大柳塔熱電廠自動(dòng)化信息接入方案

賈榮興 石華棟 藺元 張敏

【摘要】根據(jù)有關(guān)文件要求，大柳塔熱電廠的遠(yuǎn)動(dòng)信息和計(jì)量信息需接入榆林地調(diào)的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)和計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。在對(duì)大柳塔熱電廠遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)和計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)實(shí)地調(diào)研的基礎(chǔ)上，針對(duì)該電廠實(shí)際情況，結(jié)合榆林地區(qū)自動(dòng)化信息的接入方式，提出了大柳塔熱電廠自動(dòng)化信息接入系統(tǒng)的解決方案和施工方案，并付諸實(shí)施，成功實(shí)現(xiàn)了該電廠的遠(yuǎn)動(dòng)信息和計(jì)量信息接入。

【關(guān)鍵詞】遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng);計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng);網(wǎng)絡(luò)安全;信息接入

0.引言

為落實(shí)陜西省電力公司調(diào)控中心《關(guān)于加強(qiáng)陜西全口徑發(fā)電數(shù)據(jù)采集與統(tǒng)計(jì)工作的通知》（陜電調(diào)〔2012〕1號(hào)文）要求，集中解決自備電廠等非統(tǒng)調(diào)電源運(yùn)行數(shù)據(jù)缺失問題，全面提高全口徑發(fā)電信息的完整性和準(zhǔn)確性，要求35kV大柳塔熱電廠加快廠內(nèi)通信設(shè)備、電廠自動(dòng)化設(shè)備及電能計(jì)量設(shè)備改擴(kuò)建，完成發(fā)電信息接入榆林地調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)和計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)工作，滿足陜西省全口徑發(fā)電信息采集與統(tǒng)計(jì)的需求。

針對(duì)有關(guān)文件要求[1～3]，需要對(duì)大柳塔熱電廠相關(guān)設(shè)備進(jìn)行改擴(kuò)建，滿足將大柳塔熱電廠遠(yuǎn)動(dòng)信息和計(jì)量信息上傳榆林地調(diào)的目的。經(jīng)過需求分析和目標(biāo)分解，本項(xiàng)目的主要任務(wù)如下：

①建設(shè)一套與榆林供電公司110kV大柳塔變電站連接的光纖通信電路，實(shí)現(xiàn)調(diào)度自動(dòng)化信息光纖專線傳輸;

②建設(shè)一套電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入設(shè)備，將遠(yuǎn)動(dòng)信息和電能計(jì)量信息分別接入榆林地調(diào)安全Ⅰ區(qū)和安全Ⅱ區(qū)的調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò);

③完成電廠側(cè)遠(yuǎn)動(dòng)主站改造，將遠(yuǎn)動(dòng)信息上傳至調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)主站;

④建設(shè)關(guān)口電能量采集終端，更換監(jiān)測(cè)點(diǎn)電能表，將上網(wǎng)關(guān)口和機(jī)組電能量信息上傳至電能計(jì)量系統(tǒng)主站;

⑤配合110kV大柳塔變電站光纖通信電路、榆林地調(diào)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的擴(kuò)容和軟件調(diào)試，確保網(wǎng)絡(luò)通道的完整與暢通;

⑥配合榆林地調(diào)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)主站和電能計(jì)量系統(tǒng)主站聯(lián)調(diào)，確保上傳信息的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。

1.大柳塔熱電廠自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)狀

大柳塔熱電廠是一座上世紀(jì)90年代末投運(yùn)的電廠，共建設(shè)了4臺(tái)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，其中1#和2#機(jī)組已經(jīng)停運(yùn)，3#和4#機(jī)組處于運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行機(jī)組的裝機(jī)容量24MW，通過35kV熱大Ⅰ、Ⅱ兩回線路接入榆林電網(wǎng)。由于電廠的裝機(jī)容量小，電廠的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)僅用于本地監(jiān)控，上網(wǎng)電量結(jié)算關(guān)口安置在110kV大柳塔變電站一側(cè)，電廠的自動(dòng)化信息一直沒有接入榆林地調(diào)系統(tǒng)。

