一種電網調度自動化設備時鐘監測系統的製作方法
2023-12-04 22:39:51
一種電網調度自動化設備時鐘監測系統的製作方法
【專利摘要】一種電網調度自動化設備時鐘監測系統，屬于于電網調度自動化系統領域。包括數採伺服器、歷史數據伺服器、PAS應用伺服器、數據鏡象伺服器、調度數據網絡、脫硫監測數據採集裝置，數採伺服器、歷史數據伺服器、PAS應用伺服器、數據鏡象伺服器通過數據線雙向數據傳輸連接，且共同構成電網能量和電量管理系統；脫硫監測數據採集裝置通過調度數據網絡與電網能量和電量管理系統中的數採伺服器、歷史數據伺服器、PAS應用伺服器、數據鏡象伺服器雙向數據傳輸連接。本實用新型實現調度自動化設備時鐘在線監測，提高設備故障處理速度和運行維護水平，為設備狀態評價和資產全壽命管理提供依據，節約設備運維費和改造費。
【專利說明】—種電網調度自動化設備時鐘監測系統
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於電網調度自動化系統領域，特別是涉及到一種採用時鐘監測系統
>J-U裝直。
【背景技術】
[0002]隨著吉林電網的快速發展，調度自動化系統為電力安全生產和商業化運營服務提 供有力技術支持，電網調度自動化系統設備時間同步問題是提高自動化系統數據質量、保 證考核結算信息「公開、公平、公正」的關鍵。電網能量管理系統具備電網安全穩定監視、自 動發電控制、自動電壓控制和靜態穩定分析功能，達到實用化水平，已成為電網運行監測、 控制和管理基礎技術支撐平臺；電網電量管理系統具備關口電量自動採集、數據統計和計 量設備運行監測功能，為發電上網電量結算和輔助服務管理提供技術支持；併網燃煤機組 脫硫監測系統具備煙氣排放監測、脫硫裝置運行考核和脫硫效率考核功能，為燃煤機組脫 硫電量考核和結算提供基礎數據。
[0003]現有廠站調度自動化設備時鐘管理主要有以下方式:
[0004]I).廠站配置獨立電網標準時間同步鍾裝置，實現廠站裝置時鐘與標準時間同步。 此方式具有同步時鐘效率高、精度好的優勢，但時間同步鍾裝置質量和運行維護成為關鍵 因素；
[0005]2).主站計算機系統的前置數據採集伺服器承擔時間同步任務，實現主站系統與 相應廠站設備時鐘同步。此方式具有投資設備少、運維方便的優點，但存在對時精度受通道 類型、通道質量影響較大等問題；
[0006]3).廠站自動化設備依賴自身時鐘裝置，實現系統守時功能，此方式具有結構簡單 的優點，但存在時間誤差積累問題，需要定期人為幹預等問題。
[0007]利用現有自動化系統設備、網絡和信息資源，建立統一時鐘信息採集、實現時鐘信 息集中監視、設備異常告警和智能診斷分析，以提高設備故障處理速度和運行維護水平，具
有重要意義。
【發明內容】
[0008]本實用新型所要解決的技術問題為:提供一種解決監測系統數據採集策略、研製 構建系統基本結構模型，研究監測運行指標有效關聯信息，制定自動判別系統時鐘運行狀 態整體方案，保證監測信息的準確性、完整性問題。
[0009]一種電網調度自動化設備時鐘監測系統，其特徵在於:包括數採伺服器、歷史數據 伺服器、PAS應用伺服器、數據鏡象伺服器、調度數據網絡、脫硫監測數據採集裝置，所述的 數採伺服器、歷史數據伺服器、PAS應用伺服器、數據鏡象伺服器通過數據線雙向數據傳輸 連接，且數採伺服器、歷史數據伺服器、PAS應用伺服器、數據鏡象伺服器構成電網能量和電 量管理系統；所述的脫硫監測數據採集裝置通過調度數據網絡與電網能量和電量管理系統 中的數採伺服器、歷史數據伺服器、PAS應用伺服器、數據鏡象伺服器雙向數據傳輸連接。[0010]所述的脫硫監測數據採集裝置通過專線網絡與電網能量和電量管理系統中的數 採伺服器、歷史數據伺服器、PAS應用伺服器、數據鏡象伺服器雙向數據傳輸連接。
[0011]所述的脫硫監測數據採集裝置為自動化裝置安裝於變電站，脫硫監測數據採集裝 置安裝於發電廠。
[0012]通過上述設計方案本實用新型可以帶來如下有益效果:
[0013]1、系統方案科學合理、整體結構緊湊，滿足電力二次系統安全防護要求。
[0014]a)系統分布在非實時控制區，建立獨立網絡系統、數據存儲機制和數據採集功能， 自成體系；
