電氣微機綜合自動化系統的應用

徐冬云

(大慶石化工程有限公司，黑龍江 大慶 163714)

電氣微機綜合自動化系統的應用

徐冬云

(大慶石化工程有限公司，黑龍江 大慶 163714)

采用國際先進的系統集成技術、組件技術、CIM的數據模型以及CIM的接口技術等，使自動化系統具有高度的開放性和可擴充性，應用統一的模型方法，可實現數據共享。對某乙烯改擴建工程項目中總降壓變電所、各裝置變電所電氣設備的實時信息進行收集、分析和決策，匯總后上傳至集控中心和電氣調度室。總站、各子站的自動化系統既要相對獨立，又互相關聯，層次分明。對可能出現的致命故障，提出切實可行的解決方案，實現了最優化的控制、管理和監督，從而使總降壓變電所、各裝置變電所達到高效、經濟、節能、協調的運行狀態。同時強調了雙網雙服務器冗余系統的安全性、有效性是生產安全平穩的關鍵，提高了電氣整體的微機綜合自動化水平。

子站 總站 集控中心 混合平臺 雙網雙服務器

針對某乙烯工程中的總降壓變電所(簡稱總變)、乙烯裝置變電所、聯合裝置變電所進行的電氣微機綜合自動化系統設計，采用區域電網監控系統(ENMCS)。電氣微機綜合自動化系統實現了全面的跨平臺支持功能，不僅UNIX平臺與PC(Wintel)平臺混用，不同的UNIX平臺也能相互混合使用，跨平臺支持功能安全可靠。

1 電氣微機綜合自動化系統結構

電氣微機綜合自動化系統由子站、總站、集控中心及電氣調度指揮中心(以下簡稱電調)構成，如圖1所示。

1.1子站

各裝置變電所設微機后臺監控系統，在子站內完成一次和二次設備的監測、記錄、控制。采用屏蔽雙絞線或以太網線通信至通信管理機，再由通信管理機將各綜合保護器信息及智能設備信息通過光纖傳至總站，在總站實現信息匯總。

圖1 電氣微機綜合自動化系統結構示意

1.2總站

總變設置獨立的微機后臺監控系統，對總站及所管轄各子站內的一次和二次設備進行監測、記錄、控制，并具備遙測、遙信、遙調、遙控的遠動功能?？傉緦⒏髯诱拘畔⑦B同總站信息通過光纖分別接入集控中心，同時把采集上來的實時信息轉發給電調。

1.3集控中心

集控中心是電氣微機綜合自動化系統操作及監控的中心，設置微機后臺監控系統，對總站及所管轄區內的各子站運行情況進行監控，并把采集上來的實時信息轉發給電調。集控中心與電調的各種信息及設備冗余互備。

1.4電調

電調是電氣微機綜合自動化系統的監視中心，具有電氣自動化監視及調度功能，對各子站、總站電氣設備運行情況進行監視，與集控中心互為備用。根據實際需要，電調可以選擇開放監視功能，不開放遠程控制功能。

2 電氣微機綜合自動化系統的設備配置

電氣微機綜合自動化系統的設備配置，如圖2所示。

圖2 電氣微機綜合自動化系統設備組成示意

2.1子站系統配置

子站微機監控系統采用分層分布式開放結構，通信管理機采用單機雙網結構，滿足無人值班的設計和運行要求。

2.2總站系統配置

總站微機監控系統采用分層分布式開放結構，總站軟件為分層、分布、開放式的能量管理系統，由通用平臺系統、ENMCS、接口軟件、WEB服務軟件、遠程維護軟件等組成。

采用100/1000M Byte雙以太網結構，系統服務器、操作員工作站、前置機均采用雙機冗余配置，把各個功能模塊分配到系統的各個網絡節點上，保證了系統的靈活性和可擴充性。運用雙網分流技術，正常時兩個網絡同時進行數據傳輸，有效降低網絡負荷；異常情況下則通過動態網絡路徑管理將兩種流量合并，充分利用系統資源，保證了可靠性。當兩個通信節點間兩個網的狀態發生變化時，系統將根據變化后的網絡狀態重新設置其通信路徑，滿足無人值班的要求。

110，10，6，0.4kV保護測控裝置采用IEC 60870-5-103或Modbus等規約與通信控制管理單元機群通信。

2.3集控中心與電調的配置

2.3.1集控中心系統配置

集控中心系統為雙網、雙服務器的冗余系統，系統平臺采用UNIX平臺，由2臺SCADA系統服務器、2臺數據庫(歷史)服務器、2臺前置服務器、1臺 DTS仿真培訓服務器、3臺培訓工作站、3臺操作員工作站、1臺維護工作站、1臺報表工作站以及網絡、GPS網絡設備等組成。該系統對整個供配電系統的電氣設備狀態進行監視和測量，同時對各子站、各總站設置了遙控功能。

2.3.2電調系統配置

電調系統為雙網、雙服務器的冗余系統，系統平臺采用UNIX平臺，由2臺SCADA系統服務器、2臺數據庫(歷史)服務器、2臺前置服務器、1臺 WEB服務器、2臺操作員工作站、1臺維護工作站、1臺報表工作站以及網絡、磁盤陣列、GPS網絡等設備組成。對整個供配電系統的電氣設備狀態進行監視和測量，正常不開放遠程控制功能。