針對(duì)陜西省調(diào)的有關(guān)要求，榆林地調(diào)和神華神東電力公司組織技術(shù)人員，對(duì)大柳塔熱電廠遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)和計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行情況進(jìn)行了實(shí)地調(diào)研，電廠的自動(dòng)化和通信系統(tǒng)情況如下。

（1）遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。電廠建廠之初，建設(shè)了一套由河北電力自動(dòng)化所生產(chǎn)的模擬量采集裝置，完成電廠發(fā)電機(jī)組、主變、線路、母線等設(shè)備的電氣信號(hào)采集，斷路器狀態(tài)由熱工系統(tǒng)采集，轉(zhuǎn)發(fā)給模擬量系統(tǒng)的通信管理單元，通信管理單元將所收集的實(shí)時(shí)信息上傳給主控后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)畫面監(jiān)視。該系統(tǒng)經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)行，還存在如下問題：（a）部分機(jī)組頻率、主變溫度等信息誤差大;（b）該型號(hào)設(shè)備早已停產(chǎn)，備品備件不容易找到;（c）通信管理單元沒有設(shè)置與地調(diào)的通信接口。通過與制造商聯(lián)系，對(duì)方愿意提供售后技術(shù)服務(wù)，對(duì)壞損部分進(jìn)行檢修更換，并在通信管理單元擴(kuò)展與地調(diào)通信的接口部件。

（2）計(jì)量系統(tǒng)。發(fā)電廠建設(shè)了3面電度表屏進(jìn)行電能計(jì)量。電能表中除兩回上網(wǎng)線路的電能表是全電子式多功能電能表之外，其它都還是老式的機(jī)械式電能表。仍沿用過去人工抄表模式，沒有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表。

（3）通信系統(tǒng)。沒有建設(shè)專門的調(diào)度自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)，也沒有建設(shè)與榆林地調(diào)的載波電話通信。為了實(shí)現(xiàn)兩回出線的縱差保護(hù)，在大柳塔熱電廠和110kV大柳塔變電站之間敷設(shè)了一條12芯光纜，縱差保護(hù)使用了其中4芯，備用2芯，還有6芯沒有使用。

除此之外，另外的問題是該電廠設(shè)備已經(jīng)老舊，運(yùn)行不穩(wěn)定，所生產(chǎn)的熱力容量已經(jīng)不滿足當(dāng)?shù)毓嵝枨螅乱?guī)劃的新電廠正在審批之中。根據(jù)計(jì)劃，該電廠生命周期只剩下3年左右。

2.信息接入方案

根據(jù)國家電網(wǎng)公司有關(guān)文件的要求，發(fā)電廠和變電站需要采用雙平面調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)和計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)主站實(shí)現(xiàn)通信連接，考慮到大柳塔熱電廠的實(shí)際情況，建設(shè)雙平面調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)成本太高，沒有必要，決定選擇單平面數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)[2，4-5]。為了方便設(shè)備維護(hù)，通信系統(tǒng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備擬采用榆林地區(qū)發(fā)電廠/變電站自動(dòng)化信息接入普遍使用的設(shè)備，做到設(shè)備通用。由于現(xiàn)有遠(yuǎn)動(dòng)通信管理單元不支持網(wǎng)路接口，擴(kuò)展一路異步串口采用IEC101規(guī)約與榆林地調(diào)主站通信。為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，采用串口轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)將遠(yuǎn)動(dòng)信息接入Ⅰ區(qū)網(wǎng)絡(luò)。由于電廠原先沒有自動(dòng)抄表系統(tǒng)，本期新采購電能量遠(yuǎn)方終端實(shí)現(xiàn)電能量信息采集和接入。為了實(shí)現(xiàn)電能量自動(dòng)抄表，將考核節(jié)點(diǎn)的機(jī)械電能表更換為全電子式多功能電能表。在光纖通信方面，在電廠側(cè)建設(shè)一臺(tái)155M光端機(jī)，在110kV大柳塔變電站側(cè)的Metro3000光端機(jī)上擴(kuò)展一塊155M光纖接入業(yè)務(wù)模板，實(shí)現(xiàn)二者之間光纖通信連接[6]?；谝陨显瓌t，大柳塔熱電廠光纖通信電路、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和自動(dòng)化設(shè)備改擴(kuò)建方案如圖1所示。

