大柳塔熱電廠自動化信息接入方案

賈榮興 石華棟 藺元 張敏

【摘要】根據有關文件要求，大柳塔熱電廠的遠動信息和計量信息需接入榆林地調的調度自動化系統和計量計費系統。在對大柳塔熱電廠遠動系統和計量計費系統實地調研的基礎上，針對該電廠實際情況，結合榆林地區自動化信息的接入方式，提出了大柳塔熱電廠自動化信息接入系統的解決方案和施工方案，并付諸實施，成功實現了該電廠的遠動信息和計量信息接入。

【關鍵詞】遠動系統;計量計費系統;網絡安全;信息接入

0.引言

為落實陜西省電力公司調控中心《關于加強陜西全口徑發電數據采集與統計工作的通知》（陜電調〔2012〕1號文）要求，集中解決自備電廠等非統調電源運行數據缺失問題，全面提高全口徑發電信息的完整性和準確性，要求35kV大柳塔熱電廠加快廠內通信設備、電廠自動化設備及電能計量設備改擴建，完成發電信息接入榆林地調自動化系統和計量計費系統聯調工作，滿足陜西省全口徑發電信息采集與統計的需求。

針對有關文件要求[1～3]，需要對大柳塔熱電廠相關設備進行改擴建，滿足將大柳塔熱電廠遠動信息和計量信息上傳榆林地調的目的。經過需求分析和目標分解，本項目的主要任務如下：

①建設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，實現調度自動化信息光纖專線傳輸;

②建設一套電力調度數據網接入設備，將遠動信息和電能計量信息分別接入榆林地調安全Ⅰ區和安全Ⅱ區的調度數據網絡;

③完成電廠側遠動主站改造，將遠動信息上傳至調度自動化系統主站;

④建設關口電能量采集終端，更換監測點電能表，將上網關口和機組電能量信息上傳至電能計量系統主站;

⑤配合110kV大柳塔變電站光纖通信電路、榆林地調數據網絡設備的擴容和軟件調試，確保網絡通道的完整與暢通;

⑥配合榆林地調調度自動化系統主站和電能計量系統主站聯調，確保上傳信息的準確性和實時性。

1.大柳塔熱電廠自動化系統現狀

大柳塔熱電廠是一座上世紀90年代末投運的電廠，共建設了4臺熱電聯產機組，其中1#和2#機組已經停運，3#和4#機組處于運行狀態，運行機組的裝機容量24MW，通過35kV熱大Ⅰ、Ⅱ兩回線路接入榆林電網。由于電廠的裝機容量小，電廠的遠動系統僅用于本地監控，上網電量結算關口安置在110kV大柳塔變電站一側，電廠的自動化信息一直沒有接入榆林地調系統。

針對陜西省調的有關要求，榆林地調和神華神東電力公司組織技術人員，對大柳塔熱電廠遠動系統和計量計費系統的建設和運行情況進行了實地調研，電廠的自動化和通信系統情況如下。

（1）遠動系統。電廠建廠之初，建設了一套由河北電力自動化所生產的模擬量采集裝置，完成電廠發電機組、主變、線路、母線等設備的電氣信號采集，斷路器狀態由熱工系統采集，轉發給模擬量系統的通信管理單元，通信管理單元將所收集的實時信息上傳給主控后臺監控系統實現實時畫面監視。該系統經過長時間運行，還存在如下問題：（a）部分機組頻率、主變溫度等信息誤差大;（b）該型號設備早已停產，備品備件不容易找到;（c）通信管理單元沒有設置與地調的通信接口。通過與制造商聯系，對方愿意提供售后技術服務，對壞損部分進行檢修更換，并在通信管理單元擴展與地調通信的接口部件。

（2）計量系統。發電廠建設了3面電度表屏進行電能計量。電能表中除兩回上網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械式電能表。仍沿用過去人工抄表模式，沒有實現自動抄表。

（3）通信系統。沒有建設專門的調度自動化通信網絡，也沒有建設與榆林地調的載波電話通信。為了實現兩回出線的縱差保護，在大柳塔熱電廠和110kV大柳塔變電站之間敷設了一條12芯光纜，縱差保護使用了其中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備已經老舊，運行不穩定，所生產的熱力容量已經不滿足當地供熱需求，新規劃的新電廠正在審批之中。根據計劃，該電廠生命周期只剩下3年左右。

2.信息接入方案

根據國家電網公司有關文件的要求，發電廠和變電站需要采用雙平面調度數據網絡與調度自動化系統和計量計費系統主站實現通信連接，考慮到大柳塔熱電廠的實際情況，建設雙平面調度數據網絡成本太高，沒有必要，決定選擇單平面數據網絡[2，4-5]。為了方便設備維護，通信系統和數據網絡設備擬采用榆林地區發電廠/變電站自動化信息接入普遍使用的設備，做到設備通用。由于現有遠動通信管理單元不支持網路接口，擴展一路異步串口采用IEC101規約與榆林地調主站通信。為了實現網絡通信，采用串口轉網絡網關將遠動信息接入Ⅰ區網絡。由于電廠原先沒有自動抄表系統，本期新采購電能量遠方終端實現電能量信息采集和接入。為了實現電能量自動抄表，將考核節點的機械電能表更換為全電子式多功能電能表。在光纖通信方面，在電廠側建設一臺155M光端機，在110kV大柳塔變電站側的Metro3000光端機上擴展一塊155M光纖接入業務模板，實現二者之間光纖通信連接[6]。基于以上原則，大柳塔熱電廠光纖通信電路、調度數據網絡設備和自動化設備改擴建方案如圖1所示。