[0015]b)系統通過防火牆裝置可訪問分布在實時控制區的能量管理系統；直接訪問分 布在同區的電量管理和脫硫監測系統的廠站設備，充分利用原有橫向隔離、終向認證裝置 資源，實現有效安全防護；
[0016]c)系統採用標準IEC870-5-102通訊規約訪問廠站設備，無需廠站設備和參數變 更，具有信息可靠、擴充方便，維護簡單的優點；
[0017]2、充分利用系統資源，靈活多樣方式獲取時鐘信息，實現與系統「無幹擾」有效連 接。
[0018]a)主系統時鐘通過網絡方式利用NTP技術，獲取GPS時鐘信息，並自動校對主機系 統時鐘。
[0019]b)與能量管理系統連接採用「系統SOE信息進行提取和解析技術，突破傳統方式 技術瓶頸，最大限度利用系統信息資源，減少系統影響，提高系統運行穩定性。
[0020]c)與電量管理和脫硫監測系統連接採用C/S方式，分別建立通訊鏈路，利用標準 規約進行時鐘幀通訊。不需要修改廠站裝置參數，也不需要增加物理連線，具有物理連接簡 單、採集信息精確、標準化程度高、維護簡單優點等優點。
[0021]3、建立統計分析數學模型，實現廠站單體設備和分系統時鐘分析，提高系統分析 準確性；
[0022]a)採用數據濾波予處理技術，剔除非法、無效數據，提高數據樣本質量；
[0023]b)格式化時間數據轉換，構建數據樣本集，進行相關性評估，實現數據樣本可信度 分析；
[0024]c)計算樣本集數據平均絕對誤差、均方根誤差和合格率，依據相關數據指標，判定 廠站裝置時鐘運行狀態。
[0025]d)分別利用廠站裝置時鐘運行分析量化評價指標為樣本點，計算相應系統樣本集 數據平均絕對誤差、均方根誤差，依據相關數據指標，判定系統主站時鐘運行狀態。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]以下結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步的說明:
[0027]圖1為本實用新型的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0028]I)本實用新型確定主站系統物理結構和資源配置，確定系統廠站與主站通訊方式 與數據通訊規約詳細規範；確定系統廠站端數據採集和存儲設備詳細技術規範；確定系統數據採集方式、數據採集範圍和採集周期等技術規範。
[0029]2)研製構建系統基本結構模型，研究監測運行指標有效關聯信息，制定自動判別 系統時鐘運行狀態整體方案。建立系統主站時鐘、電網能量管理系統、電網電量管理和併網 燃煤機組脫硫監測系統廠站裝置時鐘運行分析量化評價指標，計算相應系統樣本集數據平 均絕對誤差、均方根誤差，依據相關數據指標，自動判別系統時鐘運行狀態。
[0030]3)建立統一時鐘信息採集、實現時鐘信息集中監視和告警分析的調度自動化設備 時鐘管理平臺，實現廠站調度自動化設備時鐘信息接入，提供時鐘運行實時監測和分析；以 加強對GPS、數據採集設備的監測和管理，提高設備故障處理速度和運行維護水平。
[0031]4)在調度控制中心部署吉林電網調度自動化設備時鐘監測系統，完成系統硬體安 裝、調試和軟體開發、設計，系統投入穩定運行。依據主站時鐘信息，綜合考慮數據傳輸延 時時間參數，計算廠站設備時鐘偏差；依據時鐘偏差限值表，對時鐘超值廠站報警；建立方 便、直觀的系統監視、管理界面和報警提示功能。
[0032]項目應用取得良好經濟和社會效益:
[0033]I)系統應用實現調度自動化設備時鐘在線監測，提高設備故障處理速度和運行維 護水平，為設備狀態評價和資產全壽命管理提供依據，節約設備運維費和改造費56萬元/年。
[0034]2)系統時鐘信息可靠性大幅度提高，對電網運行和經濟調度起到重要作用。保證 遠動裝置時鐘信息和事件順序記錄信息準確性，為電網一次設備異常分析提供技術支持； 保證關口電量採集系統時鐘信息準確性，為網廠結算提供準確結算電量信息，避免因時鐘 異常造成貿易結算爭議；保證脫硫監測系統時鐘信息準確性，規範併網運行火電機組脫硫 管理，保證脫硫電量結算的準確性。
[0035]此項目研究將會取得重要的經濟效益和社會效益，主要表現為:
[0036]1.可實現調度自動化設備時鐘在線監測，提高設備故障處理速度和運行維護水 平。
[0037]2.通過實時在線監測系統，保證遠動裝置時鐘信息和事件順序記錄信息準確性， 為電網一次設備異常分析提供技術支持。