圖1 自動(dòng)化信息通過單平面網(wǎng)絡(luò)接入方案

圖1中，光纖通信電路選用華為Metro1000 155M光端機(jī)，廣州世紀(jì)人ODF48/MDF200/DDF32綜合配線架，濟(jì)南能華NH-AD220D48高頻通信電源。數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選用H3C MSR5040路由器，衛(wèi)士通SJW77電力專用縱向加密認(rèn)證裝置和H3C S3600網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。

3.實(shí)施方案

在提出信息接入方案之后，結(jié)合榆林地調(diào)、榆林信通和大柳塔熱電廠各自的實(shí)際情況和需求，一方面對(duì)所提出的接入方案進(jìn)行調(diào)整，另一方面擴(kuò)展系統(tǒng)功能，滿足各方的需求，最終確定切實(shí)可行的施工方案。

（1）榆林地調(diào)EMS主站接入。目前榆林地調(diào)支持兩種接入方式，一是網(wǎng)絡(luò)接入，二是四線MODEM接入。網(wǎng)絡(luò)接入時(shí)采用IEC104協(xié)議，榆林地區(qū)95%以上的廠站信息接入采用這種方式。但是大柳塔熱電廠遠(yuǎn)動(dòng)主機(jī)不支持IEC104協(xié)議，需要采用四線MODEM接入方式。除了網(wǎng)絡(luò)接入方式，目前還有一種UART數(shù)字式接入方式，通過PCM機(jī)的數(shù)字口和網(wǎng)絡(luò)終端服務(wù)器都可以方便實(shí)現(xiàn)數(shù)字接入。相對(duì)于四線MODEM模擬接入方式，數(shù)字式接入有許多優(yōu)點(diǎn)：（a）可以省掉四線MODEM環(huán)節(jié);（b）通信速度可以提高;（c）通信誤碼率也可以降低。如果采用直接數(shù)字連接方式，需要對(duì)主站通信服務(wù)器系統(tǒng)的MODEM池進(jìn)行改造，僅僅為了大柳塔熱電廠一個(gè)廠站信息接入進(jìn)行改造經(jīng)濟(jì)上不劃算，此外，增加信息接入方式也會(huì)提高系統(tǒng)維護(hù)的難度?？紤]到調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通道的覆蓋率，以及進(jìn)行遠(yuǎn)動(dòng)通道建設(shè)的發(fā)展方向，本期項(xiàng)目建設(shè)仍采用四線MODEM方式接入。

（2）通信系統(tǒng)接入。在過去，大柳塔熱電廠沒有通信設(shè)備接入榆林信通的通信系統(tǒng)，在電廠側(cè)建設(shè)光纖通信電路之后，在電廠建設(shè)電力系統(tǒng)內(nèi)部的載波調(diào)度電話就具備了基礎(chǔ)條件。為了方便通信設(shè)備維護(hù)，也有必要在廠站側(cè)通信設(shè)備屏柜內(nèi)配置一部載波電話。為此，本期項(xiàng)目建設(shè)時(shí)在榆林信通本部和電廠建設(shè)一對(duì)PCM設(shè)備，實(shí)現(xiàn)載波電話通信和四線MODEM接入。根據(jù)榆林信通常用的PCM機(jī)型號(hào)，本項(xiàng)目選用了瑞斯康達(dá)RC3000型PCM機(jī)。

（3）電源系統(tǒng)。大柳塔熱電廠是早期建設(shè)的電廠，主控室建設(shè)有直流電源系統(tǒng)，用于繼電保護(hù)等關(guān)鍵設(shè)備的供電。遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)和新建設(shè)的通信系統(tǒng)、電量采集系統(tǒng)沒有專門的不間斷電源。為了保證自動(dòng)化信息接入的可靠性，本期項(xiàng)目建設(shè)一套梅蘭易事特3kVA的逆變電源給這些子系統(tǒng)供電。