系統集成采用國際上先進的系統集成技術，將電氣設備的運行信息，匯集到中央系統集成平臺上，通過對信息的收集、分析和決策，對整個系統進行最優化控制、管理、監督、維護，使整個系統達到高效、經濟、節能、協調的運行狀態。

2.3.3集控中心與電調設備配置

1) 前置數據采集系統。通過網絡方式將站端的實時數據接入集控中心系統。數據采集系統配置了2臺前置數據采集服務器，共同分擔實時數據的接入，即可以分擔系統數據處理的負載，也可以實現雙機冗余互備功能。

2) SCADA系統。SCADA系統配置2臺服務器，可實現對電力系統實時監視控制模塊的各項監控功能，同時是整個EMS的實時數據庫。2臺服務器采用主備方式運行，冗余互備。SCADA系統實現的功能： 遙測、遙信實時數據的處理；遙控、遙調數據的統計和計算；事件順序記錄(SOE)；事故追憶(PDR)；系統時鐘同步功能。

3) 數據服務。歷史數據服務子系統配置2臺服務器(電調設置1套磁盤陣列)，能夠保存歷史數據和電網模型和運行參數。2臺服務器采用主備方式運行，冗余互備。數據服務子系統具有將電網模型、運行參數及歷史數據進行保存和查詢的功能。

4) 安全WEB。安全WEB子系統位于安全III區，與總站主系統通過物理隔離裝置隔離。安全WEB子系統配備1臺WEB服務器，服務器上安裝有歷史數據庫，其中的數據與總站主系統的歷史數據庫完全鏡像。WEB服務器配置瀏覽服務，為WEB客戶端提供數據訪問服務。

2.4信息數據流向

1) 信息數據上行流向： 一次、二次設備—子站微機監控系統—總站微機監控系統—集控中心及電調。

2) 控制命令下行流向： 集控中心—總站微機監控系統—子站微機監控系統。綜合保護裝置執行控制命令完成對一次設備的操作。

系統實時監視數據由該站測控裝置采集后，經通信管理機送到子站的監控后臺系統，再通過遠動通信裝置采用單模光纖以遠動通道發送至總站。數據在總站通過以太網交換機匯總后，發送至集控中心數據采集網，供前置服務器接收?？紤]到通道的冗余性和主備設備的切換性，匯總的數據還通過以太網發送至電調。總站至集控中心、電調均敷設兩條單模光纖電纜。

3 電氣微機綜合自動化系統功能

各子站、總站、集控中心、電調的微機自動化監控系統，具備完整、完善的ENMCS。

各子站、總站微機自動化監控系統，具備對站內110，10，6，0.4kV各保護測控裝置接口通信能力和與站內智能設備的通信接口能力。具有完整的模擬量、狀態量和開關量的采集功能和對設備開關的控制功能，具有對變壓器分接頭的調節能力。

電氣微機綜合自動化系統各部分既相對獨立，又互相關聯，層次分明，構成了一體化的電氣微機綜合自動化監控系統。

1) 電力ENMCS具有實時數據采集和處理、歷史數據保存、查詢和統計服務、控制和調節等功能。

2) 設服務器、協議轉換器和對時系統(GPS)，并設監控工作站、維護工作站、DTS工作站、報表工作站、輸出設備。

3) 接收所有(380V進線及分段開關、6kV及上述各回路)狀態量、測量值、電度量、繼電保護工況和動作信息等，接收各子站關鍵場所圖像，對各種數據進行分類、存儲、顯示、打印、報警，同時根據各種級別密碼實現不同權限的遠方或站內控制、參數設置和遙調。

4) 將各子站的電氣設備信息上傳至總站及電調。

5) 監視中壓電動機用電設備的運行狀態、運行參數。

6) 監控各子站電氣設備運行狀態、數據(如功率平衡)，包括380V及以上電壓等級的進線、母線分段等運行狀態參數。

7) 采集6kV及上述各回路電度量數據。

8) 安全WEB功能以及與其他系統通信接口功能。

9) 預留各子站關鍵區域視頻數據采集和監控。

10) 監視功能。數據采集(狀態量、交/直流模擬量、脈沖量)與處理功能、報警及事件記錄功能等。

11) 控制功能。支持多個遠方調度控制中心的選擇控制功能；微機監控系統的選擇控制功能(可遠方控制，也可當地操作)；間隔層設備的當地控制功能；預留同期檢測與同期合閘功能；具備邏輯閉鎖功能。

12) 組態功能。系統配置組態功能；圖形組態功能；數據庫組態功能。

13) 通信功能。具有多個支持多種介質及多種網絡的通信接口(RS-232，RS-422，RS-485，以太網，電力載波，電纜，光纜等方式)；與測控單元的高速網絡數據通信功能；與外部智能設備完備的數據通信功能。

