[發明專利]一種基于全冗余高速通信網的電廠電氣監控管理系統

有效

• 申請號: 200910184442.5
• 申請日: 2009-08-12
• 公開（公告）號: CN101630160A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發明（設計）人: 季瑋;李忠明;江慧;楊小凡;宋康
• 申請（專利權）人: 國電南京自動化股份有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;H04L12/40
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司
• 代理人: 董建林;許婉靜

技術領域

本發明涉及電廠電氣監控管理系統，尤其涉及一種基于全冗余高速通信網的電廠電氣監控管理系統。屬于電力自動化技術領域。

背景技術

發電廠電氣監控管理系統技術經過了3個階段的發展歷程：

第1個階段是一對一的控制方式，即設置發電機廠用電控制屏，通過測量儀表、光字牌和指示燈進行監測，控制開關采用一對一的強電控制方式，也是發電廠設計原始的控制系統，此方式的控制系統特點是設備監控簡捷明了，自動化程度低。

第2個階段是電廠電氣監控管理功能納入電廠集散控制系統(DCS)。隨著計算機信息技術的發展和分散控制技術在自動控制領域廣泛應用，為提高發電機組的電、熱負荷適應能力和自動化水平，DCS已經在電廠自動控制領域得到廣泛應用，并逐步從較為簡單的數據采集系統(DAS)、模擬量控制系統(MCS)功能，逐漸發展到機電一體化控制系統。在這個階段，廠用電監控納入DCS主要是指發電機變壓器組由DCS進行測量與控制；直流系統、不間斷供電系統(UPS)、廠用電快切等由DCS實現數據采集；6kY廠用電保護、400V電動機控制裝置、400V配電控制裝置等各自獨立，測控功能由DCS直接進行。但主要存在以下問題：通信能力比較弱、可靠性不高(串口鏈路本身是沒有通信可靠性保證的，只能在通信規約中增加確認一重發機制來保證可靠性，但這是以降低通信效率為代價的)，對DCS下發的控制命令無法快速響應，也無法快速地把相關電氣量傳給DCS，不能滿足DCS對參與順序控制的電氣量進行快速數據采集的要求。所以常規做法是對這些要參與DCS順序控制的電氣量專門鋪設二次電纜和加裝變送器，由DCS直接進行數據采集和控制操作，鋪設電纜的工作量很大，投資也很高，而廠用電保護裝置或電機控制中心(MCC)、動力中心(PC)控制裝置本身所具有的采集和控制功能沒有得至充分利用。

第3個階段是全數字化的電廠電氣監控管理系統，并為DCS提供所需信息接口和控制接口。廠用電保護裝置和MCC、PC控制裝置已能滿足保護、測控和高速通信一體化的要求，通過工業現場總線或以太網將廠用電氣系統組成局域網，構建成專用的電廠電氣監控管理系統，實現完全數字化的電氣信息量監控，同時為DCS提供高速實時的數字化通信接口。這時DCS對參與順序控制的電氣量的采集和控制完全是以通信軟報文的方式進行，不需要二次電纜硬接線(簡化了設計和施工的工作量，節省大量成本)。

從以上論述看出，新一代的電廠電氣監控管理系統中，對通信層的可靠性提出了非常高的要求，整體通信層網絡方案的設計要在挖掘其通信速率潛力的基礎上，充分保證通信層的可靠性。

目前的通信層的瓶頸主要集中在與400V?MCC及PC子系統的廠用低壓裝置的通信環節，廠用低壓裝置數量眾多，一般的60萬千瓦機組需配置700臺左右，但是普遍采用低速的單一通信網，面對大數據量的傳輸及通信網故障時，數據的實時性和正確性都無法得到保證，影響了電廠電氣監控管理系統數據的完整性，導致該系統可用性較差。

Profibus是德國標準(DIN19245)和歐洲標準(EN50170)的現場總線標準，由Profibus-DP、Profibus-FMS、Profibus-PA系列組成。DP用于分散外設間高速數據傳輸，適用于自動化領域，支持主-從系統、純主站系統、多主多從混合系統等幾種傳輸方式。Profibus-DP傳輸速率為9.6K?bps至12M?bps，其最大傳輸距離在9.6K?bps下為1200m，在12M?bps下為200m，可采用中繼器延長至10km，傳輸介質為雙絞線或者光纜，最多可掛接127個站點。

隨著Profibus高速總線通信技術在國內應用的不斷發展，為提高電廠電氣控制管理系統通信的可靠性提供了新的思路和實現方法。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本發明目的在于提供一種基于全冗余高速通信網的電廠電氣監控管理系統設計方法，解決電廠電氣控制管理系統中由于通信問題引起的系統數據不完整、實時性不強的問題，提高系統的可用性及可靠性。

為實現上述發明目的，根據上述思想設計，本發明通過以下的技術方案來實現：

一種基于全冗余高速通信網的電廠電氣監控管理系統，包括站控層、通信層和間隔層，其特征在于：站控層設備與通信層設備之間、通信層設備與間隔層設備之間(機組6kV廠用電子系統、400V?MCC及PC子系統、廠用公用子系統和保護及智能設備子系統)均為冗余的雙通信網，其中任何一個通信網發生故障都不會影響系統的正常運行。