綜合以上考慮，由于遠(yuǎn)動(dòng)信息通過PCM機(jī)接入，不再接入Ⅰ區(qū)網(wǎng)絡(luò)，為了節(jié)省項(xiàng)目投資，本期項(xiàng)目不建設(shè)Ⅰ區(qū)縱向加密網(wǎng)關(guān)和Ⅰ區(qū)交換機(jī)。調(diào)整后的接入方案如圖2所示。

圖2 大柳塔熱電廠自動(dòng)化信息接入方案

此外，由于大柳塔熱電廠沒有空余的屏柜位置，卻有4面800×600×2260規(guī)格預(yù)留空柜，空柜頂部還裝修了隔離墻板與建筑物連為一體，移裝屏柜的工程量大。為此，項(xiàng)目改擴(kuò)建時(shí)利用現(xiàn)有屏柜的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)加工機(jī)柜內(nèi)部配件，使其具備固定安裝19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱的條件。

基于確定后的接入方案，同時(shí)按照電力企業(yè)通信設(shè)備和自動(dòng)化設(shè)備分部門維護(hù)管理的實(shí)際，進(jìn)行了系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)，所設(shè)計(jì)的施工方案如圖3（a）、（b）、（c）所示。

圖3（a） 大熱自動(dòng)化信息接入屏柜布置方案

通信設(shè)備屏中，PCM機(jī)的E1接口直接連接到DDF配線架的1#連接器，DDF配線架和光端機(jī)的E1口直接連接。光端機(jī)的155M光口通過光纖跳線連接至ODF配線架，再從配線架轉(zhuǎn)接至縱差保護(hù)柜的尾纖盒。PCM的二線音頻和四線音頻線跳接至MDF配線架，遠(yuǎn)動(dòng)終端四線MODEM信號(hào)線和電話機(jī)信號(hào)線跳接到MDF配線架實(shí)現(xiàn)連接。

4.結(jié)束語

根據(jù)所提出的系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)和施工方案，在完成設(shè)備采購和現(xiàn)場(chǎng)施工調(diào)試之后，大柳塔熱電廠的遠(yuǎn)動(dòng)信息和計(jì)量信息成功地接入榆林地調(diào)的主站系統(tǒng)，項(xiàng)目設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期目的，也驗(yàn)證了所提出接入方案的正確性。

圖3（b） 數(shù)據(jù)網(wǎng)接入設(shè)備屏柜配線方案

圖3（c） 通信設(shè)備屏柜配方案

項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中，充分征求了各方意見，保證了所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)集成方案滿足各需求方的要求;也充分考慮到了大柳塔熱電廠的實(shí)際情況，在滿足接入需求的同時(shí)，盡量節(jié)省項(xiàng)目的建設(shè)成本，實(shí)現(xiàn)了較高的性價(jià)比。

參考文獻(xiàn)

[1]電網(wǎng)和電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)規(guī)定[S].信息網(wǎng)絡(luò)安全，中華人民共和國國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)令第30號(hào)，2002.

[2]電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案[S].電監(jiān)安全[2006]34號(hào)，附件1，國家電監(jiān)會(huì)，2006.

[3]DL/T547-2010.電力系統(tǒng)光纖通信運(yùn)行管理規(guī)程[S].全國電網(wǎng)運(yùn)行與控制標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)，中國電力出版社（北京），2011（7）.

[4]錢君霞，沈泓，霍雪松.江蘇電網(wǎng)110、35kV電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與實(shí)施[J].中國電力，2010（10）：75-79.

[5]劉麗榕，王玉東等.國家電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)建設(shè)方案研究[J].電力系統(tǒng)通信，2011（32）：18-21.

[6]張輝，聶正璞，萬瑩.電力系統(tǒng)中光纖通信技術(shù)應(yīng)用探討[J].中國科技信息，2011（24）：89-90.

基金項(xiàng)目：西安市2012年產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新計(jì)劃-技術(shù)轉(zhuǎn)移促進(jìn)工程（項(xiàng)目編號(hào)：CX12185-4）。

作者簡介：賈榮興（1979—），男，陜西武功人，高級(jí)工程師，主要從事電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備研究。

通信作者：張敏（1962—），男，陜西西安人，副教授，主要從事自動(dòng)化、機(jī)電一體化領(lǐng)域的應(yīng)用研究。