時(shí)間:2023-03-22 17:46:17
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35kV變電站無人值守自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則就是通過智能電網(wǎng)的理念,對整個(gè)縣級電網(wǎng)進(jìn)行建模,得到安全可靠的設(shè)計(jì)方案,以保證電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。35kV變電站無人值守自動(dòng)化系統(tǒng)最重要的設(shè)備是集控站,其負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控管理、數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理等[4]。無人值守系統(tǒng)較常規(guī)系統(tǒng)相比增加了微機(jī)自動(dòng)巡視和跟蹤功能(見圖1)。受控子站主要包括測控通訊模塊、遠(yuǎn)動(dòng)通信模塊、微機(jī)五防模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊、保護(hù)測控模塊、視頻監(jiān)控模塊等,由這些子站實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、通信、終端控制等功能。這些受控子站的分布模式主要有集中式、集中分布式、分散式3種[5]。本設(shè)計(jì)中采用的是許繼集團(tuán)CBZ8000自動(dòng)化系統(tǒng),包括站控層、通訊層、裝置層3部分(見圖2)。整個(gè)系統(tǒng)采用面向?qū)ο笤O(shè)計(jì),系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,不設(shè)置總控單元,測控單元均為模塊化結(jié)構(gòu)并分散式安裝。無人值守自動(dòng)化控制系統(tǒng),在遙測和遙信的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)遙控和遙調(diào)功能。集控主站內(nèi)的電氣設(shè)備主要有:接地裝置、35kV進(jìn)線、斷路器、無功補(bǔ)償裝置、電源、主變壓器、10kV饋線等。
2后臺監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
CBZ8000自動(dòng)化系統(tǒng)支持WindowsXP操作系統(tǒng),利用SQLServer2000構(gòu)造數(shù)據(jù)庫,基于VisualBasic語言編制程序。實(shí)現(xiàn)無人值守自動(dòng)化模型,需要得到正確的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)分析。上述算法即為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B通性的驗(yàn)證,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)矩陣自動(dòng)生成可以大大降低計(jì)算工作量。進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng)前要完成登陸,系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)一定要根據(jù)不同的用戶組設(shè)置不同的權(quán)限,進(jìn)入登陸系統(tǒng)后就可以查詢各個(gè)子系統(tǒng)的狀態(tài),還可以查看整個(gè)變電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)(見圖3)。監(jiān)控系統(tǒng)還可以查看變壓器和進(jìn)線的調(diào)度,如感性有功電度、感性無功電度、容性有功電度、容性無功電度等。變電站出現(xiàn)故障后,會(huì)彈出報(bào)警界面,同時(shí)記錄下超限值和發(fā)生故障的時(shí)間,工作人員需要查看上邊的提示,通過保護(hù)裝置進(jìn)行操作。本設(shè)計(jì)采用的終端設(shè)備是WYD—800系列RTU,由測控設(shè)備完成初始數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理,經(jīng)以太網(wǎng)由終端設(shè)備傳輸?shù)郊卣尽]^以往系統(tǒng)相比,本次設(shè)計(jì)中改進(jìn)了微機(jī)五防操作系統(tǒng),主機(jī)可以基于規(guī)則庫中的數(shù)據(jù)對實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯對比,并生成相應(yīng)的操作程序。操作票專家系統(tǒng)設(shè)置了5種開票方式:圖形開票、專家?guī)扉_票、調(diào)用典型票、手工開票、歷史操作票。
3遙視系統(tǒng)設(shè)計(jì)及測試
現(xiàn)有變電站一般都具有四遙系統(tǒng),本設(shè)計(jì)在這個(gè)基礎(chǔ)上增加了遙視系統(tǒng),即遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)。此系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)以下功能:監(jiān)控35kV變電站變壓器和主要設(shè)備情況;對周圍環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控并實(shí)現(xiàn)消防系統(tǒng)報(bào)警;對門禁情況進(jìn)行中心控制;輔助電力生產(chǎn)減少工作量。變電站遙視系統(tǒng)設(shè)備主要有:可控?cái)z像機(jī)、煙霧傳感器、紅外傳感器、電源、計(jì)算機(jī)、交換機(jī)、服務(wù)器等(見圖4)[6]。中心監(jiān)控服務(wù)器是本系統(tǒng)的核心,承擔(dān)著工作人員與前端設(shè)備聯(lián)絡(luò)的任務(wù),其可以實(shí)現(xiàn)服務(wù)器模塊管理、監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置、身份認(rèn)證、權(quán)限管理、視頻設(shè)備管理、鏡頭分組、報(bào)警和聯(lián)動(dòng)、中心錄像、數(shù)據(jù)檢索、電子地圖等功能。遙視系統(tǒng)應(yīng)用時(shí),工作人員可以在集控站對變電站受控設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程巡視,實(shí)現(xiàn)無人值守變電站的自動(dòng)控制功能,并結(jié)合視頻監(jiān)控系統(tǒng)和圖像監(jiān)視系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù),遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場球形攝像機(jī)(見表1)。
4結(jié)語
1光纖通道的配置方式
電力系統(tǒng)主要是由發(fā)電廠、輸變電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)等共同組成。而在系統(tǒng)中,信息的采集和傳輸是其正常運(yùn)行的關(guān)鍵因素,因此光纖通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中扮演著越來越重要的角色。雙光纖通信的組網(wǎng)方式極其靈活,大致分為樹形、星型、鏈型、網(wǎng)狀、環(huán)狀等。按照智能電網(wǎng)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn),光纖網(wǎng)通常采用環(huán)型網(wǎng)或者樹型環(huán)型相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò),并通過與計(jì)算機(jī)的連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享。由于環(huán)路節(jié)點(diǎn)較多,為防止光纜設(shè)備故障、通訊中斷等通信事故出現(xiàn),大多數(shù)企業(yè)采用雙光纖環(huán)路自愈網(wǎng),并配置具有自愈功能和自動(dòng)切換的光纖收發(fā)器。當(dāng)光纜出現(xiàn)故障時(shí),斷點(diǎn)兩側(cè)的光纖設(shè)備通過雙環(huán)路切換器構(gòu)成新的光纖路徑,實(shí)現(xiàn)自愈功能,為電網(wǎng)的運(yùn)行調(diào)度和繼電保護(hù)系統(tǒng)保駕護(hù)航。
2光纖通信有利于保護(hù)輸電線路
供電單位作為一個(gè)特殊的部門,對電網(wǎng)可靠性的要求極高,因此對繼電保護(hù)的要求也越來越高。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)要求必須做出及時(shí)高效的反應(yīng),快速切除,及時(shí)解決故障,絕不允許出現(xiàn)任何紕漏,繼電保護(hù)發(fā)生拒動(dòng)的現(xiàn)象更是不被允許的。另一保護(hù)電網(wǎng)的有效方法是全線速動(dòng)的縱聯(lián)保護(hù),其保護(hù)作用的發(fā)揮程度直接關(guān)系到高壓電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí),高壓線路縱聯(lián)保護(hù)兩端的保護(hù)裝置通過故障信息的交換,可以甄別出是本線路故障還是區(qū)外故障,并根據(jù)不同的故障采取不同的方法。在遇到區(qū)外故障時(shí)不動(dòng)作,在甄別出是區(qū)內(nèi)故障時(shí),快速反應(yīng)及時(shí)切除故障以達(dá)到保護(hù)的作用。光纖抗干擾性,容量大的特點(diǎn)為電流差動(dòng)保護(hù)的應(yīng)用提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。
3光纖通信在電網(wǎng)中的發(fā)展前景
隨著經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的發(fā)展,光纖通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)也越來越多的應(yīng)用到了現(xiàn)代生產(chǎn)生活中。光纖通信訊技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也越來越深入廣泛,電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化已經(jīng)成為了一種必然發(fā)展趨勢。通過數(shù)字傳輸手段傳遞電量訊號、用光纖作為傳輸媒介取代金屬電纜共同構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)通信的二次系統(tǒng),這種網(wǎng)絡(luò)二次系統(tǒng)成為電力系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢。自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展是智能化電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)。而智能化電力系統(tǒng)則是對信息傳輸全程實(shí)現(xiàn)數(shù)字化,這對光纖通信技術(shù)提出了更高的要求。光纖通信技術(shù)也應(yīng)積極創(chuàng)新,與時(shí)俱進(jìn),實(shí)現(xiàn)應(yīng)用上的平穩(wěn)發(fā)展,并對重點(diǎn)技術(shù)及科技難題進(jìn)行逐一突破、逐步完善。電網(wǎng)現(xiàn)代化要求調(diào)度自動(dòng)化進(jìn)一步加強(qiáng),要求人力從繁復(fù)的勞動(dòng)中解放出來。調(diào)度自動(dòng)化有利于優(yōu)化配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),簡化保護(hù)和運(yùn)營程序,提高供電的可靠性和電能質(zhì)量。作為新的傳輸媒介,將光纖運(yùn)用到電力通信系統(tǒng)中,并依據(jù)電力系統(tǒng)自身特點(diǎn)對其進(jìn)行科學(xué)的改進(jìn),可以提高電力系統(tǒng)各個(gè)組成部分的運(yùn)轉(zhuǎn)能力,也可以提高電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性、安全性和可靠性。隨著光纖的不斷發(fā)展進(jìn)步,電力通信會(huì)越來越完善,光纖在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也會(huì)越來越深化。
