變電站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息采集管理系統(tǒng)解決方案.docx

變電站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息采集管理解決方案關(guān)鍵字：變電站 運(yùn)行狀態(tài) 信息采集 一、技術(shù)簡(jiǎn)介：為保證電力生產(chǎn)安全高效運(yùn)行，對(duì)電力設(shè)備狀態(tài)檢修提出了更高的要求。由于狀態(tài)檢修主要依賴(lài)于對(duì)運(yùn)行中設(shè)備的狀態(tài)檢測(cè)以及在線(xiàn)監(jiān)測(cè)手段，所以，電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)和在線(xiàn)監(jiān)測(cè)在電力安全生產(chǎn)中始終起著重要的作用。然而，現(xiàn)有的變電站設(shè)備信息傳輸模式基本上還停留在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式，因而：1、于受到通訊規(guī)約和其他相關(guān)條件的限制，造成傳輸信息量相對(duì)減少，傳輸速度較慢，很多具有串口通訊功能的設(shè)備未能接入，使設(shè)備信息未能得到充分利用。2、由于各種設(shè)備系統(tǒng)都需要各自不同的專(zhuān)用通道，造成通道浪費(fèi)，且通訊可靠性也相對(duì)較差，影響了設(shè)備信息的實(shí)時(shí)性和有效性。為此，我公司設(shè)計(jì)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息采集系統(tǒng)是針對(duì)電力設(shè)備狀態(tài)檢修中在線(xiàn)監(jiān)測(cè)提出的新的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。它是基于100M以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)而開(kāi)發(fā)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它能夠方便接入各種智能設(shè)備，并將所采集數(shù)據(jù)信息送入開(kāi)放實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，便于設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息處理單元進(jìn)行分析處理。設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息采集系統(tǒng)是整個(gè)電力系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息管理系統(tǒng)的一個(gè)重要的組成部分。二、基本構(gòu)成：設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息采集系統(tǒng)EIS主要由兩部分組成：l 位于現(xiàn)場(chǎng)（廠(chǎng)站）設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息采集儀EII設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息采集儀安裝在設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)，其主要功能是對(duì)各智能設(shè)備（如變壓器色譜分析儀、智能直流屏、電能量采集終端、電壓表計(jì)等）采集的數(shù)據(jù)采用透明轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，通過(guò)100M以太網(wǎng)或其他輔助傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)信息傳送。l 位于數(shù)據(jù)信息中心的數(shù)據(jù)采集平臺(tái)數(shù)據(jù)采集平臺(tái)負(fù)責(zé)向現(xiàn)場(chǎng)采集儀發(fā)送通訊命令，同時(shí)處理采集儀回送的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，送入開(kāi)放式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，等待設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息處理單元查詢(xún)。三、特點(diǎn)：l EII設(shè)備信息采集儀：支持NAT地址轉(zhuǎn)發(fā)，解決網(wǎng)絡(luò)設(shè)備IP地址不夠的問(wèn)題；具有防火墻功能，防止網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)侵入；可連接多臺(tái)智能設(shè)備；不必在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中編寫(xiě)協(xié)議解釋程序，支持透明轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)；支持100M以太網(wǎng)絡(luò)、GPRS通訊模式；支持傳輸通道熱冗余備份，具有高可靠性；l 數(shù)據(jù)采集平臺(tái)：采用C/S架構(gòu)；具有智能輔助協(xié)議解釋軟件幫助用戶(hù)分解協(xié)議；采用開(kāi)放式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)輸出采集結(jié)果；支持傳輸通道熱冗余備份；支持OPC 標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)接口；四、技術(shù)參數(shù)：l