核心期刊论文发表水电企业调度控制系统基本配置方法

　　摘要：随着电力行业的发展，大量数字化设备在电力企业中得到应用，电力行业中的水电企业也由模拟时代走向了数字时代。水电企业的核心调度控制系统，如何最大限度地发挥出数字化设备优势，从而创造出可观的经济效益，已经成为人们研究的重点课题。笔者对该问题进行了研究，总结出水电企业调度控制系统的基本配置和设计思路。

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　　一、调度控制系统的作用

　　值班调度人员通过调度控制系统对所管辖的机组、设备进行远程监视与控制。由于全厂信号都集中在控制系统中，非特殊情况下只需要一个人就可以实现对全厂设备的管理，从而将现场工作人员从繁重的巡检过程中解脱出来。

　　二、调度控制系统的设计思路

　　调度控制系统由多级分层控制方式(如现地级、电站级)组成，设计时应满足现代企业“无人值班”的用人要求。电网调度中心通过厂站调度控制系统实现对单台机组或厂站总负荷的电力调度，从而形成梯级流域全负荷调度，保持最佳运行工况。

　　三、调度控制系统的基本硬件配置

　　(一)调度控制系统主控设备

　　1.通讯工作站两台，热备用工作方式运行，主工作站设备出现故障时，备用工作站接替工作，自动完成无扰动切换。

　　2.操作员工作站两台，并行工作方式运行，任何一台计算机设备出现故障时，都不影响其它计算机设备的正常运行，并自动完成部分运行功能切换。

　　3.独立运行的语音报警与数据库前端工作站一台，完成当地语音报警服务、当地报警记录查询、当地监控历史数据检索与报表制作等功能。

　　4.独立运行的全站同步时钟系统一套，为调度控制系统提供统一的全厂时钟信号。

　　(二)调度控制系统网络设备

　　1.冗余配置、负荷平衡方式运行的两组网络交换机设备，正常情况下，主网、备网负载平衡运行，主网(备网)出现故障时，所有负荷转移到备网(主网)运行，故障排除后，恢复负载平衡运行，运行方式无扰动切换。

　　2.单模光缆、多模光缆、超五类双绞线等传输介质。

　　3.机柜与附件、配线架、理线架、光纤接续箱、光纤尾纤、耦合器、线槽等网络器材。

　　(三)调度控制系统网络防护隔离设备

　　电力企业网络数据交换必须要严格执行电力企业二次系统计算机安全防护的要求，调度控制系统网络系统与调度自动化系统、生产自动化系统进行数据交互时，需要配置分区交换机、横向隔离传输、纵向加密认证装置、信息传输服务器和IDS系统。

　　(四)调度控制系统同步时钟设备

　　为形成调度控制系统的统一时钟，需要在厂站及集中控制中心各自建立独立的全区同步时钟系统。各级均由同步时钟系统提供统一的时钟信号，时钟同步由GPS和北斗星定位系统卫星配置实现。

　　(五)调度控制系统UPS电源设备

　　UPS电源配置为容量3kVA的一套主系统和同等容量的一套备用系统，无论是配置方式还是容量设计，都不能满足新监控系统的电源配置要求。按满足设备启动暂态电流、连续运行、主备方式等要求，重新配置UPS电源系统。

　　(六)调度控制系统的调度数据传输

　　为实现与电网调度中心的数据传输，需要在调度控制系统中安装远程数据管理机，厂站的调度数据通过配置由管理机转发给电网调度，实现实时数据的远程监视。

　　四、调度控制系统的软件配置

　　(一)操作系统

　　1.ArchestrA 体系结构的显著特征，不仅是保留Client/Server结构的数据访问机制，还在系统中增加了Peer To Peer结构，为用户提供可靠的、分布式的点到点通信ArchestrA 体系结构，开发了集中化应用或高度分布的点到点应用。应用中的每台工作站或服务器都是全球联网的域名空间的一部分，这种域名空间允许把应用自由地分布到系统中的全部工作站上，对于数据源位置没有限制，也不存在依赖性。

　　2.调度控制系统按照统一的IP地址分配，作为IAS系统支持平台，调度控制系统的操作系统通常采用MicroSoft Windows Server 2003 和Windows XP + SP2，基于控制中心的计算机监控系统Client / Server式系统结构，实现与各级厂站操作系统平台的无缝集成，接受位于控制中心的域控制器的目录服务，当地监控历史数据记录的存储、管理、检索服务来自位于控制中心的工业数据库服务器。

　　3.通讯工作站、操作员工作站、语音报警与数据库前端工作站均安装MicroSoft Windows Server 2003企业版，域角色为工作站。

　　4.域控制器中包含活动目录数据库的可写副本，参与活动目录复制并控制网络资源的访问。也就是存储数据管理用户与域的交互，包括用户登录过程、身份验证和目录搜索。系统管理员能够管理用户帐号、网络访问权限、共享资源、站点拓扑以及来自目录林内任意域控制器的其他目录对象。