4小結(jié)
1.1以太網(wǎng)技術(shù)概述
我們現(xiàn)在所說的以太網(wǎng)通常是指在IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)下構(gòu)建的局域網(wǎng)。1975年,美國施樂公司(Xe-rox)成功將其公司的電腦、打印機(jī)等組建成一個(gè)局域網(wǎng)絡(luò),后來施樂公司(Xerox)、數(shù)字裝備公司(Dig-ital)、英特爾公司(Intel)三家公司為了推廣這項(xiàng)技術(shù)而合作,并起草了DIXEthernetV2標(biāo)準(zhǔn),這就是IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的前身。以太網(wǎng)通信具有系統(tǒng)組網(wǎng)方便、信息共享性好、易于互操作等優(yōu)點(diǎn),所以在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中得到了很好的推廣與應(yīng)用。與前述總線類通信技術(shù)相比而言,以太網(wǎng)最突出的優(yōu)點(diǎn)就是它的通信傳輸速率高。
1.2以太網(wǎng)構(gòu)建的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>
用以太網(wǎng)組網(wǎng)構(gòu)建的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng),由于將全站一次設(shè)備保測裝置的信號均接在了交換機(jī)上,當(dāng)?shù)乇O(jiān)控后臺、遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)、工作站如需知道某一斷路器、刀閘、變壓器的遙信或者遙測信息,直接訪問交換機(jī)即可,這樣,數(shù)據(jù)的共享性顯然優(yōu)于現(xiàn)場總線。
1.3變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采用以太網(wǎng)組網(wǎng)的系統(tǒng)原理
區(qū)別于現(xiàn)場總線,在采用以太網(wǎng)組網(wǎng)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中,介質(zhì)采用的是網(wǎng)線而非485線。在圖二中,保測裝置1~n負(fù)責(zé)采集變電站一次設(shè)備的遙信、遙測信息,然后通過網(wǎng)線接至交換機(jī)。變電站主控室的當(dāng)?shù)乇O(jiān)控后臺通過交換機(jī)了解全站設(shè)備運(yùn)行情況,并根據(jù)需要在監(jiān)控機(jī)上,或者在現(xiàn)場對一次設(shè)備進(jìn)行操作。另外,交換機(jī)采集到的信息通過遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)上送給調(diào)度中心,調(diào)度中心根據(jù)全網(wǎng)的負(fù)荷情況,如果有需要將對這個(gè)站實(shí)現(xiàn)負(fù)荷切換的話,將會(huì)發(fā)送命令給遠(yuǎn)動(dòng)機(jī),遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)再經(jīng)由交換機(jī)發(fā)送至保測裝置,這叫“遙控選擇”;保測裝置接收到遙控命令后,會(huì)回復(fù)調(diào)度中心一個(gè)報(bào)文,這就是“遙控返校”;當(dāng)調(diào)度中心接收到保測裝置返回的信息后,再對該變電站的一次設(shè)備進(jìn)行操作,這就是“遙控執(zhí)行”。
2綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中兩種通信技術(shù)應(yīng)用的比較
每一項(xiàng)基礎(chǔ)性技術(shù)的誕生,都會(huì)推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)也不例外。就變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)而言,衡量其系統(tǒng)好壞的幾個(gè)性能指標(biāo)很重要,那就是快速性、實(shí)時(shí)性、共享性和信息量。快速性是衡量通信通道傳輸信息速率的一個(gè)指標(biāo)。變電站的斷路器有變位信息時(shí),該變位信息要能在現(xiàn)有技術(shù)水平的前提下,在最短時(shí)間內(nèi)上傳至當(dāng)?shù)乇O(jiān)控后臺或者調(diào)度中心。實(shí)時(shí)性與快速性相關(guān),它是指在監(jiān)控畫面上,監(jiān)控機(jī)上的圖(或者報(bào)文)要能及時(shí)反映斷路器或刀閘的變位信息。現(xiàn)在中國南方電網(wǎng)的規(guī)范要求實(shí)時(shí)性要控制在ms級別內(nèi)。由于以太網(wǎng)模式將所有保測裝置的信息都掛在了交換機(jī)上,當(dāng)?shù)乇O(jiān)控后臺、遠(yuǎn)動(dòng)、工作站如需訪問數(shù)據(jù),直接在交換機(jī)上讀取即可,比起現(xiàn)場總線要方便許多,這就是它的共享性。當(dāng)雷雨天氣時(shí),上送的報(bào)文量非常大,由于現(xiàn)場總線傳輸速率有限,所以能上傳的信息量有限,有的信息不能上送,導(dǎo)致值班人員不能判斷變電站所有設(shè)備的運(yùn)行工況。具體優(yōu)劣比較如表一所示。表一現(xiàn)場總線與以太網(wǎng)通信質(zhì)量比較
3結(jié)束語
檔案信息自動(dòng)化系統(tǒng)是一項(xiàng)需要運(yùn)用多種學(xué)科知識,多專業(yè)配合,多部門協(xié)作,多環(huán)節(jié)配套的復(fù)雜系統(tǒng)工程,系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展到目前階段,研究探討對系統(tǒng)的協(xié)調(diào)組織、加強(qiáng)管理和科學(xué)決策,是十分必要的。
加強(qiáng)對檔案信息自動(dòng)化系統(tǒng)管理的目的在于開發(fā)應(yīng)用,離開推進(jìn)應(yīng)用水平的提高,就脫離了實(shí)際。加強(qiáng)管理的指導(dǎo)思想,一是要積極進(jìn)取,開拓創(chuàng)新,爭取條件采用先進(jìn)技術(shù);二是要充分掌握系統(tǒng)的綜合性、系統(tǒng)性、統(tǒng)一性,統(tǒng)籌兼顧,全面安排,調(diào)動(dòng)各方面的積極性;三是要從現(xiàn)實(shí)出發(fā),循序漸進(jìn)。如何提高應(yīng)用水平,需要深入考察與自動(dòng)化系統(tǒng)相關(guān)的諸多方面的情況及變化趨勢,分析存在的問題,尋求解決的途徑。本文試從經(jīng)常遇到的幾個(gè)問題,闡述個(gè)人的一些看法。
一、推進(jìn)自動(dòng)化,必須提高檔案標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化水平
目前,檔案信息自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)狀是檔案標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化滯后和應(yīng)用軟件多亂,這些都嚴(yán)重影響了系統(tǒng)整體水平的提高。目前系統(tǒng)的主要矛盾不是硬件設(shè)備的缺乏,而是硬件的功能并沒有充分發(fā)揮。筆者認(rèn)為對這一問題取得共識是系統(tǒng)建設(shè)思想上的一次飛躍,它使我們的觀察視野從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)大到整個(gè)檔案信息管理。這一認(rèn)識上的轉(zhuǎn)變給我們的啟示是:檔案信息自動(dòng)化的內(nèi)涵包括檔案工作的各個(gè)方面和各個(gè)環(huán)節(jié),其中首要的是檔案業(yè)務(wù)要規(guī)范,檔案標(biāo)準(zhǔn)要建立健全和真正實(shí)施。檔案標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范本身也是一個(gè)系統(tǒng)工程,要推進(jìn)檔案自動(dòng)化建設(shè),必須抓好檔案標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化,掌握好兩者相輔相成、互相促進(jìn)的辯證關(guān)系。
二、自動(dòng)化建設(shè)要著眼于提高系統(tǒng)的整體水平
根據(jù)系統(tǒng)論思想和集成化要求,檔案信息自動(dòng)化建設(shè)的著眼點(diǎn)應(yīng)是整個(gè)系統(tǒng),組成系統(tǒng)的縱向和橫向的各個(gè)節(jié)點(diǎn)都應(yīng)達(dá)到一定水平,并通過網(wǎng)絡(luò)加以聯(lián)通,這樣才能發(fā)揮整體優(yōu)勢,提高系統(tǒng)的綜合能力。部分節(jié)點(diǎn)甚至一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)的障礙,都可能造成系統(tǒng)的梗阻。當(dāng)然,要求每個(gè)節(jié)點(diǎn)的裝備水平和應(yīng)用能力齊頭并進(jìn)是不現(xiàn)實(shí)的,不可能“齊步走”。鼓勵(lì)和支持先進(jìn)單位提高水平,在一些單位進(jìn)行較高水平的試點(diǎn),以取得值得推廣的經(jīng)驗(yàn),對整個(gè)系統(tǒng)是有利的,但其基本出發(fā)點(diǎn)應(yīng)是為了提高系統(tǒng)的整體水平,只有少數(shù)先進(jìn)的節(jié)點(diǎn)不可能組成先進(jìn)的系統(tǒng)。
三、有重點(diǎn)地抓好數(shù)據(jù)庫建設(shè)
