电力监控系统在电力生产中的应用

摘要：电力监控系统是在现场总线控制技术的基础上，运用计算机网络通信等相关技术来对电厂生产实施监控的一套系统，该系统能够使电力系统自动化水平得到有效提升。文章从电气自动化系统网络与通信、站控层设备、通信控制层、系统简介等方面，对电力监控系统构成与其在电力生产中的应用进行了阐述。

关键词：电力监控系统；电力生产；现场总线控制技术；电力系统；自动化 文献标识码：A

中图分类号：TM76 文章编号：1009-2374（2016）33-0034-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.33.018

1 电气自动化系统网络与通信构成

1.1 站控层网络

对于站控层网络来讲，其在使用过程中通常发挥着两大作用：一是可以当作通信设备来使用，进而把站控层和控制层设备连接起来；二是可以使站控层当作每一个节点得以联系，也使通信功能作用得以发挥。在系统内，出现两个既互相冗余，却又对数据处理发挥作用的服务器，说明服务器在正常运行时，不仅能够通过以太网、站级通信规约等常见的一些途径来实现数据处理工作，还能够与装置进行直接接触，进而完成数据处理工作。此外，若是把数据库与站控层连接在一起，便会使得服务器沦为两个网格的网关，对于该网络来说，使用的便是以速度为优势的以太网。

1.2 间隔层网络

通常，连接间隔层和通信控制层之间的网络，便是间隔层网络，现如今，该网络在应用时，所应用到的网络形式分为LON、CAN、以太网等。通常，测控网络一般都会选择LON网络，对这种网络进行应用时，所选的介质，屏蔽双绞线占得较多。在传输通道相距不远时，一般选择使用五类线作为传输介质，反之，则选择光纤作为传输介质。

1.3 DCS系统接口

因为电厂是将DCS当成主要生产控制系统，以至于在电力监控系统当中，DCS通信可采取两种措施来进行：一是借助站控层转发给工作站，然后再由工作站转发到DCS网卡上，这种方式传递的数据，能够容纳DCS所需的大部分信息，其中通信方式可采取串口或者以太网两种方式；二是将少量对响应速度有需求的信息，借助主控单元与DCS的DPU通信进行传递，其中通信方式一般采取串口方式，但是以太网也可以运用，并可实现数据双向交换。

2 电气自动化系统站控层设备构成

站控层是由电气自动化系统当中的各个主站系统所构成，同时也是电气自动化系统控制管理中心，在系统数据收集、数据处理、数据显示、数据监视及最终的设备控制一系列环节中，发挥着至关重要的作用。站控层应用到的设备包含服务器、工作站等计算机硬件，同时还应用到数据采集与监控等各种专业软件。

2.1 系统服务器

作为电力监控系统报警SOE等实时数据存储与处理的设备，系统服务器在运行过程中，展现出高度灵活、高速、高效等优势，其可以高效、高速完成数据的扫描与处理，且能够将实时数据、重要信息向工程师站、维护人员、操作人员那里进行传输。系统服务器还兼备通信服务器的相关作用，利用站级网络、通信控制层内的主控单元或者是其他相关设备，来完成数据交换的过程，进而使数据可以与网络实施连接，完成数据向主站的传递任务，这一过程的实现也是系统对数据实施处理的关键性工作内容。

2.2 工程师站与操作员站

工程师站通常均是在高分辨率的画质条件下，来实现编辑、操作及维护工作的开展过程。工程师站所给出的全套工具，不仅能够编辑、创建图像、数据与逻辑控制，还可以能通过软件开发及维护，将数据文件在服务器中得以保存下来。同时，还有分散控制系统和运行人员图形交互界面存在，用户在使用时只需要通过对标准操作员站的访问，便实现对组态画面显示、趋势曲线等各项过程的控制。

2.3 转发工作站

电力监控系统在运行时，还可以向DCS等第三方系统完成遥测、电量、计算量的转发，同时还能够与第三方运用不同规约完成对各类信息的实时交换，能够借助串行口通道与网络来实施，另外，系统还可实现多种模拟屏接口功能。

3 电力监控系统通信控制层与间隔层构成

3.1 通信控制层的构成

通信、控制为通信控制层所包含的两大功能，其中通信功能是把间隔层当中的通信接口、通信规约等相关信息，转变为站控层内统一的通信规约，并把较为重要的信息与DCS系统内的DPU信息实施互换，实施互换的信息，包含模拟量与开关量两种信息方式。而对于控制功能来讲，主要是将和厂用电存在关联的控制逻辑，放置在同一层来实现，这时通信控制层会利用通信规约、综合保护测控装置、接口与各类设备来实现各个类型的规约，通过统一转换格式和接口，对站级网络运用统一系统规约的制定，这样站控层网络内系统所产生的数据，其格式均是统计的，进而使得站控层内所有主站软件均可维持稳定。

