上海石化电力调度自动化系统技术规划方案

上海石化电力调度自动化系统技术规划方案作者：陈磊（上海石化热电总厂生产处）张卫红（上海交通大学）摘要：作者在该技术方案中对上海石化电力调度自动化系统作了一个整体的规划，很好地体现了上海石化对电力调度自动化的需求及其解决方案，是上海石化实现电力调度自动化的良好选择。关键词：自动化规划采集系统信息一、概述（一）上海石化电力系统概况上海石化电力系统行政划分上由公用事业公司和热电总厂两大部分组成。公用事业公司主要管辖上海石化企业内部各电压等级变、配电站和供、配电线路。而热电总厂则主要由热电一站、热电二站和石化变电站三部分组成。热电总厂与上海电力公司以220KV线路作电网联络和输送容量的交换，在地理位置上，热电总厂与热电二站在同一地理位置，热电一站与热电二站相距9公里，热电一站与石化变相距7公里，石化变与热电二站相距2公里，热电一站、热电二站、石化变电站三个部分构成了上海石化220KV系统的三角形网络，在220KV系统上目前有两条220KV线路与上海电力公司电网联络，两条与电网联络220KV线路一条在石化变电站，另一条在热电一站，今后规划有第三条线路与电网联络在热电二站，此外石化变电站还有一条220KV线路作为秦山核电厂紧急备用电源。(二)上海石化电力自动化水平现状1、公用事业电力自动化水平现状（1）集控系统：公用事业公司下设集控系统，接入若干管辖范围内变电站远动信息。（2）电能量采集系统：新增公用事业公司电能量数据采集系统，采集管辖范围内的10KV、35KV的电能量数据。（3）MIS系统：已建成公用事业公司OA系统。2、热电总厂电力自动化水平现状（1）变电站站控系统：已部分建成热电一站电气监控系统。（2）自动调功系统：新增热电总厂发电机组自动调功系统，供货商为南京力导公司，可实现达到两个功能：a、根据给定的负荷曲线调节机组出力，要求热电一站、热电二站分别根据给定的负荷曲线调节机组出力，负荷曲线由热电总厂下达到热电一站、热电二站。b、根据给定的两条（今后可能3条线）与上海电网系统交换容量的220KV线路总量值（总量值可以是零、可以是负、可以是正）调节热电一站、热电二站的机组出力，总量值由热电总厂下达。（3）量数据采集系统：新增热电总厂电能量数据采集系统，采集热电总厂范围内的10KV、35KV、110KV、220KV及发电机组的电能量数据。（4）电气五防系统：新增热电总厂电气五防及电气操作票生成系统，供货商为珠海优特公司。（5）MIS系统：已建成热电总厂OA系统。（三）上海石化电力系统调度管理中存在的问题和需求无论是公用事业公司，还是上海石化热电总厂目前都未建立公司级的调度SCADA系统，因此目前系统级的电网调度方式基本上停留在人工调度的阶段，系统监视、控制以及大量的数据采集整理、运行分析工作仍然由调度运行人员人工完成，极大地浪费人力资源，且效率低下。为了满足经济和社会发展的需要，上海石化电网在今后几年将有更快的发展。随着用电量的迅速增长，电网不断扩大，结构日益复杂，数据信息大量增加，原有的调度管理方法已经不适应电网发展的形势，公用事业公司和热电总厂迫切需要实现电网调度自动化，提高电网调度运行水平。调度自动化系统是一项涉及继电保护、远动、通讯、工业控制和计算机软硬件等学科的系统工程，是生产技术的重大改进，是减员增效的有力措施之一；调度自动化系统所引起的在管理方式上的改进，将会影响企业绝大多数部门的管理工作。做好调度自动化系统及企业网的规划设计工作，是最终可靠、经济、全面地实现调度自动化功能和企业网的根本保证。上海石化电力系统在电气系统上有其特殊性，系统覆盖了发电厂、变电站、输配电网等部分组成，因此上海石化电力调度自动化系统有别于传统的电网调度自动化系统，应综合考虑发电厂、变电站、输配电网调度管理的特征。综上所述，必须对上海石化电力系统现状和需求进行科学的分析，制定出调度自动化系统建设的全局规划，既能满足发展，又要考虑到投资保护，接入、容纳现有的各种自动化子系统。