目前檔案信息自動(dòng)化系統(tǒng)從總體上看仍處于由文件處理向信息管理系統(tǒng)的過渡階段,完成這一步的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)庫建設(shè)。開發(fā)和建設(shè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是國家檔案信息工程的核心和基礎(chǔ),是工程的主體。數(shù)據(jù)庫的含義是依托先進(jìn)的信息技術(shù)對資料進(jìn)行科學(xué)的管理和方便的使用。建立數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是一項(xiàng)長期的任務(wù),要經(jīng)過由低到高、由單個(gè)到群體的循序漸進(jìn)過程。經(jīng)過試點(diǎn),數(shù)據(jù)庫經(jīng)驗(yàn)中最主要的有:領(lǐng)導(dǎo)重視,統(tǒng)一認(rèn)識,堅(jiān)持計(jì)算機(jī)技術(shù)人員同檔案業(yè)務(wù)人員協(xié)同配合;面向應(yīng)用,建立“活庫”,以利用頻率和使用效率考核數(shù)據(jù)庫的“活性”;突出重點(diǎn),由單一庫向系統(tǒng)庫發(fā)展等。當(dāng)前若能把綜合數(shù)據(jù)庫的完善提高和各單位檔案目錄庫建立起來,通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接形成開放的分步式數(shù)據(jù)庫群,將使自動(dòng)化系統(tǒng)效率大大提高一步。
四、慎重選定技術(shù)路線
信息技術(shù)的飛速發(fā)展成為當(dāng)代技術(shù)革命的主要特征。目前,對我國檔案信息自動(dòng)化工程影響最大的技術(shù)是微機(jī)工作站、服務(wù)器性能的提高,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟及數(shù)據(jù)庫技術(shù)和應(yīng)用軟件開發(fā)工具的發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展促使局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)以及信息高速公路的建設(shè)和開通。在信息技術(shù)發(fā)展日新月異的條件下,選擇檔案信息自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)路線是十分重要的,應(yīng)當(dāng)推行適應(yīng)的先進(jìn)技術(shù),使經(jīng)濟(jì)效益的合理性和技術(shù)的先進(jìn)性相統(tǒng)一,技術(shù)路線的選擇要符合我們的實(shí)際。檔案部門對先進(jìn)技術(shù)的潛在需求很大,但現(xiàn)實(shí)的需求又往往跟不上,宏觀監(jiān)測需要的信息量和使用頻率同微觀經(jīng)濟(jì)需求有很大差別,因此不斷發(fā)生買了設(shè)備不能充分利用,建了網(wǎng)絡(luò)而傳輸量很少的情況。要實(shí)事求是地分析現(xiàn)狀,充分考慮先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展,再進(jìn)行每一項(xiàng)具體的決策。
五、實(shí)事求是地改進(jìn)管理體制
集中統(tǒng)一是管理任何社會(huì)化大生產(chǎn)所必需的方式,信息自動(dòng)化這一高新技術(shù)系統(tǒng)也不例外。人機(jī)結(jié)合是自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)方針,其含義為檔案業(yè)務(wù)人員直接使用微機(jī)開展工作,這亦是研究自動(dòng)化系統(tǒng)管理時(shí)必須考慮的原則之一。檔案信息自動(dòng)化系統(tǒng)的管理體制,要能使高度集中管理和方便使用相結(jié)合。目前我國檔案信息自動(dòng)化系統(tǒng)的管理體制,同時(shí)存在集中統(tǒng)一管理不力和使用不方便的問題,主要方面是集中統(tǒng)一管理不力,這同我國檔案工作是在各專業(yè)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的和系統(tǒng)建設(shè)從“微機(jī)起步”有關(guān)。應(yīng)下決心解決分散現(xiàn)象,從管理制度上保證業(yè)務(wù)技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn),硬軟件的選用,上下各個(gè)層次和各專業(yè)辦公自動(dòng)化等都應(yīng)納入統(tǒng)一的檔案信息自動(dòng)化系統(tǒng)管理之中,實(shí)行集中統(tǒng)一管理,不能各行其是自建系統(tǒng),造成信息分割和資源浪費(fèi)。也要下決心解決方便使用的問題,如長期將檔案部門的“硬任務(wù)”集中于一個(gè)部門,在檔案部門這一信息系統(tǒng)之內(nèi)再組建一個(gè)“檔案信息系統(tǒng)”,就很難提高檔案工作整體水平。建立集中統(tǒng)一管理下的分散式系統(tǒng),是較理想的模式,但這種高技術(shù)結(jié)構(gòu),必須有較強(qiáng)的管理能力和技術(shù)能力,不具備這些條件,從集中向分散過渡,反倒有可能退回到分散式。
六、充分發(fā)揮系統(tǒng)建設(shè)資金的使用效益
檔案自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)是檔案部門投資最大的項(xiàng)目,在資金籌集和管理使用方面,較好的做法是多渠道籌措資金,實(shí)行中央撥款、地方撥款、單位自籌和爭取外援相結(jié)合,資金使用上做到按項(xiàng)目管理,進(jìn)行項(xiàng)目論證并跟蹤考核。目前存在的主要問題之一是沒有在國家和地方財(cái)政長期建設(shè)發(fā)展計(jì)劃中立項(xiàng),檔案信息自動(dòng)化項(xiàng)目資金大多通過領(lǐng)導(dǎo)特批解決,為此耗費(fèi)了各級檔案部門領(lǐng)導(dǎo)很大精力。“九五”建設(shè)規(guī)劃被國家經(jīng)濟(jì)信息化聯(lián)席會(huì)議作為國家經(jīng)濟(jì)信息化優(yōu)先發(fā)展的重要工作之一,定名為“金信工程”,為檔案信息自動(dòng)化系統(tǒng)列入國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展計(jì)劃打下了良好基礎(chǔ),但要落到實(shí)處,還有許多工作要做,各地也應(yīng)及早積極爭取。存在的問題之二是在資金管理上不夠科學(xué)合理,有分散和浪費(fèi)現(xiàn)象。如有的項(xiàng)目因各種原因不能充分發(fā)揮應(yīng)有作用,這都有待于今后注意改進(jìn)。
七、重視人才管理
推進(jìn)檔案信息自動(dòng)化的關(guān)鍵是人才。加強(qiáng)培養(yǎng)教育,造就一大批復(fù)合型人才的重要性,已被廣泛關(guān)注。檔案信息自動(dòng)化系統(tǒng)的骨干力量是計(jì)算機(jī)技術(shù)隊(duì)伍,其素質(zhì)水平直接影響自動(dòng)化水平的提高。當(dāng)前有些單位的隊(duì)伍不穩(wěn),有人才流失現(xiàn)象。計(jì)算機(jī)技術(shù)人員的培養(yǎng)教育和管理是一個(gè)重要課題,要有針對性地對他們進(jìn)行政治思想教育,培育其事業(yè)心和奉獻(xiàn)精神;有計(jì)劃組織進(jìn)修,掌握信息技術(shù)的新知識;在工作條件和生活待遇上給予關(guān)心和照顧,解除其后顧之憂;研究專門人才成長和流動(dòng)的規(guī)律,以形成最佳人才結(jié)構(gòu)等方面都需要給予重視。在管理上,還需要研究如何增強(qiáng)計(jì)算機(jī)機(jī)構(gòu)和人員的活力,例如
引入競爭機(jī)制,對某些項(xiàng)目實(shí)行項(xiàng)目管理,在保證完成檔案建設(shè)的前提下,開展對社會(huì)有償服務(wù)等等。
肇電力工業(yè)局直轄鼎湖、高要、四會(huì)、廣寧四個(gè)縣區(qū)局,同時(shí)局本部按生產(chǎn)職能設(shè)置多個(gè)管理所,地點(diǎn)分散,信息傳遞不便,難于管理。為此,肇慶電力工業(yè)局決定建立全局辦公自動(dòng)化系統(tǒng),通過該系統(tǒng)將局本部與下屬單位緊密聯(lián)系在一起,使得分散在各單位各部門的各種信息能夠相互交換。經(jīng)過一年多的努力,我局的廣域網(wǎng)已基本形成,軟件開發(fā)也已取得階段性成果。
1軟件開發(fā)平臺的選擇
LotusNotes是一個(gè)基于各部門協(xié)同工作的工作平臺,有強(qiáng)大的通信和信息管理功能,保密性強(qiáng),有良好的擴(kuò)充能力,且通過了美國C2級安全認(rèn)證,因此我們選擇LotusNotes作為開發(fā)平臺。
2管理層次結(jié)構(gòu)
2.1系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)
層次結(jié)構(gòu)是一個(gè)物理模型,它體現(xiàn)實(shí)際機(jī)構(gòu)設(shè)置。肇慶電力工業(yè)局辦公系統(tǒng)是一個(gè)整體,其中局本部和各縣局分別是一個(gè)管理子系統(tǒng),整個(gè)層次結(jié)構(gòu)共分4級,即肇慶電力工業(yè)局辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、子系統(tǒng)、工作部門、工作人員。
2.2管理層次
管理層次、機(jī)構(gòu)設(shè)置是一個(gè)單位工作的基礎(chǔ)。一般管理層次是指上下級管理層次,不同級別的科室向上級負(fù)責(zé)并管理下級。在實(shí)際工作中一些科室的任務(wù)突破了行政隸屬的關(guān)系,它會(huì)成為某種信息的樞紐,從某些方面對其它平級科室進(jìn)行管理,如局辦公室,在全局日常工作中它是一個(gè)工作信息的樞紐,對全局日常工作起協(xié)調(diào)作用。
工作部門負(fù)責(zé)具體工作,是辦公系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息點(diǎn)。一個(gè)工作部門由工作組成工作人員組成,任何一個(gè)工作人員或工作組的請示、匯報(bào)都必須通過工作部門領(lǐng)導(dǎo)上報(bào)局領(lǐng)導(dǎo)或其它工作部門,上級的指示、各種文件也要通過工作部門傳達(dá)到工作人員。
職能部門也是一個(gè)工作部門,只不過在某項(xiàng)職能上有特殊地位。職能部門的另一個(gè)特征是它有信息轉(zhuǎn)貯的功能,職能部門負(fù)責(zé)收集與自己職能有關(guān)的各種文件、請示、報(bào)告、報(bào)表,并上報(bào)局領(lǐng)導(dǎo)及有關(guān)部門,同時(shí)將文件、上級領(lǐng)導(dǎo)的指標(biāo)等轉(zhuǎn)發(fā)給有關(guān)單位。每個(gè)職能部門都有檔案庫,用來存儲(chǔ)有關(guān)資料。
整個(gè)系統(tǒng)管理層次分四級,局領(lǐng)導(dǎo)是管理工作的最高層,局領(lǐng)導(dǎo)通過職能部門管理工作部門,工作部門將具體任務(wù)下達(dá)給工作組或工作人員。
3數(shù)據(jù)形式
辦公自動(dòng)化系統(tǒng)中流動(dòng)力和存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)主要是文檔數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)。文檔數(shù)據(jù)以MICROSOFTWORD、EXCEL等外部格式存儲(chǔ),與其它系統(tǒng)接口數(shù)據(jù)采用純文本方式。圖形文件(如上級發(fā)文)采用掃描壓縮方式存儲(chǔ)。
參與流通的數(shù)據(jù)有發(fā)下幾種形式:
a)傳閱型。傳遞給有關(guān)人員閱讀并提出意見,然后返回發(fā)文單位,存檔。主要指有文號的正式文件、綜合信息報(bào)表。
b)閱辦型。有關(guān)人員閱讀后交給經(jīng)辦人,經(jīng)辦人需把辦理結(jié)果返回發(fā)文單位存檔。主要指有文號的正式文件并有催辦要求。
c)公告型。同時(shí)給有關(guān)人員如通知、公告、參考資料等,可有答復(fù)也可沒有。
d)請示、審批。發(fā)文人要達(dá)到某種目的需要各級領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)。發(fā)文人可以指定一個(gè)或多個(gè)審批人,審批人可另行指定下一個(gè)審批人。審批完成后返回發(fā)文人存檔。
e)私人信件。所有人員與人員之間的郵件,可回復(fù)也可不回復(fù)。
f)共享信息。使有權(quán)限的人在公用檔案庫、資料庫及INTERNET上查詢有關(guān)資料。
4工作界面及功能模塊
系統(tǒng)設(shè)置兩組模塊(見圖1)。工作模塊是以個(gè)人常規(guī)工作為主要目的的模塊,系統(tǒng)中每個(gè)人都有一組工作模塊用以處理個(gè)人的工作;職能模塊是職能部門處理職能工作的模塊。
4.1主要工作模塊
4.1.1請示、審批
所有需要向上級請示或匯報(bào)的文檔由這個(gè)模塊撰寫和發(fā)出。文件來源可以是由WORD、EXCEL撰寫的,也可以是從其它郵件上轉(zhuǎn)來的。請示表格有以下內(nèi)容:
a)審請發(fā)文。填寫發(fā)文稿紙,指明會(huì)辦單位,撰寫文件內(nèi)容,然后發(fā)給辦公室。審請發(fā)文被批準(zhǔn)或不批準(zhǔn)時(shí)應(yīng)有回復(fù)給審請人。
b)請示。填寫請示承辦登記表和請示內(nèi)容,確定審批人員,可以一個(gè)也可以多個(gè)或由審批人確定下一個(gè)審批人。請示被批準(zhǔn)或否決后,審批結(jié)果應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)給申請人,并存檔、實(shí)施。各種需要轉(zhuǎn)發(fā)的請示先在待辦事宜里出現(xiàn),由請示、審批模塊處理,批復(fù)后轉(zhuǎn)給申請人員。如果要請示的人不在,則系統(tǒng)會(huì)提示你是否還要發(fā)出請示,可以發(fā)出后等審批人回來處理或改變審批人。如果審批流程中有第二審批人,當(dāng)?shù)谝粚徟嗽趯徟鷷r(shí)間內(nèi)未批復(fù)時(shí)則自動(dòng)轉(zhuǎn)到第二審批人。系統(tǒng)中所有審批流程都有這個(gè)功能。圖2是審批流程圖。
4.1.2統(tǒng)計(jì)、報(bào)表
所有需要向上級上報(bào)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果和綜合信息報(bào)表由這個(gè)模塊撰寫和發(fā)出。文件來源可以是由其他數(shù)據(jù)庫提取,也可以用WORD、BXCEL編寫,或從其它郵件上轉(zhuǎn)來。報(bào)表上報(bào)給有關(guān)部門后,各部門應(yīng)有回復(fù)。
所有發(fā)出的文件及回復(fù)都能在個(gè)人資料庫中存檔。如果報(bào)表文件是一般工作人員起草的,必須給工作部門領(lǐng)導(dǎo)修改后再上報(bào)。
4.1.3資料查詢
可以用這個(gè)模塊查詢局檔案室的文件。正式公文只能查閱目錄,選定文件后需向職能部門提出借閱申請,批準(zhǔn)后方可查看內(nèi)容。參考資料可隨時(shí)查看、復(fù)制。
4.2主要職能模塊
4.2.1收文
收文是指外部來文。文件收到后由收文管理模塊進(jìn)行登記和將文件用掃描儀錄入計(jì)算機(jī),并確定傳閱流程和傳閱人員,需要辦理的還要確定承辦人員。文件傳閱后和承辦人辦理后,連同傳閱意見和辦理結(jié)果返回收文模塊,由收文模塊轉(zhuǎn)去歸檔模塊歸檔。文件發(fā)出后可在收文模塊中看到文件流通的情況。收文流程見圖3。
4.2.2發(fā)文
發(fā)文是指局內(nèi)一個(gè)文件由起草到發(fā)出的過程。起草文件的是一個(gè)工作部門,起草文件先發(fā)到職能部門,職能部門在待辦事宜中看到這個(gè)發(fā)文要求后,轉(zhuǎn)給職能部門領(lǐng)導(dǎo)核稿并決定會(huì)辦單位。會(huì)辦單位意見返回后,再轉(zhuǎn)至職能部門領(lǐng)導(dǎo)綜合,綜合定稿后轉(zhuǎn)給局長簽發(fā)。局長簽發(fā)后由機(jī)要室登記、編文號、存檔并發(fā)文。文件發(fā)給各工作部門后由各部門存檔。發(fā)文流程見圖4。
4.2.3歸檔
文件歸檔的主要工作是將需要?dú)w檔的文件分類、設(shè)置保密等級并存入檔案室。檔案室是一個(gè)模擬檔案管理的數(shù)據(jù)庫,用于存放文件、參考資料等供查詢信息。任何人都可查詢檔案室,但除參考資料外都只能看到目錄,要查看文件需要請示借閱,批準(zhǔn)后方可查看。
5安全性
5.1權(quán)限
辦公系統(tǒng)有嚴(yán)格的權(quán)限規(guī)定,權(quán)限分人員權(quán)限和文件權(quán)限。人員權(quán)限由層次化結(jié)構(gòu)決定,不同層次下的人員要進(jìn)行通信必須通過上一層結(jié)構(gòu)的身份驗(yàn)證和周轉(zhuǎn)。文件權(quán)限分?jǐn)?shù)據(jù)庫權(quán)限和文件權(quán)限。數(shù)據(jù)庫有一個(gè)存取控制表,建立時(shí)即可確定存取人員。一個(gè)文檔的存取權(quán)限分作者、讀者和編輯者。在一份請示報(bào)告中撰寫人是作者,審批人是編輯者,而其他人為讀者。辦公系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)庫、文檔都有嚴(yán)格的存取權(quán)限限制。
5.2時(shí)效性
可以為文檔規(guī)定流通時(shí)間和存在時(shí)間,如一項(xiàng)審批要求在限定時(shí)間內(nèi)答復(fù),如不答復(fù)則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)催辦通知。文件在失效后自行刪除,如召開會(huì)議通知在會(huì)議召開后自行刪除。
5.3保密性
系統(tǒng)對所有以個(gè)人身份發(fā)出的信息,包括電子簽名等都進(jìn)行驗(yàn)證。一個(gè)文檔沒有給某個(gè)讀者權(quán)限時(shí),他是無法閱讀的。
6結(jié)束語
該系統(tǒng)目前已正式投入運(yùn)行。結(jié)合肇慶電力工業(yè)局的實(shí)際情況,軟件設(shè)計(jì)方面基本做到了實(shí)用性與通用性的良好結(jié)合,開發(fā)了與其它系統(tǒng)的接口界面,使肇慶電力工業(yè)局的信息管理水平在辦公自動(dòng)化系統(tǒng)(OA)這個(gè)信息傳輸樞紐的推動(dòng)下上了一個(gè)新的臺階。
參考文獻(xiàn)
1DavisM,OlsonH.ManagementInformationSystem:ConceptualFoundation,Structure,andDevelopment.[s.l.]:McGraw-HillBookCompany,1989
【關(guān)鍵詞】:數(shù)字化;智能化開關(guān);光電式電流
在當(dāng)今的信息化時(shí)代中,數(shù)字化也越來越為人們所重視。數(shù)字化技術(shù)主要體現(xiàn)以下幾個(gè)方面的特性:首先,數(shù)字化是數(shù)字計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ),并且數(shù)字化是軟件技術(shù)的基礎(chǔ),是智能技術(shù)的基礎(chǔ);其次,數(shù)字化是多媒體技術(shù)的基礎(chǔ),它為信息社會(huì)提供了基礎(chǔ)。數(shù)字化變電站就是使變電站的所有信息采集,傳輸,處理,輸出過程由過去的模擬信息全部轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息,并建立與之相適應(yīng)的通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)。它的基本特征體現(xiàn)在設(shè)備智能化,通信網(wǎng)絡(luò)化模型和通信協(xié)議統(tǒng)一化,運(yùn)行管理自動(dòng)化等方面。我國首座數(shù)字化變電站-翠峰變電站位于1998年3月3日建成投產(chǎn),并于2006年3月27日改造為全數(shù)字化變電站正式投入運(yùn)行。經(jīng)過7個(gè)月的投產(chǎn)運(yùn)行.各種數(shù)據(jù)采集、傳輸準(zhǔn)確無誤.運(yùn)行平穩(wěn)、安全、可靠.在全國處于領(lǐng)先地位.并達(dá)到國際先進(jìn)水平.
1.數(shù)字化變電站的技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用
1.1一次設(shè)備的智能化
一次設(shè)備中被檢測的信號回路和被控制的操作驅(qū)動(dòng)回路都采用微處理器和光電技術(shù)的設(shè)計(jì),這使常規(guī)機(jī)電式繼電器及控制回路的結(jié)構(gòu)簡化了,傳統(tǒng)的導(dǎo)線連接被數(shù)字程控器及數(shù)字公共信號網(wǎng)絡(luò)所取代。可編程控制器代替了變電站二次回路中常規(guī)的繼電器和其邏輯回路,常規(guī)的強(qiáng)電模擬信號和控制電纜被光電數(shù)字和光纖代替。
1.2二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化
變電站中常規(guī)的二次設(shè)備:故障錄波裝置、繼電保護(hù)裝置、電壓無功控制、量控制裝置、遠(yuǎn)動(dòng)裝置、同期操作裝置、在線狀態(tài)檢測裝置等,都是基于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的微處理機(jī)技術(shù)而設(shè)計(jì)制造,設(shè)備之間的通信連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò),二次設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)真正地實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)、資源的共享。
1.3自動(dòng)運(yùn)行的管理系統(tǒng)
變電站運(yùn)行管理系統(tǒng)的自動(dòng)化包括電力生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄統(tǒng)計(jì)無紙化、自動(dòng)化;變電站運(yùn)行發(fā)生故障時(shí),并且能夠及時(shí)地提供故障分析報(bào)告,指出故障原因及相應(yīng)的處理意見;系統(tǒng)能自動(dòng)發(fā)出變電站設(shè)備檢修報(bào)告。
要想在變電站內(nèi)一次電氣設(shè)備與二次電子裝置均實(shí)現(xiàn)數(shù)字化通信,并具有全站統(tǒng)一的數(shù)據(jù)建模及數(shù)據(jù)通信平臺,在此平臺的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)智能裝置之間的互操作性。在一、二次設(shè)備之間同樣實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化通信,如果變電站內(nèi)智能裝置的數(shù)量急劇增加,全站智能裝置必須采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)建模及數(shù)據(jù)通信平臺,才能實(shí)現(xiàn)互操作性.