[0038]3.通過實時在線監測系統，保證關口電量採集系統時鐘信息準確性，為網廠結算 提供準確結算電量信息，避免因時鐘異常造成貿易結算爭議。
[0039]4.通過實時在線監測系統，保證脫硫監測系統時鐘信息準確性，規範併網運行火 電機組脫硫管理，保證脫硫電量結算的準確性，為實現「節能減排」和建設資源節約型、環境 友好型社會作出貢獻。
[0040]2.自動化系統整體結構
[0041]2.1吉林電網能量管理系統分布在實時控制區。系統配置數採伺服器、SCADA服務 器、歷史數據伺服器、PAS應用伺服器、數據鏡象伺服器等設備；計算機網絡結構採用分布 式開放區域網交換技術，雙重化冗餘配置；利用調度數據網絡或專線網絡與變電站(或發電 廠)自動化裝置進行雙向數據傳輸，支持DCT、IEC870-5-101和IEC870-5-104通訊規約，實 現廠站線路、主變和發電機有功功率、無功功率、電流、電壓等遙測，以及開關、刀閘等遙信 數據傳輸。具備電網安全穩定監視、自動發電控制、自動電壓控制和靜態穩定分析功能、已 成為電網運行監測、控制和管理基礎技術支撐平臺。[0042]2.2吉林電網電量管理系統分布在非實時控制區。系統利用調度數據網絡或專線 網絡與變電站(或發電廠)電量採集裝置進行雙向數據傳輸，採用SCTM和IEC870-5-102通 訊規約，實現廠站關口表計數據採集、處理、傳輸和存儲功能，然後根據用戶定義數據模型 進行相應統計和運算，實現電能量統計和電量結算功能，電能量計量系統信息來源電能計 量表計，採集器具有數據存儲功能，使系統信息具有計量精度高、完整性好、可靠性強的優 勢。系統具備關口電量自動採集、數據統計和計量設備運行監測功能，實現吉林電網發電側 上網電量和供電側下網電量非實時數據信息自動採集、統計，為發電上網電量結算和輔助 服務管理提供技術支持。
[0043]2.3併網燃煤機組脫硫監測系統分布在非實時控制區。系統利用調度數據網絡，採 用IEC870-5-102通訊規約，與發電廠脫硫監測數據採集裝置進行雙向數據傳輸，該系統建 設充分利用現有調度數據網絡、電量計量系統和煙氣在線監測系統資源，重點考慮信息完 整性、準確性和可靠性要求，滿足網廠結算和實現在線監管的需求。系統採集煙氣信息與環 保在線監測數據為同一數據源，脫硫設備運行信息「直採直送」，滿足信息有效性要求；系統 考核、結算電量信息來源於經過權威部門計量認證的吉林電網關口電量計量系統，滿足貿 易結算合法性要求；系統採用經國家信息安全部門檢測合格的有效隔離認證裝置，數據傳 輸採用專用調度數據網，滿足電力二次系統信息安全性要求。具備煙氣排放監測、脫硫裝置 運行考核和脫硫效率考核功能，為燃煤機組脫硫電量考核和結算提供基礎數據。
[0044]2.4電網能量管理系統、電網電量管理和併網燃煤機組脫硫監測主站分別配置獨 立GPS時鐘系統，廠站相應設備裝置校時方式具有較大差別。電網能量管理系統部分老舊 設備廠站採用主站發布時鐘校時方式，新建設備廠站採用獨立PS時鐘校時方式；電網電量 管理和併網燃煤機組脫硫監測系統考慮系統自動校時會對系統記錄曲線數據產生較大影 響，造成考核和結算較大偏差，均採用採用主站發布時鐘校時方式。
[0045]2.5吉林電網調度自動化設備時鐘監測系統分布在非實時控制區，通過防火牆裝 置可訪問分布在實時控制區的電網能量管理系統，並可直接訪問分布在非實時控制區的電 網電量管理和併網燃煤機組脫硫監測系統。
[0046]3.系統時鐘信息源獲取方案
[0047]3.1系統標準時鐘信息獲取:為實現設備時鐘信息準確分析，系統自身應具備準 確時鐘系統。系統通過網絡方式利用NTP技術，獲取GPS時鐘信息，並自動校對主機時鐘。
[0048]NTP (Network Time Protocol)是用來使計算機時間同步化的一種協議,它可以使 計算機對其伺服器或時鐘源(如石英鐘，GPS等等)做同步化，它可以提供高精準度的時間 校正(LAN上與標準間差小於I毫秒，WAN上幾十毫秒)，且可介由加密確認的方式來防止惡 毒的協議攻擊。