（四）系统设计目标本规划设计旨在给出上海石化电力调度自动化系统建设的整体解决方案。调度自动化系统是利用现代电子技术、计算机、通信技术、软件技术及网络技术，将上海石化电网在线数据和离线数据、电网结构数据进行信息集成，构成完整的区域自动化系统，实现上海石化电网综合调度自动化。调度自动化建设将充分考虑到公用事业公司和热电总厂目前的运行现状以及发展需求，规划在统一的接口标准以及开放的架构上分层实现的调度自动化主站、站控、厂站自动化。调度自动化系统将和已有的自动化系统进行有效集成。逐步增强调度主站端功能，建立发电、供电电网网络模型，并扩充能量管理管理、电网分析、市场管理、辅助决策等功能，最终实现上海石化电力系统的综合调度信息平台。（五）系统设计内容本方案就上海石化电力系统调度自动化主站系统实现给出全面设计。设计内容包括以下部分：调度自动化系统总体结构调度自动化主站系统软硬件配置和功能规范调度信息交换系统的功能规范调度主站系统硬件设备清单和工程概算我要投诉评分TOP二、系统总体方案设计图2-1上海石化电力调度自动化系统结构图2-1是上海石化电力调度自动化系统方案的总体结构图，该系统方案采用分层集结原则，系统具有很好的开放性、互连性和可扩充性。调度自动化系统总体上由公用事业公司调度自动化系统和热电总厂调度自动化系统两大部分组成。对于公用事业调度自动化系统，除了需要接入集控中心转发的若干变电站信息外，还要接入其他变电站远动信息。调度自动化系统还要接入电能量采集系统信息。对于热电总厂调度自动化系统，现场远动信息分别由热电一站、热电二站、石化变监控系统的接口工作站转发获得。调度自动化系统还要接入电能量采集系统信息，调度自动化系统也需要与自动调功系统进行交互。在股份公司工作站上，可以监视两个调度自动化系统的全部工况。同时热电总厂调度自动化系统和公用事业公司调度自动化系统要求数据可以互相转发和备份。（二）调度主站系统调度自动化主站系统是整个自动化系统的最高层，负责公用事业公司电网和热电总厂电网所有运行厂站的远方监视和控制管理。热电总厂调度自动化主站系统除了实现站控中心的所有功能外（SCADA、调度管理），还需要从电网总体角度出发，建立发电以及电网网络模型，实施能量管理以及电网高级应用软件功能。从而使电网调度自动化水平由“被动接收，简单处理”的SCADA阶段过渡到“主动分析”的EMS阶段。并在此基础上扩展热电总厂辅助决策功能，建设热电总厂的调度自动化综合信息平台，这是热电总厂电网调度自动化系统的最终目标。（三）通信系统对于通信系统，将实现完全基于光纤的以太网通信模式。无论是厂站RTU或者总控单元设备、集控中心的前置通信管理机，还是调度主站的前置通信管理机，都是等同的网络设备，都可以在基于光纤的局域网中实现基于TCP/IP协议的点对点通信，从而彻底消除常规调度自动化系统中的通信瓶颈，避免多级调度中心逐渐转发，实现调度中心与现场设备快速、可靠的通信。（四）信息交换系统信息交换系统实现和其他自动化系统的集成，包括DCS系统、电能量计费系统、OA/MIS系统、电气五防系统、自动调功系统等。考虑将来可能的其他自动化应用，信息交换系统应保留足够的灵活性。同时信息交换系统应该考虑足够的安全防范措施，保证调度自动化系统和其他自动化系统的有效安全隔离，防止网络攻击或者病毒侵入。三、调度主站系统（一）概述调度自动化主站系统是上海石化电力自动化系统的最高层次，实现对所有厂区厂站的集中监视控制与信息处理。调度自动化主站系统除了实现常规的SCADA功能外，也需要实现调度管理功能，实现调度管理无纸化。除此之外，热电总厂调度自动化主站作为全厂调度中心，应建立全厂发电机以及全网网络拓扑模型和设备模型，并和SCADA系统相结合，实现能量管理硬件电网高级应用软件分析功能，为发电企业调度管理提供辅助决策。纵观调度主站系统功能，呈献金字塔型结构，底层功能实现为上层更高级应用提供基础和保障，而上层应用是底层应用的功能扩展和提升。