2.數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在物理上可分為智能化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的二次備。在邏輯結(jié)構(gòu)上分為三個(gè)層次:"過程層"、"間隔層"、"站控層"。各層次內(nèi)部和層次之間采用高速網(wǎng)絡(luò)通信。
過程層的典型設(shè)備有遠(yuǎn)方I/O、智能傳感器和執(zhí)行器,主要完成開關(guān)量和模擬量的采集以及控制命令的發(fā)送等與一次設(shè)備相關(guān)的功能。間隔層設(shè)備的主要功能包括匯總本間隔過程層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息,實(shí)施對一次設(shè)備保護(hù)控制功能,實(shí)施本間隔操作閉鎖功能。實(shí)施操作同期及其他控制功能。站控層的主要功能包括通過兩級高速網(wǎng)絡(luò)匯總?cè)镜膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息,不斷刷新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫,按時(shí)登錄歷史數(shù)據(jù)庫、按既定協(xié)約將有關(guān)數(shù)據(jù)信息送往調(diào)度或控制中心、接收調(diào)度或控制中心有關(guān)控制命令并轉(zhuǎn)間隔層、過程層執(zhí)行。
過程層與間隔層之間基于交換式以太網(wǎng)的串行通信方式在標(biāo)準(zhǔn)中稱為過程總線通信,間隔層與變電站層之間串行通信方式稱為站級總線通信。
3.數(shù)字化變電站技術(shù)中存在的問題
數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的研究目前尚處于起步階段,大部分精力集中在過程層方面,例如智能化開關(guān)設(shè)備,光電互感器、狀態(tài)檢測等技術(shù)與設(shè)備的研究開發(fā)。目前存在著許多問題:首先,研究開發(fā)過程中專業(yè)協(xié)作需要加強(qiáng),比如智能化電器的研究至少存在機(jī)、電、光三個(gè)專業(yè)協(xié)同攻關(guān)。其次,材料器件方面的缺陷及改進(jìn)。并且試驗(yàn)設(shè)備、測試方法、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),特別是電磁干擾與兼容控制與試驗(yàn)還是薄弱環(huán)節(jié)。
4.數(shù)字化變電站的未來發(fā)展
數(shù)字化變電站技術(shù)的發(fā)展將會(huì)是個(gè)長期的過程,需要考慮與目前常規(guī)變電站技術(shù)的兼容性。
4.1過程層常規(guī)設(shè)備接入方案
過程層常規(guī)設(shè)備主要指互感器和斷路器設(shè)備,具體應(yīng)用就是采取非常規(guī)互感器技術(shù)和智能斷路器技術(shù),或智能斷路器控制器技術(shù),常規(guī)設(shè)備的接入方式主要有三種基本模式:常規(guī)互感器和常規(guī)斷路器;常規(guī)互感器和智能斷路器;非常規(guī)互感器和常規(guī)斷路器。
4.2過程總線方案
在第二階段中前面控制和測量數(shù)據(jù)的分離通信系統(tǒng)將合并到一起,控制和測量數(shù)據(jù)的合并減少了間隔接線的復(fù)雜性,但間隔層IED設(shè)備需要兩個(gè)以太網(wǎng)口分別與過程總線和變電站總線連接。由于傳送了來自合并單元的數(shù)字化電氣量測系統(tǒng)的瞬時(shí)值,此種通信方式比第一階段中的通信方式更快。出于這個(gè)原因?qū)⑹褂?00Mbit/s以太網(wǎng),通過過程總線保護(hù)裝置的跳閘命令被發(fā)送到斷路器。
4.3過程總線和站總線合并方案
由于第一,第二階段中過程總線和變電站總線都使用了基于MMS應(yīng)用層通信堆棧的以太網(wǎng),和以太網(wǎng)的不斷發(fā)展,使得變電總線聯(lián)接構(gòu)成一個(gè)通信網(wǎng)。并且不會(huì)影響變電站內(nèi)部站的通信。
5.結(jié)束語
文章論述了數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的特征、結(jié)構(gòu)及其發(fā)展。數(shù)字化變電站自動(dòng)化是一個(gè)系統(tǒng)工程,要實(shí)現(xiàn)全部數(shù)字化變電站自動(dòng)化的功能,還有許多技術(shù)問題需要攻關(guān)解決,基于智能斷路器技術(shù)的成熟度實(shí)現(xiàn)信息采集、處理、傳輸、從交流量的采集到斷路器操作的全數(shù)字化應(yīng)用;通過變電站總線與過程層總線的集成,實(shí)現(xiàn)數(shù)字化變電站集成型自動(dòng)化的應(yīng)用。
數(shù)字化變電站技術(shù)發(fā)展過程中可以實(shí)現(xiàn)對常規(guī)變電站技術(shù)的兼容,這意味著數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展可以建立在現(xiàn)有變電站自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用上的平穩(wěn)發(fā)展和逐步突破,使新技術(shù)的應(yīng)用能有機(jī)地結(jié)合電網(wǎng)的發(fā)展,未來在數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù)成熟的基礎(chǔ)上將標(biāo)志著新代數(shù)字化電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:可編程控制器現(xiàn)場總線污水處理廠
一、引言
水是人類生活和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不可或缺的重要部分,隨著科技水平的飛速發(fā)展和人類生活水平的巨大提升,對于潔凈的優(yōu)質(zhì)的水源的需求也不斷急劇釋放。為建設(shè)可靠、穩(wěn)定、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)以及可擴(kuò)展的合理的水處理自動(dòng)化系統(tǒng)成為工程界和城市水行業(yè)營運(yùn)管理部門共同關(guān)心的問題。微電子、通信、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展大大提高了水處理控制系統(tǒng)的信息化和智能化程度,與3C技術(shù)相結(jié)合的PLC以其卓越的可靠性、抗干擾性以及靈活的控制方式成為水處理自動(dòng)化系統(tǒng)的核心控制器,其與開放的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)一起,共同推動(dòng)著水處理自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化程度的發(fā)展。
水處理行業(yè)主要分為凈水處理和污水處理兩大部分。凈水廠控制系統(tǒng)通常分為水廠調(diào)度系統(tǒng)、加藥間(加氯間)PLC控制站、濾站PLC控制站、送水泵房PLC控制站等。各個(gè)控制站相對獨(dú)立工作,通過有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊,將所有的數(shù)據(jù)信息送到水廠調(diào)度室進(jìn)行處理,或?qū)⒁徊糠謹(jǐn)?shù)據(jù)通過調(diào)度系統(tǒng)以無線(或有線)通訊的方式送到城市的調(diào)度中心。對于污水處理來說,要根據(jù)污水水源地狀況來確定污水處理的工藝流程,由于污水處理工藝的不同而自控系統(tǒng)應(yīng)用PLC的要求也有所不同。一般講,整個(gè)污水處理廠都有總控室和多個(gè)現(xiàn)場控制站,站與站之間通過控制器層網(wǎng)絡(luò)或信息層網(wǎng)絡(luò)相連,然后全部連接到總控室,總控室的多臺計(jì)算機(jī)、工作站和圖形站都用信息層網(wǎng)絡(luò)連接,這樣和現(xiàn)場控制站構(gòu)成了集中管理,分散控制,高速數(shù)據(jù)交換的工廠級自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)[1].PLC自控系統(tǒng)是水處理廠的控制核心部分,對其合理的選型和設(shè)計(jì),對污水廠能否高效、自動(dòng)化的運(yùn)行非常重要。然而,PLC網(wǎng)絡(luò)又是其中的重中之重,網(wǎng)絡(luò)的好壞直接影響到污水廠的正常運(yùn)行。
二、系統(tǒng)構(gòu)成
污水處理廠自控系統(tǒng)一般包括污水廠部分和廠外泵站部分。監(jiān)控系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)和PLC是污水處理自動(dòng)化系統(tǒng)的核心組成部分,它們的性能對污水處理自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)起到?jīng)Q定性的作用[2].根據(jù)污水處理自動(dòng)化本身的特點(diǎn)和監(jiān)控需求選擇合適的PLC及通訊網(wǎng)絡(luò)是保證污水處理自動(dòng)化系統(tǒng)性能的重要因素。
通信網(wǎng)絡(luò):
在污水處理自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上,國內(nèi)在管理體制上主要采用三級管理,即監(jiān)控總中心、區(qū)域監(jiān)控分中心和監(jiān)控站。由于監(jiān)控站不直接對污水處理廠的外場設(shè)備進(jìn)行直接控制,因此工程界按照系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的劃分把監(jiān)控系統(tǒng)劃分為信息層、控制層和設(shè)備層。
第一層為信息層,主要負(fù)責(zé)大量信息及不同廠家不同設(shè)備之間的信息傳輸,工業(yè)以太網(wǎng)Ethernet為目前較常用的一種信息網(wǎng)絡(luò),世界各大PLC生產(chǎn)廠商均支持工業(yè)以太網(wǎng),并且他們在原有TCP/IP的基礎(chǔ)上,相繼開發(fā)出實(shí)時(shí)性更高的工業(yè)以太網(wǎng),如歐姆龍和羅克維爾支持的Ethernet/IP,施奈德支持的Modbus-TCP/IP以及西門子支持的ProfiNet等。由于Ethernet的信息量大,因此在污水處理廠自動(dòng)化系統(tǒng)中以太網(wǎng)主要用于各個(gè)控制分站與監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)傳輸,包括各種傳感器數(shù)據(jù)等大量歷史數(shù)據(jù)信息。
第二層為控制層,主要采用現(xiàn)場總線組成隧道區(qū)域控制器網(wǎng)絡(luò),其特點(diǎn)是由于采用了標(biāo)準(zhǔn)總線組網(wǎng),既能滿足實(shí)時(shí)通信的要求,又具有開放協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)接口,能在總線上方便的掛接各種外場設(shè)備,有利于監(jiān)控系統(tǒng)的擴(kuò)展。目前,現(xiàn)場總線有40多種,在污水處理廠自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用的現(xiàn)場總線主要有ControllerLink、LonWorks、Inetrtbus、Profibus、Can和Modbus.他們的共同特點(diǎn)是高速、高可靠,適合PLC與計(jì)算機(jī)、PLC與PLC及其它設(shè)備之間的大量數(shù)據(jù)的高速通訊。為使系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠,控制層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多采用環(huán)網(wǎng)的方式組成,包括線纜型和光纖作為傳輸介質(zhì),具體組網(wǎng)將在后面作出實(shí)例說明。