圖1 自動化信息通過單平面網絡接入方案

圖1中，光纖通信電路選用華為Metro1000 155M光端機，廣州世紀人ODF48/MDF200/DDF32綜合配線架，濟南能華NH-AD220D48高頻通信電源。數據網絡設備選用H3C MSR5040路由器，衛士通SJW77電力專用縱向加密認證裝置和H3C S3600網絡交換機。

3.實施方案

在提出信息接入方案之后，結合榆林地調、榆林信通和大柳塔熱電廠各自的實際情況和需求，一方面對所提出的接入方案進行調整，另一方面擴展系統功能，滿足各方的需求，最終確定切實可行的施工方案。

（1）榆林地調EMS主站接入。目前榆林地調支持兩種接入方式，一是網絡接入，二是四線MODEM接入。網絡接入時采用IEC104協議，榆林地區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動主機不支持IEC104協議，需要采用四線MODEM接入方式。除了網絡接入方式，目前還有一種UART數字式接入方式，通過PCM機的數字口和網絡終端服務器都可以方便實現數字接入。相對于四線MODEM模擬接入方式，數字式接入有許多優點：（a）可以省掉四線MODEM環節;（b）通信速度可以提高;（c）通信誤碼率也可以降低。如果采用直接數字連接方式，需要對主站通信服務器系統的MODEM池進行改造，僅僅為了大柳塔熱電廠一個廠站信息接入進行改造經濟上不劃算，此外，增加信息接入方式也會提高系統維護的難度。考慮到調度數據網絡通道的覆蓋率，以及進行遠動通道建設的發展方向，本期項目建設仍采用四線MODEM方式接入。

（2）通信系統接入。在過去，大柳塔熱電廠沒有通信設備接入榆林信通的通信系統，在電廠側建設光纖通信電路之后，在電廠建設電力系統內部的載波調度電話就具備了基礎條件。為了方便通信設備維護，也有必要在廠站側通信設備屏柜內配置一部載波電話。為此，本期項目建設時在榆林信通本部和電廠建設一對PCM設備，實現載波電話通信和四線MODEM接入。根據榆林信通常用的PCM機型號，本項目選用了瑞斯康達RC3000型PCM機。

（3）電源系統。大柳塔熱電廠是早期建設的電廠，主控室建設有直流電源系統，用于繼電保護等關鍵設備的供電。遠動系統和新建設的通信系統、電量采集系統沒有專門的不間斷電源。為了保證自動化信息接入的可靠性，本期項目建設一套梅蘭易事特3kVA的逆變電源給這些子系統供電。

綜合以上考慮，由于遠動信息通過PCM機接入，不再接入Ⅰ區網絡，為了節省項目投資，本期項目不建設Ⅰ區縱向加密網關和Ⅰ區交換機。調整后的接入方案如圖2所示。

圖2 大柳塔熱電廠自動化信息接入方案

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規格預留空柜，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，項目改擴建時利用現有屏柜的基礎，設計加工機柜內部配件，使其具備固定安裝19英寸標準機箱的條件。

基于確定后的接入方案，同時按照電力企業通信設備和自動化設備分部門維護管理的實際，進行了系統集成設計，所設計的施工方案如圖3（a）、（b）、（c）所示。

圖3（a） 大熱自動化信息接入屏柜布置方案

通信設備屏中，PCM機的E1接口直接連接到DDF配線架的1#連接器，DDF配線架和光端機的E1口直接連接。光端機的155M光口通過光纖跳線連接至ODF配線架，再從配線架轉接至縱差保護柜的尾纖盒。PCM的二線音頻和四線音頻線跳接至MDF配線架，遠動終端四線MODEM信號線和電話機信號線跳接到MDF配線架實現連接。

4.結束語

根據所提出的系統集成設計和施工方案，在完成設備采購和現場施工調試之后，大柳塔熱電廠的遠動信息和計量信息成功地接入榆林地調的主站系統，項目設計達到了預期目的，也驗證了所提出接入方案的正確性。

圖3（b） 數據網接入設備屏柜配線方案

圖3（c） 通信設備屏柜配方案

項目設計過程中，充分征求了各方意見，保證了所設計的系統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際情況，在滿足接入需求的同時，盡量節省項目的建設成本，實現了較高的性價比。

參考文獻

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[2]電力二次系統安全防護總體方案[S].電監安全[2006]34號，附件1，國家電監會，2006.

[3]DL/T547-2010.電力系統光纖通信運行管理規程[S].全國電網運行與控制標準化技術委員會，中國電力出版社（北京），2011（7）.

[4]錢君霞，沈泓，霍雪松.江蘇電網110、35kV電力調度數據網絡的建設與實施[J].中國電力，2010（10）：75-79.

[5]劉麗榕，王玉東等.國家電網調度數據網建設方案研究[J].電力系統通信，2011（32）：18-21.

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

基金項目：西安市2012年產業技術創新計劃-技術轉移促進工程（項目編號：CX12185-4）。

作者簡介：賈榮興（1979—），男，陜西武功人，高級工程師，主要從事電力系統自動化設備研究。

通信作者：張敏（1962—），男，陜西西安人，副教授，主要從事自動化、機電一體化領域的應用研究。