EII設(shè)備信息采集儀：硬件：端口配置： 1個(gè)RJ45 10M/100M BASE-T端口，連接靜態(tài)以太網(wǎng)IP地址 1個(gè)DB9 RS232 支持MODEM、GPRS模塊，作為備份通道 8個(gè)RJ45 10M/100M BASE-T端口 1個(gè)DB9 RS485 隔離485通訊總線(xiàn)，作為智能設(shè)備接口CPU： Jupibter 32bit RISCMemory：SDRAM 16M路由模塊：支持靜態(tài)路由、動(dòng)態(tài)路由防火墻模塊：支持內(nèi)置NAT 防火墻網(wǎng)關(guān)模塊：支持網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)發(fā)（NAT）支持DHCP Server IP地址分配支持標(biāo)準(zhǔn)： IEEE 802.3 10BASE-T Ethernet IEEE 802.3u 100BASE-TX Fast Ethernet IEEE 802.3x full-duplex flow control RFC 2516 PPPOE RFC 1631 NAT RFC 1332 PPP配置： 支持WEB 模式管理串口通訊： 光電隔離總線(xiàn) 波特率：1200115200 bps 字節(jié)： 5、6、7、8串口通訊協(xié)議： 支持所有應(yīng)答型智能設(shè)備通訊協(xié)議外形尺寸： 標(biāo)準(zhǔn)19英寸1U機(jī)箱重量： 25Kg電源： 220V AC 或 220/110V DC 15Wl EIS數(shù)據(jù)平臺(tái)：支持TCP/IP協(xié)議連接支持ODBC 模式數(shù)據(jù)傳遞支持 OPC模式數(shù)據(jù)傳遞操作系統(tǒng)：WIN2000 Server 、WIN2000 Professional五、詳細(xì)描述：1、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息采集儀：設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息采集儀采用32位嵌入式系統(tǒng)作為主數(shù)據(jù)處理器，采用Intel公司的網(wǎng)絡(luò)芯片處理100M以太網(wǎng)信息。設(shè)備為用戶(hù)預(yù)留一路GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸通道，以便在100M以太網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，提供連續(xù)不間斷的連接。串行通訊總線(xiàn)可最多連接8個(gè)智能設(shè)備。協(xié)議透明轉(zhuǎn)發(fā)模塊是獨(dú)立負(fù)責(zé)從數(shù)據(jù)采集平臺(tái)接收命令，同時(shí)向該平臺(tái)回送智能設(shè)備返回信息，另外還包括配置各設(shè)備通訊基本信息。內(nèi)置的NAT防火墻對(duì)上級(jí)網(wǎng)絡(luò)的信息進(jìn)行過(guò)濾，NAT地址轉(zhuǎn)發(fā)模塊能自動(dòng)對(duì)具有以太網(wǎng)接口智能設(shè)備進(jìn)行IP地址分配，解決IP地址占用的問(wèn)題。用戶(hù)可通過(guò)EII設(shè)備內(nèi)置WEB服務(wù)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行參數(shù)配置和管理。2、EIS數(shù)據(jù)采集平臺(tái)：ESI數(shù)據(jù)采集平臺(tái)主要由模塊一和模塊二組成。模塊二負(fù)責(zé)接收各設(shè)備廠(chǎng)商提供的標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的命令，將接收的命令通過(guò)透明轉(zhuǎn)發(fā)模塊傳送到現(xiàn)場(chǎng)EII設(shè)備中，同時(shí)接收EII設(shè)備收集的信息，送回設(shè)備驅(qū)動(dòng)進(jìn)行信息解析。模塊一主要負(fù)責(zé)將設(shè)備驅(qū)動(dòng)解析好的信息，通過(guò)OPC Server 傳送到PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的OPC Client接口。六、系統(tǒng)使用：在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息采集儀：l 將設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息采集儀安置在使用現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)采集儀進(jìn)行系統(tǒng)初始化。主要包括：設(shè)置本地IP地址、網(wǎng)關(guān)、子網(wǎng)掩碼，服務(wù)器的IP地址、端口；l 按照要求連接智能設(shè)備到不同串口模塊。在數(shù)據(jù)采集平臺(tái)：l 用戶(hù)利用智能輔助通訊協(xié)議解釋軟件，將連接在設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息采集儀上的智能設(shè)備的通訊協(xié)議進(jìn)行逐一標(biāo)準(zhǔn)化解釋?zhuān)赏ㄓ猛ㄓ崊f(xié)議驅(qū)動(dòng)程序。l 把各智能設(shè)備的通用通訊協(xié)議驅(qū)動(dòng)程序添加到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)收發(fā)軟件中，并激活運(yùn)行。l 數(shù)據(jù)收發(fā)軟件將獲取的設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)信息輸出到開(kāi)放型實(shí)時(shí)庫(kù)中。