调度主站系统还需要集成各种自动化子系统，接入其他自动化系统信息或者向其他系统提供数据和功能服务。调度主站系统需要实现向上海市调以及上海石化股份公司的调度信息转发功能。调度主站需要具有足够的开放性，以满足未来系统扩展的需求。（二）硬件配置图3-2调度主站系统硬件配置(二)调度主站系统硬件配置调度自动化系统主站计算机及网络配置示意图如图3-2所示，热电厂和公共事业中心分别设立一个调度主站系统。每个调度主站系统配置2台SCADA服务器用于提供实时数据服务，同时充当系统数据库服务器，数据库服务器配置磁盘阵列，充分保证系统运行的可靠性。每个调度主站配置2台数据采集工作站（前置机）和间隔层设备直接交互，完成规约转换与数据处理；2台调度工作站用于实现调度SCADA功能；1台维护工作站实现系统的日常维护工作。每个调度系统分别配置一台WEB代理工作站，通过网络物理隔离设备连接外网WEB服务器，向OA系统发布调度系统实时信息。各调度系统系统经网关（代理工作站）与其他自动化系统实现接口。两个调度系统通过网关机（或者路由器）实现网络互连。整个系统采用双网冗余结构，SCADA服务器、前置机均采用双机配置，确保系统的可靠性。股份公司以及其他用户只通过WEB访问就可以获取系统实时运行工况。（三）软件配置对于调度自动化主站系统的软件系统结构和集控中心基本相同。在系统配置上扩充了若干功能。系统统一采用Windows操作系统平台,采用计算性能强，可靠性高的服务器作为服务器端的硬件平台，选用大型商用数据库作为数据库支撑平台（MSSQLServer）。客户端选择高性能的PC图形工作站，服务器与工作站在网络环境下构成分布式系统。SCADA功能是调度主站系统的基础和核心，通过SCADA系统实现了全网范围内电气设备运行工况的监视以及运行设备的远方控制。和站控中心相比，调度自动化主站系统需要接入更多的间隔信息。因此调度自动化主站和站控中心相比，有更高的硬件配置需求。调度SCADA系统的实时信息通过WEB系统向MIS网发布；调度自动化网络与MIS网通过WEB服务器隔离。在调度SCADA基础上建立调度管理模型，实现调度管理功能，如日志管理、两票管理、缺陷管理、检修管理等，实现调度无纸化，提高企业工作效率。调度自动化主站接入了所有间隔层设备，具有全网的测量信息。在此基础上建立面向全网电气设备的发电模型和电网拓扑模型，并建立设备参数模型以及设备测量配置模型。建立了和SCADA相关的网络模型就可以实现能量管理功能以及电力系统高级应用软件分析功能，比如AGC、AVC、机组优化组合、经济调度、网络拓扑、状态估计等。在电力市场机制下，热电总厂调度主站系统不可避免地需要实现部分发电侧辅助决策功能，利用底层完整的电网信息模型为发电侧竞价上网提供技术支持。调度主站系统将最终实现辅助决策功能，为公用事业公司以及热电总厂的运行、管理和发展提供技术依据和导向。四、调度主站系统产品选择（一）产品选择调度主站系统选用上海申瑞电网控制系统有限公司的成熟SCADA产品Super-2000系统。Super-2000系统设计定位为电力系统实时图形组态平台，系统基于客户服务器体系结构，具有功能强大的组态功能，性能优异，在国内电力系统有数百套运行经验。系统采用UNIX/Windows操作系统混合平台,服务器端可采用UNIX操作系统，客户端采用Windows操作系统；系统采用计算性能强，可靠性高的UNIX服务器作为服务器端的硬件平台，选用大型商用数据库作为数据库支撑平台（ORACLE）。客户端选择高性能的图形工作站作为调度与应用工作站。服务器与工作站在网络环境下构成分布式系统，客户端SCADA应用通过Super-2000客户端网络环境与服务器端的数据、应用服务通信。基于Super-2000系统开放的API接口可以灵活扩展新应用，便于实现能量管理功能，或者扩展其他自动化系统功能。两套Super-2000系统可以实现数据互相转发，只需要配置转发端口和规约即可，在网络环境下，通过104规约互相转发数据。S