第三層為設(shè)備層,這一層用于PLC與現(xiàn)場設(shè)備、遠(yuǎn)程I/O端子及現(xiàn)場儀表之間的通訊,它們有DeviceNet、Modbus以及Profibus/DP等,其中DeviceNet已經(jīng)成為工業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)總線而得到了廣泛的應(yīng)用,而Profibus/DP雖然沒有成為標(biāo)準(zhǔn),但是它的應(yīng)該也相當(dāng)廣泛。
值得指出的是,近來年以太網(wǎng)的廣泛應(yīng)用使得人們把目光投向了現(xiàn)場總線上來,工業(yè)以太網(wǎng)是否最終將取代現(xiàn)場總線仍然是一個(gè)爭論的話題。然而,不論是Ethernet/IP還是Modbus-TCP/IP,以太網(wǎng)在一些重要的性能指標(biāo)上仍然無法具有現(xiàn)場總線的特點(diǎn)和優(yōu)勢。從本質(zhì)上來講,以太網(wǎng)的載波幀聽沖突監(jiān)測CSMA/CD的訪問方式,實(shí)時(shí)性并沒有現(xiàn)場總線采用的令牌總線和令牌環(huán)的訪問方式高,不論人們采用何種方式,如協(xié)議封裝、分時(shí)訪問控制等,都只能改善以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)性,起不到本質(zhì)的改變。在當(dāng)前技術(shù)還未完全成熟之前,現(xiàn)場總線應(yīng)用于控制層,是一個(gè)積極和穩(wěn)妥的選擇。隨著以太網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展,今后其取代現(xiàn)場總線而用于控制層也是很有可能的。
監(jiān)控分中心及上位監(jiān)控軟件:
監(jiān)控分中心一般將設(shè)置多臺SCADA工作站(工控機(jī))。分別用于水廠調(diào)度系統(tǒng)、加藥間(加氯間)、濾站、送水泵房等監(jiān)控,完成污水廠內(nèi)各種設(shè)備的狀態(tài)顯示、自動(dòng)控制、半自動(dòng)控制、打印報(bào)警、分析報(bào)表等工作。同時(shí),監(jiān)控分中心還將設(shè)置了多臺服務(wù)器,為其它計(jì)算機(jī)提供支援和與監(jiān)控總中心進(jìn)行通信。
PLC的選擇:
施奈德(Schneider)、西門子(Siemens)、歐姆龍(Omron)、羅克維爾(Rockwell)、通用電氣(GE)是全球五大PLC制造廠商和整體方案的提供者,他們的產(chǎn)品面向各自不同的領(lǐng)域,其中在污水處理自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用方面,又以羅克維爾、歐姆龍和施奈德的應(yīng)用最為廣泛。
污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)對PLC的性能提出了更高的要求,作為污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心控制器,其必須具備以下幾大功能特點(diǎn):首先本身必須穩(wěn)定可靠,并具有預(yù)先處理數(shù)據(jù)和集中傳輸數(shù)據(jù)的能力,具有較高的故障保護(hù)能力;其次,控制分站本地控制器可以獨(dú)立承擔(dān)控制分區(qū)的基本控制任務(wù),即使監(jiān)控站或者監(jiān)控中心因故障停止運(yùn)行,相鄰區(qū)域的控制器也能交換數(shù)據(jù)信息;再次,當(dāng)某控制站的控制量出現(xiàn)變化時(shí),可按預(yù)定方案和程序采取相應(yīng)的算法,對相關(guān)區(qū)域的控制對象,比如泵或者加藥系統(tǒng)等做出相應(yīng)的調(diào)整。因此,它必須至少有如下功能模塊,數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)處理功能(實(shí)現(xiàn)集中和獨(dú)立工作方式,尤其是在獨(dú)立控制時(shí)能與相鄰控制器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換);通信功能、容錯(cuò)功能、自動(dòng)診斷功能和本地操作功能(即能帶觸摸屏)。
必須綜合考慮整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的性能要求和自然條件以及運(yùn)營周期對設(shè)備的要求進(jìn)行選擇,尤其在極端氣候和惡劣環(huán)境狀況條件下或較大規(guī)模的污水處理廠,需要選擇性能更好的雙機(jī)熱備冗余的PLC,如Schneider的2Quantom系列、Rockwell的2ControlLogix、Omron的CS1D系列、Siemens的S7-417系列;區(qū)別在于Omron的雙系統(tǒng)是在一個(gè)底板上實(shí)現(xiàn),而Siemens等是兩個(gè)底板通過光纖連接,會(huì)在一定程度上占用控制柜的空間,但他們的配置都很靈活,可以任意實(shí)現(xiàn)雙CPU雙電源、雙CPU單電源、單CPU單電源多種冗余結(jié)構(gòu)。
在一般的環(huán)境狀態(tài)的時(shí)候或較小規(guī)模的污水處理廠,多采用標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)型作為現(xiàn)場控制器,如Schneider的Quantom140系列、Rockwell的ControlLogix、Omron的CS1系列、Siemens的S7-400系列等;他們都支持工業(yè)以太網(wǎng)和多種現(xiàn)場總線,控制方式采用遠(yuǎn)程帶CPU的智能分布式結(jié)構(gòu),系統(tǒng)開放性和兼容性強(qiáng),豐富的I/O及高功能模塊,完全滿足污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)對信號處理的要求。三、應(yīng)用案例
下面以天津咸陽路污水處理廠為例[3],具體說明污水處理廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成,控制系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖一所示:
信息層:咸陽路污水處理系統(tǒng)因其分布面積較大,廠區(qū)內(nèi)共有5個(gè)PLC分站:預(yù)處理系統(tǒng)分控主站PLC1、生物處理系統(tǒng)分控主站PLC2、污泥處理系統(tǒng)分控主站PLC3、出水及雨水系統(tǒng)分控主站PLC4和污泥消化系統(tǒng)PLC5,使用的CPU均為OMRON的CS1H-CPU66H.該功能層實(shí)現(xiàn)污水處理廠各單元過程所有過程參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及電氣參數(shù)的數(shù)據(jù)采集,單元過程及設(shè)備的控制,并通過OMRON網(wǎng)絡(luò)模塊CS1W-ETN21,和中央控制室通過赫斯曼太網(wǎng)交換機(jī),組成100M光纖以太環(huán)網(wǎng),向監(jiān)控層傳送數(shù)據(jù)和接受監(jiān)控層控制指令。在中控室中,作為工業(yè)以太網(wǎng)結(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器、兩臺工程師/操作員站計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、UPS電源及監(jiān)視屏等設(shè)備,其主要職能是進(jìn)行系統(tǒng)中的信息交換與信息顯示及控制。該層通過上位監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)對主要工藝設(shè)備的控制和調(diào)度,對污水處理全過程中的工藝參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、優(yōu)化和調(diào)整,對主要工藝流程進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬和趨勢分析、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和實(shí)時(shí)控制,在控制組態(tài)上實(shí)現(xiàn)各種常規(guī)與復(fù)雜的優(yōu)化控制、專家控制、模糊控制等先進(jìn)的智能控制。同時(shí),功能強(qiáng)大與穩(wěn)定的實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)庫亦通過以太網(wǎng)成為上下層間的信息通道。污水廠中控室控制站還通過RIAMBView和信息中心、便攜計(jì)算機(jī)及廠外泵站(咸陽路泵站、密云路泵站)等處進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊,RIAMBView具備遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)(最適合SCADA)功能,通過寬帶接收或發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端對部分實(shí)時(shí)畫面、進(jìn)程數(shù)據(jù)庫的訪問。
此外廠長辦公室計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組成的局域網(wǎng)即構(gòu)成了廠區(qū)管理層。通過關(guān)系數(shù)據(jù)庫和相關(guān)的管理軟件,為決策者提供了各項(xiàng)生產(chǎn)及運(yùn)營的調(diào)度管理所必須的信息平臺。該層和過程監(jiān)控層,與Internet接軌但有著較高的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)功能,僅授權(quán)的用戶等級可對進(jìn)程數(shù)據(jù)庫進(jìn)行訪問。
控制層:控制器網(wǎng)絡(luò)(ControllerLink)是建立在一種令牌總線或者令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議上的通訊機(jī)制,它通過PLC上的CLK模塊與其它站PLC上的CLK模塊或計(jì)算機(jī)上的板卡相配合,在板卡之內(nèi)建立一個(gè)數(shù)據(jù)交換區(qū)。該網(wǎng)可以采用雙絞線通訊電纜或者多模光纜通訊,線纜其最大通訊速率為2M,最大距離達(dá)1km,光纜通訊速率為2M,最大通訊距離為30KM.本系統(tǒng)中,預(yù)處理系統(tǒng)分控主站PLC1包括進(jìn)水泵房、沉砂池,同時(shí)通過控制器網(wǎng)絡(luò)總線串接到其下三個(gè)初沉池、初沉污泥泵房分站(PLC1-1、PLC1-2、PLC1-3);生物處理系統(tǒng)分控主站PLC2包括:鼓風(fēng)機(jī)房、加氯間,同時(shí)通過ControllerLink總線串接到其下五個(gè)二沉池、曝氣池、回流泵房分站(PLC2-1、PLC2-2、PLC2-3、PLC2-4、PLC2-5)。所有控制器網(wǎng)絡(luò)子站所用CPU型號均為CS1H-CPU44H.
