大柳塔热电厂自动化信息接入方案

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【摘要】根据有关文件要求，大柳塔热电厂的远动信息和计量信息需接入榆林地调的调度自动化系统和计量计费系统。在对大柳塔热电厂远动系统和计量计费系统实地调研的基础上，针对该电厂实际情况，结合榆林地区自动化信息的接入方式，提出了大柳塔热电厂自动化信息接入系统的解决方案和施工方案，并付诸实施，成功实现了该电厂的远动信息和计量信息接入。

【关键词】远动系统;计量计费系统;网络安全;信息接入

0.引言

为落实陕西省电力公司调控中心《关于加强陕西全口径发电数据采集与统计工作的通知》（陕电调〔2012〕1号文）要求，集中解决自备电厂等非统调电源运行数据缺失问题，全面提高全口径发电信息的完整性和准确性，要求35kV大柳塔热电厂加快厂内通信设备、电厂自动化设备及电能计量设备改扩建，完成发电信息接入榆林地调自动化系统和计量计费系统联调工作，满足陕西省全口径发电信息采集与统计的需求。

针对有关文件要求[1～3]，需要对大柳塔热电厂相关设备进行改扩建，满足将大柳塔热电厂远动信息和计量信息上传榆林地调的目的。经过需求分析和目标分解，本项目的主要任务如下：

①建设一套与榆林供电公司110kV大柳塔变电站连接的光纤通信电路，实现调度自动化信息光纤专线传输;

②建设一套电力调度数据网接入设备，将远动信息和电能计量信息分别接入榆林地调安全Ⅰ区和安全Ⅱ区的调度数据网络;

③完成电厂侧远动主站改造，将远动信息上传至调度自动化系统主站;

④建设关口电能量采集终端，更换监测点电能表，将上网关口和机组电能量信息上传至电能计量系统主站;

⑤配合110kV大柳塔变电站光纤通信电路、榆林地调数据网络设备的扩容和软件调试，确保网络通道的完整与畅通;

⑥配合榆林地调调度自动化系统主站和电能计量系统主站联调，确保上传信息的准确性和实时性。

1.大柳塔热电厂自动化系统现状

大柳塔热电厂是一座上世纪90年代末投运的电厂，共建设了4台热电联产机组，其中1#和2#机组已经停运，3#和4#机组处于运行状态，运行机组的装机容量24MW，通过35kV热大Ⅰ、Ⅱ两回线路接入榆林电网。由于电厂的装机容量小，电厂的远动系统仅用于本地监控，上网电量结算关口安置在110kV大柳塔变电站一侧，电厂的自动化信息一直没有接入榆林地调系统。

针对陕西省调的有关要求，榆林地调和神华神东电力公司组织技术人员，对大柳塔热电厂远动系统和计量计费系统的建设和运行情况进行了实地调研，电厂的自动化和通信系统情况如下。

（1）远动系统。电厂建厂之初，建设了一套由河北电力自动化所生产的模拟量采集装置，完成电厂发电机组、主变、线路、母线等设备的电气信号采集，断路器状态由热工系统采集，转发给模拟量系统的通信管理单元，通信管理单元将所收集的实时信息上传给主控后台监控系统实现实时画面监视。该系统经过长时间运行，还存在如下问题：（a）部分机组频率、主变温度等信息误差大;（b）该型号设备早已停产，备品备件不容易找到;（c）通信管理单元没有设置与地调的通信接口。通过与制造商联系，对方愿意提供售后技术服务，对坏损部分进行检修更换，并在通信管理单元扩展与地调通信的接口部件。

（2）计量系统。发电厂建设了3面电度表屏进行电能计量。电能表中除两回上网线路的电能表是全电子式多功能电能表之外，其它都还是老式的机械式电能表。仍沿用过去人工抄表模式，没有实现自动抄表。

（3）通信系统。没有建设专门的调度自动化通信网络，也没有建设与榆林地调的载波电话通信。为了实现两回出线的纵差保护，在大柳塔热电厂和110kV大柳塔变电站之间敷设了一条12芯光缆，纵差保护使用了其中4芯，备用2芯，还有6芯没有使用。

除此之外，另外的问题是该电厂设备已经老旧，运行不稳定，所生产的热力容量已经不满足当地供热需求，新规划的新电厂正在审批之中。根据计划，该电厂生命周期只剩下3年左右。

2.信息接入方案

根据国家电网公司有关文件的要求，发电厂和变电站需要采用双平面调度数据网络与调度自动化系统和计量计费系统主站实现通信连接，考虑到大柳塔热电厂的实际情况，建设双平面调度数据网络成本太高，没有必要，决定选择面数据网络[2，4-5]。为了方便设备维护，通信系统和数据网络设备拟采用榆林地区发电厂/变电站自动化信息接入普遍使用的设备，做到设备通用。由于现有远动通信管理单元不支持网路接口，扩展一路异步串口采用IEC101规约与榆林地调主站通信。为了实现网络通信，采用串口转网络网关将远动信息接入Ⅰ区网络。由于电厂原先没有自动抄表系统，本期新采购电能量远方终端实现电能量信息采集和接入。为了实现电能量自动抄表，将考核节点的机械电能表更换为全电子式多功能电能表。在光纤通信方面，在电厂侧建设一台155M光端机，在110kV大柳塔变电站侧的Metro3000光端机上扩展一块155M光纤接入业务模板，实现二者之间光纤通信连接[6]。基于以上原则，大柳塔热电厂光纤通信电路、调度数据网络设备和自动化设备改扩建方案如图1所示。