14) 高級應用功能。操作判斷防誤規則功能；系統診斷與自恢復功能；遠程監視與維護功能；數據腳本編程計算功能。

4 電氣微機綜合自動化系統特點

1) 標準化。全面采用組件技術、CIM的數據模型以及CIS的接口設計，實現了功能接口標準化，具有高度的開放性和可擴充性。

2) 構件化。各子站、總站系統具有相對的獨立性，即插即用，能分能合。

a) 分開時，自成體系，可集成為新的應用系統(ENMCS，AGC，PAS和DTS等)，便于功能的擴充及升級；用戶可與第三方軟件系統異構，如與電能量計量系統、電力市場技術支持系統、MIS和DMS等系統互聯互通。

b) 合并時，各子站系統在統一平臺上運行，不僅能共享數據，而且能共享畫面資源和硬件資源，降低成本，增強可維護性能。

3) 一體化。系統把支撐平臺與各子站系統進行合理劃分，層次結構清晰明確，實現了資源共享，體現了應用與平臺的一體化。

4) 跨平臺。系統實現了全面的跨平臺支持功能，UNIX平臺與PC(Wintel)平臺混用，不同的UNIX平臺也可混合使用，做到了真正的混合平臺系統。系統設計時采用C/S結構(Client/Server或客戶/服務器模式)，應用CORBA，JAVA等先進軟件技術，同時在前臺界面、后臺進程等的實現上考慮跨平臺特性，屏蔽了硬件和操作系統的差異。

5) 開放性。標準化、構件化的應用功能使系統具備良好的開放性基礎，能方便接入第三方功能，實現了第三方功能即插即用，同時支持多種接入方式。無論用戶開發的軟件，還是第三方廠家的軟件均能很好地運行于該系統之上。

6) 安全性。系統利用各種軟件安全機制，包括防火墻、(正、反向)物理隔離裝置在內的各種安全防護設備以及各種強有力的安全性措施，提供符合“二次系統安全防護總體方案”要求的安全解決方案。

7) 可靠性。系統支持多機熱備用技術，當核心機器在線設備出現故障時，多個處于熱備用狀態的設備按照優先級順序，由最優先者升級為在線設備。多個處于熱備用狀態的設備，相對于雙機熱備用技術而言，可靠性有了較大的提高。系統采用“1+N”工作模式，即在只有單機工作正常時(其余網絡結點計算機全部故障)，能夠實現系統的主要功能，具有完全的分布計算處理能力。系統根據分析監控的要求，從可能出現的致命故障考慮，提出切實可行的解決方案，提高了系統的可靠性。

8) 可維護性。系統所有應用功能使用統一的模型方法，任何一個電力系統設備只需維護1次，即實現了數據共享，不需要針對不同應用進行相應的維護。

9) 可擴展性。系統在容量和功能上充分考慮了可擴展性要求，以適應不斷發展的需要。系統基于CORBA中間件，能支持用戶進一步開發應用軟件或接入第三方軟件。

5 應用效果

該項目實施后，實現了總變及各子站裝置變電所電氣設備的監視和監控。

監視的設備包括110kV系統、中壓系統的主變、母線、開關等設備，380V系統進線母聯開關，直流電源，UPS，電容器控制器，多功能表，變壓器氣體分析儀,其他智能控制裝置等以及所有裝置中壓電動機的信息監測；監控的范圍為 110kV 變電所內所有高壓斷路器和隔離開關，中壓斷路器，主變壓器分接開關，電力電容器的投切裝置(單元)，中壓進線、分段開關，中壓配出變壓器開關、饋線開關、電容器開關，380V低壓進線、分段開關等。

通過實時信息能夠及時發現問題并予以解決，減少各總站、各子站的故障率，使生產運行更安全、可靠；總站設置有人值班、各子站無人值班，為生產裝置提高了效率。

6 結束語

該項目投運后，筆者進行了設計回訪： 電氣微機綜合自動化監控系統運行狀況平穩，對后續的工程項目具有一定的實際參考價值。

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ApplicationofIntegratedAutomaticSystemofElectricMicrocomputer

Xu Dongyun

(Daqing Petrochemical Engineering Co. Ltd.， Daqing， 163714， China)

By application of worldwide advanced system integration technology, assembly technology, CIM data model and CIM interface technology etc，automatic system is of high open and expandable characteristic. The data share is implemented by means of uniform model method. This technology is incorporated into an ethylene revamp and expansion project to collect, analyze and select the real-time information for electric equipment of main substation and substations of each unit. The information is sent to centralized control center and electric dispatch control center after summarizing. The main station and substation are independent and connected to each other with clear hierarchical arrangement. An applicable solution is submitted with respect to potential fatal fault to optimize the control, management and monitoring to achieve high efficiency, economization, energy saving and coordination for main substation and each unit. Meanwhile, it is emphasized that the safe and effective redundant system of dual nets & dual servers are the key factors of safe and stable operation, which can improve integrated automation level of electric microcomputer.

substation； main station； centralized control center； mixed platform； dual nets & dual servers

稿件收到日期： 2013-02-01。

徐冬云(1965—)，女，黑龍江大慶人，現就職于大慶石化工程有限公司電控室，從事工業企業電氣自動化專業的設計工作，任工程師。

TP273

B

1007-7324(2013)03-0018-05