七、一些關(guān)鍵技術(shù)介紹：1協(xié)議透明轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)：協(xié)議透明轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)是指數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中由轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備不被解釋而進(jìn)行的轉(zhuǎn)發(fā)。圖6.1描述了數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)采集平臺(tái)到智能設(shè)備編解碼過(guò)程。整個(gè)協(xié)議共經(jīng)過(guò)GOLD編碼和TCP/IP編碼兩次協(xié)議轉(zhuǎn)換。其中GOLD編碼是為了對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息采集儀進(jìn)行遠(yuǎn)端配置而加入的，這樣我們可以根據(jù)用戶(hù)的需求方便的在數(shù)據(jù)中心進(jìn)行在線(xiàn)配置。設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息采集儀在整個(gè)數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)駁接智能設(shè)備的通訊協(xié)議是完全不知的，它僅對(duì)發(fā)給設(shè)備的數(shù)據(jù)或從設(shè)備接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行透明轉(zhuǎn)發(fā)。這樣就使得用戶(hù)在添加智能設(shè)備時(shí)無(wú)須對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息采集儀進(jìn)行二次編程，大大方便了實(shí)際使用。2傳輸通道可靠性通訊的考慮：隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平的不斷提高，以光纜為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)通訊被大量的使用，其大容量、抗干擾強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)使得其優(yōu)勢(shì)地位明顯，大有成為未來(lái)電力自動(dòng)化通訊主體模式之勢(shì)。但在實(shí)際使用過(guò)程中，也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，降低了其可靠性，其中由于電力通訊設(shè)施被人為的破壞最為嚴(yán)重。保證設(shè)備實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)是整個(gè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息采集系統(tǒng)首要問(wèn)題，它從根本上決定了這個(gè)系統(tǒng)存在的價(jià)值。為此我們提出了采用GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)作為現(xiàn)有的100M以太網(wǎng)絡(luò)的備用傳輸途徑。一旦100M以太網(wǎng)絡(luò)傳輸線(xiàn)路發(fā)生故障時(shí)，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息采集系統(tǒng)將自動(dòng)切換成GPRS模式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。這種不同傳送介質(zhì)的熱冗余，將大大提高系統(tǒng)的可靠性。3串口設(shè)備可靠性通訊的考慮：我們可將EII設(shè)備的RS485串行通訊口駁接多種智能通訊終端設(shè)備，構(gòu)成了RS485通訊總線(xiàn)。在實(shí)施中，為了提高設(shè)備通訊的可靠性，我們應(yīng)該注意設(shè)備之間信號(hào)的隔離和干擾，以及抗雷擊等大信號(hào)的沖擊。如圖6-3所示，我們應(yīng)該在每個(gè)設(shè)備接入總線(xiàn)的端口增加光電信號(hào)隔離裝置，解決不同設(shè)備通訊信號(hào)地電位不同的問(wèn)題；同時(shí)對(duì)于從戶(hù)外經(jīng)過(guò)的RS485通訊線(xiàn)路加裝雷擊保護(hù)電路，減少大信號(hào)沖擊對(duì)通訊線(xiàn)路的損壞。4網(wǎng)絡(luò)信息安全性問(wèn)題：由于這個(gè)系統(tǒng)傳輸途徑是在現(xiàn)有的MIS網(wǎng)中進(jìn)行的，無(wú)論從網(wǎng)絡(luò)層次和物理介質(zhì)上都是開(kāi)放的，因此必須進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全方面的考慮。首先我們通過(guò)EII設(shè)備信息采集儀將智能設(shè)備的IP地址進(jìn)行隔離，建立獨(dú)立的虛擬網(wǎng)段；同時(shí)利用EII設(shè)備信息采集儀中防火墻功能隔離外部網(wǎng)絡(luò)中不良的網(wǎng)絡(luò)信息。5解決變電站網(wǎng)絡(luò)IP地址不夠的問(wèn)題：隨著技術(shù)飛速發(fā)展，變電站生產(chǎn)信息自動(dòng)化程度大幅度提高，大量的帶以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口的智能設(shè)備被采用。但是由于IPV4結(jié)構(gòu)的先天缺陷，在電力系統(tǒng)的SDH網(wǎng)絡(luò)中，每