ADVANTECH产品在内蒙古包钢集团包钢变电站调度系统中的应用

任务： 包头钢铁集团公司是一个大型冶金企业集团，典型的长流程工艺、众多的钢铁、稀土和其他产品生产线分布在30平方公里的地域范围，公司供电系统的63个变电站担负着集团内部的生产和生活供电，近几年的供电量在25亿度/年左右。 包钢的供电管理多年一直沿用手工抄表、电话通报和人工统计的方式，这种方式已越来越难以适应当今企业生产和管理的要求。 1999年初包钢再次决定建立包钢电力调度自动化系统，系统必须满足公司供电管理的需求，即系统应作为优化资源配置、降低运营成本的决策辅助手段，同时应避免历次投资中的弊端。 解决方案及系统架构： 整个系统分三级，即采集和处理单元、变电站工作站、厂调度中心。 1. 采集、处理单元的构成及功能： 系统包括数据采集、处理单元和工作站，各采集、处理单元之间和工作站通过CAN总线或RS-485总线双向通讯，工作站与调度中心通过热线Modem连接。 与国内、外同类系统不同的是我们是采用通用的PC-Based产品来构建系统。通过择优比较最终选定研华的MIC-2000系列产品作为数据采集、处理单元的硬件平台。 包括： ·MIC-2000 8槽基架； ·MIC-2352处理器模件（MMX266CPU、32M笔记本内存、32McompactFlash、以太网接口等）； ·MIC-2718 16通道模拟输入模件（12位、采样频率Max100KHz、输入范围±5V、±10V等可选。） ·MIC-2730 32通道光电隔离开关量输入模件； ·MIC-2732 32通道光电隔离开关量输出模件； ·MIC-2630 (CAN协议)或MIC-2610(RS-422/485协议)通讯模件。 所以选择研华的产品主要基于如下考虑： （1） 过硬的硬件质量且经过本地恶劣环境（包括强电磁干扰和粉尘大的生产现场）的长期考验； （2） 可靠、方便的板卡驱动软件且研华能够提供根据用户特殊需求修改驱动的服务； （3） 适中的价格使系统与同类产品比较具有竞争力。采集、处理单元操作系统为Microsoft DOS 6.22、使用C语言编程。 软件功能说明： （1） 采集、处理单元运行时无任何外设，开机加电后应用软件由批处理命令自动加载启动。 （2） 由于包钢的63个变电站建成时间自五十年代初至九十年代末，技术、设备和环境条件有很大的差别。同样的采集、处理单元根据变电站的条件有的需要集中、有的则需要分散布置，甚至需要与其他的设备通讯。根据组态文件（由工作站下装）初始化软件完成柜号、单元站号、指定通讯方式（协议）、设置通讯参数、设置收发方式等定义处理。 （3） 根据组态文件完成采样输入方式、通道放大系数、采样频率和信号输入范围等的设置。 （4） 除上述通讯和采样等技术参数外，还需要定义输入通道的含义、一次检测方式、一次元件变比、量程、报警或事故报警阀值等物理参数。在工作站上完成上述定义后，形成组态文件。采集、处理单元软件通过组态文件提供的参数完成各开路的计算。组态文件的使用，使软件一致性增强，大大地方便了使用、修改和维护。 （5） 电力参数计算包括电流、电压（有效值）、频率、相角、有功功率、无功功率和电度。当有故障发生时，由于报警传送的优先级别高，系统直接向工作站和调度中心传送报警信息（正常情况调度中心的监视刷新率为5秒）。 （6） 提供从工作站上、下装到采集、处理单元（DOC）中应用程序或其他文件的响应功能。 （7） 接到工作站或调度中心某终端的读曲线命令及相应的单元号和开路号后，采集、处理单元将发送该开路的电压、电流实时或故障录波（曲线）数据。该功能的实现只有在CPU速度、内存和CompactFlash容量等硬件性能达到一定档次的情况下才能实现。 2.变电站工作站： 图为变电站工作站和采集、处理单元 工作站为一台工业计算机（研华IPC-610、PII350/64M/6.4G/15”），通过CAN总线与采集、处理单元交换信息，通过一台Modem与调度中心连接。 