[0049]NTP提供準確時間，由GPS裝置提供準確的時間來源，這一時間應該是國際標準時 間UTC。時間按NTP伺服器的等級傳播。利用統計學的算法過濾來自不同伺服器的時間， 以選擇最佳的路徑和來源來校正主機時間。即使主機在長時間無法與某一時間伺服器相 聯繫的情況下，NTP服務依然有效運轉。為防止對時間伺服器的惡意破壞，NTP使用了識別 (Authentication)機制,檢查來對時的信息是否是真正來自所宣稱的伺服器並檢查資料的 返迴路徑，以提供對抗幹擾的保護機制。
[0050]3.2能量管理系統廠站裝置信息獲取:[0051]能量管理系統與廠站裝置通訊支持模擬專線和調度數據網絡兩種方式，系統獲取 廠站裝置時鐘信息可採用以下兩種傳統方式:
[0052]I)利用調度數據網絡通道，主站與廠站裝置建立數字通訊鏈路，通過 IEC870-5-104規約，獲取廠站裝置時鐘信息。此方式具有物理連接結構簡單、採集信息精 確、標準化程度高、維護簡單優點，但需修改廠站裝置參數、調試工作量大等問題；
[0053]2)利用模擬專線通道串行接口 RTX端信息「監聽」技術，同步獲取主站與廠站裝 置數字通訊信息，通過IEC870-5-101規約或CDT規約解析，獲取廠站裝置時鐘信息。此方 式具有廠站裝置參數不需改變、採集信息精確、標準化程度高優點，但存在物理連接結構復 雜、維護量大，調試工作量大等問題；
[0054]為克服傳統獲取廠站裝置時鐘信息方式帶來的問題，最大限度利用網絡資源，減 少系統影響，提高系統運行穩定性，系統採用「利用能量管理系統獲取廠站裝置SOE信息進 行解析，獲取非實時主站和廠站裝置對應時鐘信息」策略，實現能量管理系統廠站裝置時鐘 信息獲取。
[0055]3.3電量管理系統廠站裝置信息獲取:
[0056]電量管理系統與廠站裝置通訊支持調度數據網絡方式，系統分布在非實時控制 區，不具備遠程控制功能，允許遠程多主站訪問。利用調度數據網絡通道，主站與廠站裝置 建立數字通訊鏈路，通過IEC870-5-104規約，獲取廠站裝置時鐘信息。
[0057]此方式不需要修改廠站裝置參數，也不需要增加物理連線；同時，因系統數據採集 頻率低，數據傳輸量少，同屬非實時控制區，不會對主系統運行產生影響。方案具有物理連 接結構簡單、採集信息精確、標準化程度高、維護簡單優點等優點。
[0058]3.4併網燃煤機組脫硫系統廠站裝置信息獲取:
[0059]併網燃煤機組脫硫系統與廠站裝置通訊支持調度數據網絡方式，系統分布在非實 時控制區，不具備遠程控制功能，允許遠程多主站訪問。利用調度數據網絡通道，主站與廠 站裝置建立數字通訊鏈路，通過IEC870-5-104規約，獲取廠站裝置時鐘信息。
[0060]此方式不需要修改廠站裝置參數，也不需要增加物理連線；同時，因系統數據採集 頻率低，數據傳輸量少，同屬非實時控制區，不會對主系統運行產生影響。方案具有物理連 接結構簡單、採集信息精確、標準化程度高、維護簡單優點等優點。
【權利要求】
1.一種電網調度自動化設備時鐘監測系統，其特徵在於:包括數採伺服器、歷史數據 伺服器、PAS應用伺服器、數據鏡象伺服器、調度數據網絡、脫硫監測數據採集裝置，所述的 數採伺服器、歷史數據伺服器、PAS應用伺服器、數據鏡象伺服器通過數據線雙向數據傳輸 連接，且數採伺服器、歷史數據伺服器、PAS應用伺服器、數據鏡象伺服器構成電網能量和電 量管理系統；所述的脫硫監測數據採集裝置通過調度數據網絡與電網能量和電量管理系統 中的數採伺服器、歷史數據伺服器、PAS應用伺服器、數據鏡象伺服器雙向數據傳輸連接。
2.根據權利要求1所述的一種電網調度自動化設備時鐘監測系統，其特徵在於:所述 的脫硫監測數據採集裝置通過專線網絡與電網能量和電量管理系統中的數採伺服器、歷史 數據伺服器、PAS應用伺服器、數據鏡象伺服器雙向數據傳輸連接。
3.根據權利要求1所述的一種電網調度自動化設備時鐘監測系統，其特徵在於:所述 的脫硫監測數據採集裝置為自動化裝置安裝於變電站，脫硫監測數據採集裝置安裝於發電 廠。
【文檔編號】G05B19/418GK203455678SQ201320468173
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年8月1日 優先權日:2013年8月1日
【發明者】李育發, 範國英, 張繼國, 胡可為, 周玉光, 楊松, 蔣憲軍, 宋智, 李忠誠, 李勝邦, 徐清山, 王建龍 申請人:國網吉林省電力有限公司