3.2 间隔层的构成

一般来说，电力监控系统所采用的间隔层装置，通常其构成包含了两个保护测控装置。对于厂家来说，其所制造的测控装置，能够在主控单元的配合下，在电力监控系统中得以集成。在这里，应用到的接口方式存在CAN、以太网等各类形式。另外，还可以利用厂商所给出的管理机，利用站控层当中的通信服务，把它在系统中做到有效接入。

4 电力监控系统方案简介与应用

在电力监控系统方案当中，通常对于中间层通讯管理机来说，均是结合生产工艺来实施配置，另外，所用到的管理间隔层设备，也是结合生产工艺完成组网的。对于通信管理机来说，其能够并列运行，同时有和DCS系统内DPU通信接口相对应的配置，进而能和DPU间完成信息和数据的交换，在通讯管理机当中，都存在冗余配置的与DCS系统中的DPU通信接口，只要任意的通信接口出现问题之后，便能够完成无忧切换。对于主厂房中的汽轮机、锅炉等工艺负荷通信管理机，也会根据电厂工艺流程的不同，来和DCS系统中的DPU按照1∶1比例进行冗余配置。低压电源以及PC-MCC馈线内的通信管理机是根据段来完成冗余配置，而发变阻当中的测控通信管理机则是在单元组的基础上来完成配置的。380V的公用系统通讯管理机是按照工艺流程的差异，与DCS内的DPU进行1∶1冗余配置。

通常，对于单机电力监控系统内的通讯管理机来说，其内设配置有6台锅炉、4台汽机、9台电气、3台500kV的测控部分、2台冷空部分及1台备用设备。而对于站控层后台来说，其存在的配置包含2台服务器、1台操作员站、2台网关服务器。在接线时，对于#1～#10通信管理机的管理机来说，其在运行时，所用到的接线方式为硬接线联合通讯的方法，而对于#11～#21通信管理机所用到的接线方式，便是全通讯方法。在间隔层当中，从任何一个综合保护装置，到通信管理机柜的通用方式，都是借助LON网来连接到一起，同时就500kV升压站通信管理机和空冷来讲，依旧是采取光电转换装置，来把站控层当中的电气通信管理机柜包换的交换机，来对光缆进行连接在一起，同时将500kV的站控层公用通信管理机柜与启动/备用变压器测控交换机来实施连接，继而完成信息共享。对于机组测控柜来说，是借助硬接线或者是变送器，完成开关量与模拟量的直接送入，对于发电机、主变压器等系统内的开关量、温度等相关信息，需要做好采集工作，同时借助以太网把这些信息向#18通信管理机内完成传输。对于柴油机等相关设备来说，要求利用RS485接口，使其与网关柜#20、#21通讯管理机连接在一起。而站控层到通信管理机内，所运用的通信方式，便是借助以太网的方式，来使其连接得以实现。从管理机到DCS系统之间，所用到的数据传输方法，是借助RS485接口来进行传输；对于网关柜向DCS数据的传输过程，则是借助TCP/IP的方式来进行转发。在此需要表明，因为电力监控系统存在的数据流较为庞大，同时对于电气通信管理机柜与网关柜来说，均是利用两个交换机来实施分屏安装，在此情形下，存在任意情况，都可使得数据流量得到有效降低，进而防止因其中任意一个交换机数据量超出，而使通道出现堵塞、服务器出现死机或者系统响应时间太长的

情况。

此外，还需要弄清楚的是，系统对时，为GPS对时主机柜来对站控层服务器实施软对时，然后再向每个主控单元、服务器与保护装置实施下发。这样的话，便可以使得GPS的对时系统有且只使用一种，从而能够保持企业中出现的保护装置、DCS系统、信息子站等各类与其相连接保护装置动作时限的统一性，进而便于对故障展开分析。

5 结语

干扰对通信装置会起到很大的影响，所以对于抗干扰来说，其关键在于完成各类干扰耦合途径的切断，进而避免干扰流入到通信装置当中。因此，运行单位需根据我国电力调度中心所指定的相关文件及相关技术要求，来对接地系统做到检查与完善，进而使得接地与连接较为可靠，使外部干扰的窜入问题得到有效解决，进而使通讯装置得以稳定、可靠地运行下去。

电力监控系统应当运用先进的现场总线技术，来对电力系统中的网、厂及站实施控制，此类控制措施具有十分广阔的应用空间及前景。同时，计算机技术与通信技术的快速发展，会使高参数、大容量的机组进一步增长，也会使得工作人员的素质得到不断提升，更多的自动化控制系统及各系统的通信和联网显得日益重要起来。笔者认为，二次系统安全防护问题将是今后必须考虑和研究的方向之一。

参考文献

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作者简介：陈鹏（1983-），男，江西新余人，国网江西省电力公司赣西供电分公司技师，工程师，研究方向：变电运行及电网监控运行。