应用软件使用Microsoft Visual C++ 6.0开发，运行在Microsoft Windows 98平台上。 应用软件具有以下特点： （1） 不针对具体的变电站，能适应不同规模、不同供电设备变电站的需求，即程序具有通用性； （2） 除完成常规的监视外，还为调试和维护提供了必备的手段如组态等； （3） 可独立于硬件完成软件升级。 3. 调度中心 调度中心设在供电厂办公楼，调度中心系统见下图 调度端硬件包括： ·HP LH3 (PII400x2、256M、6.4Gx2、15”)服务器两台； ·磁盘阵列Power 5500(4x9.1G)一台； ·24口10M/100M自适应交换机（Cisco 2924）一台； ·研华工控机若干； ·泰康Modem池两台及Modem卡32块； ·GTS远程网络管理器两台； ·投影仪一台； 软件功能说明： （1） 服务器和磁盘阵列。操作系统选用Microsoft Windows NT Server 4.0，兼做网络、数据库和文件服务器。运行Dataware3.0软件实现双机热备和磁盘阵列功能。服务器本身设置为双磁盘镜像（Raid 1）以保护系统文件，磁盘阵列采用Raid 5信息校验方式以保护数据。当一台服务器出现故障或系统出现其他局部硬件故障时，以上措施可保障系统正常动行且不丢失数据。系统数据库采用SQL Server7.0关系型数据库。来自各变电站的数据经处理后首先按规范存储在数据库的各表中，调度中心网络中除调度终端外，各节点通过数据库获得所需的查询或统计数据。 （2） 调度终端。调度终端程序设计选择Microsoft公司的Visual C++ 6.0作为开发平台，采用客户机/服务器方式连接服务器、以ADD (ActiveX Data Object)方式连接SQL Server数据库。此外，软件设计中还部分与MapInfor结合，即实现了地形图与供电状况的宏观监控和操作，同时保持程序精练。 软件可实现：指定变电站的一次系统图显示、开关变位的实时监视、主要参数实时显示、设备参数显示、实时故障报告、故障处理情况列表、保护定值查询、负荷曲线、实时曲线和谐波显示、开关操作及联机帮助等。 （3） 系统管理。包括系统身份认证管理、数据库系统管理、权限分配及应用程序用户管理。 （4） 计划终端。使用VC与Excel结合的技术完成软件设计，在Excel中实现打印、编辑。包括：负荷日志、负荷日报、日用电量分析等统计，生成（指定日期、变电站的）日负荷曲线、月负荷曲线和负荷曲线。 （5） 厂长终端。根据授权厂长终端可实现调度终端或其它内容查询。 结论： 该系统已经成功运用于包钢二十三个变电站中，以MIC-2000（前端出线模块化工业计算机）配置RTU，结构合理、配置灵活、开发方便、运行可靠，保证了系统安全、有效的运行。 技术特点 包钢供电调度系统在研制、开发过程中研究人员分析了大量国内、外同类系统的性能特点，结合包钢环境的实际需求及以往的教训，提出了完全不同的开发理念。因此，与国内、外同类系统相比有两个非常显著的特点： （1） 采用系统集成的概念和方法对硬件、操作系统和开发工具整合设计，而不是非标准件做起； （2） 从系统的采集单元、工作站、调度端直到相关的通讯方式和规约等各环节全面采用了当今计算机技术的最新成果。 因此，系统有如下优点： ·采集、处理单元的硬件水平大幅度提高（其他多采用80C196单片机为核心的硬件），如CPU、内存、采样频率等； ·现场防护等级大幅度提高，如关键的I/O和通讯有光电或高压隔离等； ·设置灵活，相同的硬件可根据需要将采集单元设置为集中式或分散式； ·易与其它的系统连接； ·所有应用软件全部使用通用工具开发，软、硬件可各自独立升级，基本上互不影响； ·硬件等级的提高带来了系统功能的强大，如远程监视和分析供电质量（观察波形和做相应的谐波分析）的功能，既满足了公司当前电网监管的需要又为日后的谐波治理、进而实现分质计费等预计的市场行为打下良好的基础； ·系统开发周期短（99年初提出开发计划，99年底即部分投运）； ·维护简单、备件充足。