图1 自动化信息通过面网络接入方案

图1中，光纤通信电路选用华为Metro1000 155M光端机，广州世纪人ODF48/MDF200/DDF32综合配线架，济南能华NH-AD220D48高频通信电源。数据网络设备选用H3C MSR5040路由器，卫士通SJW77电力专用纵向加密认证装置和H3C S3600网络交换机。

3.实施方案

在提出信息接入方案之后，结合榆林地调、榆林信通和大柳塔热电厂各自的实际情况和需求，一方面对所提出的接入方案进行调整，另一方面扩展系统功能，满足各方的需求，最终确定切实可行的施工方案。

（1）榆林地调EMS主站接入。目前榆林地调支持两种接入方式，一是网络接入，二是四线MODEM接入。网络接入时采用IEC104协议，榆林地区95%以上的厂站信息接入采用这种方式。但是大柳塔热电厂远动主机不支持IEC104协议，需要采用四线MODEM接入方式。除了网络接入方式，目前还有一种UART数字式接入方式，通过PCM机的数字口和网络终端服务器都可以方便实现数字接入。相对于四线MODEM模拟接入方式，数字式接入有许多优点：（a）可以省掉四线MODEM环节;（b）通信速度可以提高;（c）通信误码率也可以降低。如果采用直接数字连接方式，需要对主站通信服务器系统的MODEM池进行改造，仅仅为了大柳塔热电厂一个厂站信息接入进行改造经济上不划算，此外，增加信息接入方式也会提高系统维护的难度。考虑到调度数据网络通道的覆盖率，以及进行远动通道建设的发展方向，本期项目建设仍采用四线MODEM方式接入。

（2）通信系统接入。在过去，大柳塔热电厂没有通信设备接入榆林信通的通信系统，在电厂侧建设光纤通信电路之后，在电厂建设电力系统内部的载波调度电话就具备了基础条件。为了方便通信设备维护，也有必要在厂站侧通信设备屏柜内配置一部载波电话。为此，本期项目建设时在榆林信通本部和电厂建设一对PCM设备，实现载波电话通信和四线MODEM接入。根据榆林信通常用的PCM机型号，本项目选用了瑞斯康达RC3000型PCM机。

（3）电源系统。大柳塔热电厂是早期建设的电厂，主控室建设有直流电源系统，用于继电保护等关键设备的供电。远动系统和新建设的通信系统、电量采集系统没有专门的不间断电源。为了保证自动化信息接入的可靠性，本期项目建设一套梅兰易事特3kVA的逆变电源给这些子系统供电。

综合以上考虑，由于远动信息通过PCM机接入，不再接入Ⅰ区网络，为了节省项目投资，本期项目不建设Ⅰ区纵向加密网关和Ⅰ区交换机。调整后的接入方案如图2所示。

图2 大柳塔热电厂自动化信息接入方案

此外，由于大柳塔热电厂没有空余的屏柜位置，却有4面800×600×2260规格预留空柜，空柜顶部还装修了隔离墙板与建筑物连为一体，移装屏柜的工程量大。为此，项目改扩建时利用现有屏柜的基础，设计加工机柜内部配件，使其具备固定安装19英寸标准机箱的条件。

基于确定后的接入方案，同时按照电力企业通信设备和自动化设备分部门维护管理的实际，进行了系统集成设计，所设计的施工方案如图3（a）、（b）、（c）所示。

图3（a） 大热自动化信息接入屏柜布置方案

通信设备屏中，PCM机的E1接口直接连接到DDF配线架的1#连接器，DDF配线架和光端机的E1口直接连接。光端机的155M光口通过光纤跳线连接至ODF配线架，再从配线架转接至纵差保护柜的尾纤盒。PCM的二线音频和四线音频线跳接至MDF配线架，远动终端四线MODEM信号线和电话机信号线跳接到MDF配线架实现连接。

4.结束语

根据所提出的系统集成设计和施工方案，在完成设备采购和现场施工调试之后，大柳塔热电厂的远动信息和计量信息成功地接入榆林地调的主站系统，项目设计达到了预期目的，也验证了所提出接入方案的正确性。

图3（b） 数据网接入设备屏柜配线方案

图3（c） 通信设备屏柜配方案

项目设计过程中，充分征求了各方意见，保证了所设计的系统集成方案满足各需求方的要求;也充分考虑到了大柳塔热电厂的实际情况，在满足接入需求的同时，尽量节省项目的建设成本，实现了较高的性价比。

参考文献

[1]电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护规定[S].信息网络安全，中华人民共和国国家经济贸易委员会令第30号，2002.

[2]电力二次系统安全防护总体方案[S].电监安全[2006]34号，附件1，国家电监会，2006.

[3]DL/T547-2010.电力系统光纤通信运行管理规程[S].全国电网运行与控制标准化技术委员会，中国电力出版社（北京），2011（7）.

[4]钱君霞，沈泓，霍雪松.江苏电网110、35kV电力调度数据网络的建设与实施[J].中国电力，2010（10）：75-79.

[5]刘丽榕，王玉东等.国家电网调度数据网建设方案研究[J].电力系统通信，2011（32）：18-21.

[6]张辉，聂正璞，万莹.电力系统中光纤通信技术应用探讨[J].中国科技信息，2011（24）：89-90.

基金项目：西安市2012年产业技术创新计划-技术转移促进工程（项目编号：CX12185-4）。

作者简介：贾荣兴（1979―），男，陕西武功人，高级工程师，主要从事电力系统自动化设备研究。

通信作者：张敏（1962―），男，陕西西安人，副教授，主要从事自动化、机电一体化领域的应用研究。