污水處理流程中的各檢測儀表均為在線式智能儀表,變送器均帶有數(shù)字顯示裝置并通過可編程序控制器(PLC)的接口傳送標(biāo)準(zhǔn)的模擬、數(shù)字信號。
系統(tǒng)特點(diǎn):
1、高可靠與高穩(wěn)定性:環(huán)形冗余以太網(wǎng)方案的出現(xiàn)則保證了系統(tǒng)更高的可靠性,單一點(diǎn)的鏈路中斷不會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)通訊的中斷;而控制器網(wǎng)絡(luò)作為OMRON專用的,能在CS系列PLC或上位工控機(jī)之間建立靈活方便的傳送和接收大量數(shù)據(jù)的工廠自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò),與自控系統(tǒng)在通訊方面有極高的穩(wěn)定性。充分體現(xiàn)了集中管理分散控制的原則,也保證了高可靠與高穩(wěn)定性。與此同時(shí),omron基于工業(yè)以太網(wǎng)的FINS(FactoryInterfaceNetworkService)通訊服務(wù)(FINS通訊服務(wù)功能),即使在通訊負(fù)擔(dān)較大的環(huán)境下,仍可保持高穩(wěn)定性的通訊效果。除網(wǎng)絡(luò)部分外,自控系統(tǒng)通過下列技術(shù)與工程措施,也確保了系統(tǒng)的長期穩(wěn)定可靠運(yùn)性:整個(gè)系統(tǒng)選用符合工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)的成熟定型產(chǎn)品;PLC模塊具有自診斷(檢錯(cuò))與容錯(cuò)功能;PLC控制柜內(nèi)具有完善的抗干擾及防雷等技術(shù)措施;中控室及現(xiàn)地控制站設(shè)備均具備供電冗余功能;即使在上位機(jī)發(fā)生故障或通信中斷時(shí),現(xiàn)地控制站亦可以在手動(dòng)模式下獨(dú)立完成基本局部控制;
2、高擴(kuò)展性:工業(yè)以太網(wǎng)具有向下兼容性。對于雙絞線或光纖介質(zhì),如果將傳輸速度從10Mbps提升到100Mbps,在大多數(shù)場合不需要改變現(xiàn)有的布線,只需更新網(wǎng)絡(luò)設(shè)備即可。同樣,如果將本系統(tǒng)主干網(wǎng)從100Mbps以太網(wǎng)提升到千兆以太網(wǎng),只需升級網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備,而無需重新鋪設(shè)光纜;
3、開放性:系統(tǒng)對用戶是開放的。設(shè)備的增減、控制方案的選取、系統(tǒng)的擴(kuò)縮與維護(hù)等,用戶都可以在廣泛的設(shè)備環(huán)境下便利地自己完成。所有硬件接口,軟件協(xié)議全部按開放性的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、編制。此外OMRON串行口的協(xié)議宏功能,使得開發(fā)方不需要編寫專門的通信程序與第三方設(shè)備進(jìn)行通信,原則上OMRONPLC能和任何帶RS-232C,RS-422或RS-485接口的設(shè)備進(jìn)行通信。
4、操作的實(shí)用性:組太軟件和編程軟件都是全中文界面,豐富的圖畫功能,使用戶清晰的了解污水處理廠各工段的運(yùn)行情況,故障報(bào)警點(diǎn)的分支細(xì)節(jié),使操作員僅通過鼠標(biāo)便可各種指令或換畫面;用戶還可通過上位機(jī)的網(wǎng)絡(luò)訪問網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任一節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù),梯形監(jiān)控工具亦可以監(jiān)控工業(yè)以太網(wǎng)甚至控制器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各站PLC梯形圖程序,而不需要現(xiàn)場操作,實(shí)現(xiàn)真正的無縫連接。
四、結(jié)束語
當(dāng)時(shí)我國污水處理廠自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施正處于一個(gè)成長的時(shí)期,系統(tǒng)的需求、設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)的控制仍然存在不完善的地方,同時(shí)技術(shù)的發(fā)展也給污水處理自動(dòng)化系統(tǒng)的改進(jìn)創(chuàng)造了條件和基礎(chǔ),也使建設(shè)合理的監(jiān)控系統(tǒng)成為可能。
從系統(tǒng)的需求來看,一方面要兼顧系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠與可控,也要反映系統(tǒng)的先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)與可擴(kuò)展,同時(shí)也要使操作便捷與維護(hù)方便;另一方面,針對不同的區(qū)域條件和功能要求確定系統(tǒng)的規(guī)模和冗余度的大小,確定系統(tǒng)的合理集成方式、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式以力求系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、先進(jìn)性與經(jīng)濟(jì)性的有機(jī)結(jié)合;從系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來看,除考慮系統(tǒng)的規(guī)模和設(shè)計(jì)方法外,也要考慮新技術(shù)的應(yīng)用,使整個(gè)系統(tǒng)既先進(jìn)又實(shí)用;從系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來看,當(dāng)前我國普遍采用三級污水處理廠管理和分布式現(xiàn)場總線控制方式,事實(shí)上,主從式結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場總線如Profibus,由于系統(tǒng)的可靠性受主控制器的制約,并不適用于全分布式現(xiàn)場總線控制,采用對等的自愈網(wǎng)絡(luò)是今后的一個(gè)發(fā)展趨勢;從系統(tǒng)的控制來看,當(dāng)前我國污水處理廠監(jiān)控存在著只監(jiān)不控,或監(jiān)強(qiáng)控弱的現(xiàn)象,各種控制信息沒有得到很好利用,對于污水處理廠控制,要針對不同現(xiàn)象,采用不同的控制方法。
今后我國的污水處理廠監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展是,在原有基礎(chǔ)上,按照監(jiān)測與控制適當(dāng)分離、最大限度的集中監(jiān)測、靈活機(jī)動(dòng)的現(xiàn)場控制的總體思想,逐步改進(jìn),使得污水處理廠自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)更趨合理。
參考文獻(xiàn):
[1]喬叢等,關(guān)于國內(nèi)污水處理及CASS工藝自動(dòng)控制技術(shù)的初步探討,儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量,2007.3
信息技術(shù)在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用發(fā)展大體上經(jīng)過了下面的時(shí)期。
第一時(shí)期是面向功能設(shè)計(jì)的集中式RTU(遠(yuǎn)程終端設(shè)備,RemoteTerminalUnit)加常規(guī)保護(hù)模式。在二十世紀(jì)八十年代之前,主要采用了RTU為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)動(dòng)裝置。事實(shí)上,當(dāng)時(shí)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)能夠進(jìn)行遙測、遙信、遙控、遙調(diào),它是在常規(guī)的繼電保護(hù)及二次接線的基礎(chǔ)上,添加了RTU裝置。第二時(shí)期是面向功能設(shè)計(jì)的分布式測控裝置加微機(jī)保護(hù)模,這一時(shí)期是在二十世紀(jì)九十年代開始的,現(xiàn)場總線和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了應(yīng)用,信息交換可以通過數(shù)據(jù)通信的方式來實(shí)現(xiàn)。第二時(shí)期的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)仍然存在著比較多的電纜互聯(lián),不具備較強(qiáng)的擴(kuò)展性。第三時(shí)期是在二十世紀(jì)九十年代中期開始的面向間隔、面向?qū)ο?Object-Oriented)設(shè)計(jì)的分層分布式結(jié)構(gòu)模式。在科技進(jìn)步的形勢下,出現(xiàn)了按間隔為對象設(shè)計(jì)保護(hù)測控單元,選擇了分層分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),從而得到分層分布式自動(dòng)化系統(tǒng)。在當(dāng)今時(shí)代,國內(nèi)外的許多知名企業(yè)都使用了面向間隔、面向?qū)ο?Object-Oriented)設(shè)計(jì)的分層分布式結(jié)構(gòu)模式。因?yàn)槭褂昧朔浅,F(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)信息技術(shù)和面向?qū)ο蟮姆椒ǎ裕@一時(shí)期的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)是配置最為靈活的,并且也具備非常良好的擴(kuò)展性。
二、當(dāng)前的變電站綜合自動(dòng)化產(chǎn)品
變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的三種主要結(jié)構(gòu)模式是集中式、分布分散式和分布集中式組屏。當(dāng)前的國內(nèi)變電站綜合自動(dòng)化產(chǎn)品主要有:
(1)適用于各級變電站的集中配屏式系統(tǒng)。
(2)向智能型發(fā)展的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。
(3)開發(fā)面向?qū)ο蟮淖冸娬揪C合自動(dòng)化系統(tǒng)。
在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中,監(jiān)測變電站各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)起著極其重要的作用。狀態(tài)量、模擬量、脈沖量是變電站監(jiān)測的主要常量。狀態(tài)量有隔離開關(guān)狀態(tài)、:變壓器分接頭位置信號、變電站一次設(shè)備狀態(tài)及斷路器狀態(tài)等。典型模擬量有及頻率電流、功率值、線路電壓、功率值電壓、母線電壓等。直流電源電壓、所用電電壓和功率、變電站室溫、變壓器油溫等。本文根據(jù)變電站監(jiān)測的主要數(shù)據(jù)通過使用SQL技術(shù),并且綜合利用實(shí)時(shí)控制功能,構(gòu)建變電站自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)。
三、信息技術(shù)在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用功能
(1)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及處理功能
通過間隔單元,變電站自動(dòng)化檢測系統(tǒng)采集來自CT、PT、配電裝置保護(hù)、直流系統(tǒng)、所用電系統(tǒng)等生產(chǎn)過程的模擬量、數(shù)字量、脈沖量及溫度量等,對所采集的輸入量進(jìn)行數(shù)字濾波、有效性檢查、工程轉(zhuǎn)換、故障判斷、信號接點(diǎn)抖動(dòng)消除、電度計(jì)算等加工,從而產(chǎn)生可供使用的電流、電壓、有功功率、無功功率、電度、功率因數(shù)等各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),供數(shù)據(jù)庫更新。
(2)歷史數(shù)據(jù)處理及趨勢分析功能
