
　?。?1）網控系統將集成后的全廠實時數據庫的數據以單向通信方式寫入MIS系統的
　　
　　通信工作站，再以Client／Server方式存入MIS系統Oracle數據庫，保證了廠內所有管理層的終端用戶可直接調用全廠有關實時監控系統的運行數據。
　　
　　（12）為保證設置于網控系統上的全廠實時數據庫的安全可靠，系統提供了自診斷軟件，可對廠級網絡實施自診斷和監視，并能以圖、表等直觀形式方映。當發生故障時能自動報警，并對運行設備的故障發生時間，恢復時間進行自動記錄。系統同進提供了Modem遠方撥號功能，在發生故障時由供貨廠商及時進行遠方診斷，縮短故障時間。　　
　?。?3）互聯網絡的傳輸介質采用光纜，避免被連的監控系統之間因供電的UPS不同、接地方式不同引起的電壓差和升壓站強電磁場環境的干擾影響，保證數據傳輸的正確性。
　　
　?。?4）在戶外敷設的光纖采用具有防護層的外套以防止外力破壞，網絡光纜采用主備方式敷設。放置在各種監控系統機房中的網絡交換模塊和通信工作站，均由在線UPS供電。
　　
　　6結束語
　　
　?。?）火電廠各自動化設計專業及部門間良好的協調配合，是開展總體設計、實現全廠網絡互聯的基礎。
　　
　?。?）積極推廣和應用計算機硬件接口和通信協議的標準化，是實現不同監控系統互聯和集成的必要條件。
　　
　?。?）由于洛河電廠二期基建工期推遲等原因，本項目從提出設計到現場SET結束，歷經5年時間。但上文所述的多系統互聯模式，對改擴建的老電廠或機組臺數多的電廠仍具參考價值其網絡互聯的總體設計思想在新建火電廠廠級網絡設計中也可借鑒。
　　
　?。?）應積極跟蹤世界網絡技術的發展來進行火電廠網絡互聯的設計，但在采用有關網絡*技術的同時，尤其要注重對實時系統互聯安全性的可靠保證。
　　
　?。?）在全廠網絡互聯的基礎上，進一步開發適應火電廠現代化管理要求和發電側電力市場運營要求的功能，如電力市場買賣電量交易終端，完成電價申報，發電成本分析，機組經濟高度，遠程數據等功能。