　　(二) (二)实时监控环境系统

　　1.监控系统建立实时监控环境系统，主要有： Wonderware ISA系统。包括系统结构支持软件Platform、IDE、GR，可视节点软件Intouch View等环境软件;Wonderware InSQL系统，包括工业数据库软件InSQL，Microsoft Office，数据库前端软件ActiveFactory。

　　2.系统功能软件按下述节点配置：操作员工作站，在电站主控级为运行人员提供的操作、监视和设定界面。运行值班人员通过监控画面对电厂的生产以及设备运行进行实时监视和操作控制。配置Wonderware ISA系统的Intouch View节点;通讯工作站，提供数据引擎和对象服务，配置Wonderware ISA系统的Platform节点。

　　3.语音报警与数据库前端工作站：语音报警服务，通过画面及语音提示，提供监控系统的报警信息。可配置Wonderware ISA系统的Intouch Alarm节点;数据库前端服务，用于检索数据库中的历史数据，制作生产报表。配置Wonderware ActiveFactory9.0软件。

　　(三)监控应用开发环境系统

　　高级语言环境Visual Studio.net、Visual Studio 6.0，专用语言环境PowerBuilder10.0，MS Office2003，BM85模块辅助开发支持工具。

　　(四)实时监控应用程序

　　实时监控环境系统下运行的应用程序：高级语言环境、专用语言环境下开发的应用程序;报表、报告编写工具;现地监控应用程序;其他应用程序和接口程序。

　　五、调度控制系统的通讯系统配置

　　通信系统的可靠性决定了整套系统的可靠性，通信系统的通频带宽度对整套系统的实时性有极大影响。为满足通信系统的可靠性要求，需采用双光纤以太网冗余结构，在这种方式中即使某一段光缆全部中断也能保证整个通讯系统的正常工作。通常主干网通信速率1000M，站内通讯速率为100/1000M自适应网络，接口符合IEEE802.3标准，通信协议采用TCP/IP标准协议，通信介质采用屏蔽双绞超五类线和光缆。

　　当数据通信网络中出现某个差错时，系统会自动采取安全措施，如自动要求重发该数据、切除故障设备或切换至冗余的装置等。保持通信网络安全、正确运行。

　　系统的网络管理驱动程序采用数据流量动态平衡控制管理，保证所有的数据流流量在冗余的双网之间动态平衡，有效地降低网络通讯的负荷率，提高网络通信的可靠性。当其中有一条网络出现故障后，所有数据流量转换到正常工作的网络上，实现整个系统的正常工作。

　　通信系统设计在达到功能和性能要求外，考虑预留20%以上的硬件接口裕量和通频带裕量，以满足可扩性要求。

　　六、调度控制系统的配置原则

　　调度控制系统的配置采用开放式、全分布计算机监控系统。各现地控制单元之间采用100Mbp双冗余光纤以太网，即使一组光缆中断也不会导致通讯中断，以提高整个系统的可靠性。同时，利用各现地控制单元的MB+网络接口组成现地设备网络。监控系统的结构采用模块化、分布式结构，安装维护简单，不会因任何一个器件发生故障而引起系统瘫痪或误操作。同时便于系统整体设计，分布实施，满足整个工程进度的需要。梯调中心设域控制器和额外域控制器，采用Windows Server 2003操作系统，其它计算机配置为成员服务器或工作站，构成Client/ Server结构的计算机系统配置。域控制器和额外域控制器安装主、备 DNS服务器，提供域名解析服务。系统平台为成熟的标准汉化系统，采用全中文界面，方便用户的运行和维护。整个控制可设置为三级控制方式：现地控制级;电站控制级，在操作员站上操作;远方控制级，在控制中心操作。这三种方式的控制权按控制优先级排列，现地控制优先级最高，电站控制优先级居次，控制中心优先级最低。某一时刻只有一种控制方式有效，所有操作记录均存入数据库中。各现地控制单元的网络配置均以冗余网络配置的分布式PLC主控单元为核心，实现与以太网交换机直接联网，完成现地控制。可以通过以太网对所有现地逻辑控制单元进行离线或在线的修改，显示界面的组态语言符合IEC-1131标准，采用功能块方式，可以在线显示每个功能块的输入、输出(包括模拟量和开关量)，方便系统维护和调试。

　　七、结束语

　　调度控制系统在设计时应充分考虑数据共享后的利用率，最大满足现场的需求，将隐形的数据转化成直观的易读数据，尽量将数据集中分析，以便更好地发现问题。