所有的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),電能數(shù)據(jù)都可選擇為歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄,歷史數(shù)據(jù)的保留時(shí)間是可選的,一般大于兩年。對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行日,月檢索,以趨勢圖的方式顯示且進(jìn)行分析,并可對歷史數(shù)據(jù)記錄庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行庫操作。對任意歷史記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行日,月統(tǒng)計(jì),指明該數(shù)據(jù)在某日、某月的最大值、最小值及出現(xiàn)的時(shí)間。保留告警事件(開關(guān)變位、線路越限、電壓越限、周波越限)、保留SOE事件,保留時(shí)間可以任意選擇,最少一年。可以按日、月檢索,并可對所有保留的事件進(jìn)行回放、打印。對歷史數(shù)據(jù)庫一年中任意一天的數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽、回顧打印。歷史數(shù)據(jù)的存取簡單方便,可在MIS系統(tǒng)順利存取。新系統(tǒng)將原由系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)、事件記錄完整地轉(zhuǎn)換過去,以便檢索。系統(tǒng)管理人員可以方便地在智能終端在線或離線利用數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序來重新生成數(shù)據(jù)庫。對于遙控流水記錄,指明操作員、操作對象、執(zhí)行結(jié)果等信息。
(3)電能采集及處理功能
能處理RTU脈沖電量、系統(tǒng)積分電量以及通過FAXMODEM接收電量采集終端的電量數(shù)據(jù)。按每5分鐘、15分鐘、1小時(shí)時(shí)段對電能進(jìn)行累計(jì)。對電能任5分鐘時(shí)段的電能進(jìn)行檢索,修正。對電能的存檔數(shù)據(jù)可曲線、棒圖等顯示。電能日、月報(bào),顯示、打印。按用戶具體要求,提供電能分時(shí)計(jì)費(fèi)處理。
(4)計(jì)算及統(tǒng)計(jì)功能
變電站自動(dòng)化檢測系統(tǒng)對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、計(jì)算,例如通過計(jì)算產(chǎn)生電壓合格率、有功、無功、電流、總負(fù)荷、功率因數(shù)、電量日/月/年最大值/最小值及時(shí)間、日期、負(fù)荷率、電能分段累計(jì)值、數(shù)字輸入狀態(tài)邏輯運(yùn)算值等,設(shè)備正常/異常變位次數(shù)并加以區(qū)分等,并提供一些標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算函數(shù),用來產(chǎn)生用戶可定義的虛擬測點(diǎn)進(jìn)行平均值、積分值和其它計(jì)算統(tǒng)計(jì)。
(5)圖形處理功能
變電站自動(dòng)化檢測系統(tǒng)人機(jī)系統(tǒng)畫面所顯示的圖形可以無級嵌套縮放、平移;當(dāng)圖形太大時(shí),導(dǎo)航功能可以快速定位到某一點(diǎn)。回放功能可以以事件記錄作為觸發(fā)條件,去顯示歷史某一時(shí)刻的工況及狀態(tài)。與工業(yè)電視(攝像)圖像系統(tǒng)的鏈接,使無人操作變電站的功能得到了進(jìn)一步的加強(qiáng)。行政地理圖、系統(tǒng)主接線圖顯示,可縮放、平移,并有設(shè)備運(yùn)行工況及數(shù)據(jù)顯示。MDI環(huán)境設(shè)計(jì)的多畫面同時(shí)在一屏幕顯示。趨勢圖及棒狀圖顯示,一坐標(biāo)多曲線及可變的時(shí)間跨度,可以顯示歷史趨勢及實(shí)時(shí)趨勢,并可組合周波、計(jì)劃。曲線上標(biāo)有最大值,最小值,平均值,峰谷差等,計(jì)劃曲線能帶狀顯示(帶寬度百分比可設(shè)定)。并能根據(jù)電力市場考核要求進(jìn)行修改。
信息安全風(fēng)險(xiǎn)評估貫穿于信息系統(tǒng)的各個(gè)階段,在空管自動(dòng)化信息系統(tǒng)的安全性分為系統(tǒng)安全、管理安全和網(wǎng)絡(luò)安全。
1.1系統(tǒng)安全
空管自動(dòng)化系統(tǒng)平臺只是一個(gè)軟件層面,在這個(gè)層面內(nèi),提供了各種業(yè)務(wù)的服務(wù)界面和系統(tǒng)入口。該自動(dòng)化系統(tǒng)平臺有較多功能,如顯示子系統(tǒng)、飛行計(jì)劃處理子系統(tǒng)、雷達(dá)數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、航跡融合子系統(tǒng)等。系統(tǒng)中存在的大量子系統(tǒng)會(huì)使得系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)格式不斷進(jìn)行轉(zhuǎn)換,而且要對數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理,這就要求系統(tǒng)具備格式轉(zhuǎn)換、計(jì)算融合、空域規(guī)劃等功能。另外,在空管自動(dòng)化系統(tǒng)中,還會(huì)包含管理體系規(guī)定及系統(tǒng)信息相關(guān)活動(dòng),我國空管自動(dòng)化系統(tǒng)在各個(gè)單位中所使用的各不相同,但是容易產(chǎn)生問題的環(huán)節(jié)上都集中體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。系統(tǒng)軟件和服務(wù)易產(chǎn)生漏洞,當(dāng)系統(tǒng)中開發(fā)的端口過多,另外,系統(tǒng)在對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理過程中存在無用服務(wù),如SMTP服務(wù)、SNMP服務(wù)、WEB服務(wù)等。另外,空管自動(dòng)化系統(tǒng)平臺主機(jī)安裝的三方軟件由于技術(shù)原因,可能會(huì)存在安全漏洞,一旦第三方軟件出現(xiàn)安全漏洞,這種安全漏洞會(huì)通過漏洞掃描軟件的識別,必將導(dǎo)致系統(tǒng)主機(jī)受到漏洞的影響,發(fā)生安全問題。另外系統(tǒng)在進(jìn)行共享公用時(shí)也會(huì)出現(xiàn)安全問題,當(dāng)多個(gè)系統(tǒng)在同一個(gè)主機(jī)運(yùn)行時(shí),或多個(gè)業(yè)務(wù)公用一個(gè)主機(jī),將會(huì)使得主機(jī)內(nèi)各個(gè)系統(tǒng)相互影響,某一個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)安全問題將對其他系統(tǒng)產(chǎn)生影響。系統(tǒng)密碼安全是保障信息安全的關(guān)鍵,但是在一些空管單位系統(tǒng)中,系統(tǒng)密碼存在不安全的現(xiàn)象,密碼不安全的直接表現(xiàn)就是弱密碼。弱密碼通常是組合簡單,一些空管系統(tǒng)管理人員喜歡將密碼設(shè)置為自己的生日、電話等,這顯然是對系統(tǒng)密碼不負(fù)責(zé)任的表現(xiàn)。另外一些系統(tǒng)密碼實(shí)行默認(rèn)設(shè)置,這也存在安全隱患。
1.2管理安全
對空管自動(dòng)化系統(tǒng)安全進(jìn)行研究時(shí),必須要考慮到人為因素。人為因素具有不可預(yù)測性,空管自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)生安全問題多數(shù)是來自于人為原因。通過對空管工人人員進(jìn)行管理,能夠有效的控制人為因素對空管系統(tǒng)安全的影響。管理安全是空管系統(tǒng)安全體系中重要的組成部分,對空管自動(dòng)化系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分進(jìn)行研究,可以發(fā)現(xiàn)在空管自動(dòng)化系統(tǒng)管理中存在的問題。當(dāng)前空管單位在安全管理制度上存在制度內(nèi)容缺失,如外部人員安全管理、系統(tǒng)設(shè)施安全檢查制度、安全巡查事件報(bào)告機(jī)制等,沒有完善的安全管理制度,將使空管單位系統(tǒng)安全難以得到有效的保障。一些單位制定了安全管理制度,但是空管單位工作人員自身缺乏信息安全意識,使得安全管理制度不能有效得到執(zhí)行,沒有安全監(jiān)察進(jìn)行監(jiān)督,使得安全管理制度形同虛設(shè)。或是信息安全策略體系不完整,結(jié)構(gòu)松散,信息安全責(zé)任不明確。從這些問題中可以發(fā)現(xiàn)這些問題產(chǎn)生的根本在于員工上,因此對于空管單位來說,進(jìn)行完善的信息安全教育和培訓(xùn)對加強(qiáng)空管自動(dòng)化系統(tǒng)信息安全有著重要的作用。空管單位建立完善的安全管理體系,并對各個(gè)崗位的工作人員進(jìn)行明確的職責(zé)劃分,實(shí)行崗位信息安全監(jiān)督保證空管系統(tǒng)信息安全。
1.3網(wǎng)絡(luò)安全
空管信息系統(tǒng)是由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜臀锢聿季止餐瑯?gòu)成的,在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中有著多種外接網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信源。為了獲得雷達(dá)數(shù)據(jù)需要連接雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù),類似于這種外接數(shù)據(jù)的還有外接氣象網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、外接報(bào)文網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)等。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括了路由器、數(shù)據(jù)處理器等硬件設(shè)備。空管系統(tǒng)對服務(wù)器的控制力度不足,很多單位的系統(tǒng)僅僅通過防火墻來對信息進(jìn)行防護(hù),雖然空管系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)面向的是內(nèi)部訪問,但是也應(yīng)對此進(jìn)行重視。服務(wù)器系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)訪問控制上缺乏控制策略。因此建立有效的管理策略,實(shí)行多重信息防護(hù)策略是加強(qiáng)服務(wù)器控制的直接方式。一些單位在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上沒有良好的防護(hù),空管單位應(yīng)該對終端IP實(shí)行嚴(yán)格的控制,防止冒名登錄IP情況的發(fā)生。另外網(wǎng)絡(luò)設(shè)備維護(hù)權(quán)限管理不夠嚴(yán)格,沒有對登錄賬戶進(jìn)行劃分。空管單位要對內(nèi)部人員的賬戶定期進(jìn)行檢查和確認(rèn),并對不同職級、不同部門賬戶設(shè)置相應(yīng)的權(quán)限,嚴(yán)防跨部門登錄賬戶情況的出現(xiàn)。
2結(jié)論
預(yù)計(jì)1個(gè)月內(nèi)審稿 部級期刊
中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)主辦
預(yù)計(jì)1-3個(gè)月審稿 部級期刊
中國計(jì)算機(jī)用戶協(xié)會(huì)自動(dòng)控制分會(huì)主辦主辦
預(yù)計(jì)1個(gè)月內(nèi)審稿 部級期刊
中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)主辦
預(yù)計(jì)1個(gè)月內(nèi)審稿 省級期刊
廣東省科學(xué)院自動(dòng)化工程研制中心主辦
預(yù)計(jì)1個(gè)月內(nèi)審稿 省級期刊
成都科學(xué)技術(shù)服務(wù)中心;成都自動(dòng)化研究會(huì)主辦
預(yù)計(jì)1個(gè)月內(nèi)審稿 省級期刊
重慶西南信息有限公司(原科技部西南信息中心)主辦