紫金桥在发电厂SIS系统中的应用.doc

紫金桥实时数据库在发电厂SIS系统中的应用 一、前言随着计算机技术、网络技术和数据库技术的发展，在企业激烈竞争的条件下，要实现企业利益、员工利益和社会利益最大化，那么改造或抛弃传统的控制系统模式、设计新的高速高效和稳定的控制系统结构已成为必然趋势，或在原有系统中增加新的控制功能、新的控制方式及其它信息化渠道也已成当务之急。一言以蔽之，企业自动化及信息化建设是紧迫的,同时也是发展的必然趋势。纵观计算机技术的发展历程，从20世纪50年代至今，从以计算机技术为基础的各种企业信息技术应用系统到今天的企业技术信息系统、制造自动化系统、计算机控制系统、生产数据采集系统、计算机监测及控制系统、管理信息系统、质量信息系统、管理信息化系统，企业资源计划以及利用内、外联网的客户关系管理（CRM）、供应链管理（SCM）等等。从这个发展趋势来看，也就决定了企业自动化和信息化系统建设的必然性。生产数据采集系统是实现企业自动化和信息化建设的一部分，是建设中的关键，电厂SIS除了要有可靠的后台实时数据库外，保证数据的大批量处理，而且要有完备的容错机制，网络模型同时支持C/S和B/S方式。二、系统描述及结构SIS系统，主要获取工业现场各生产设备的数据并存储，绘制分析曲线和制作生产报表。数据采集系统是综合了设备接口技术、数据传输技术、数据处理技术、数据库技术、网络通讯技术和信息管理技术等的成果，是数据采集系统建立的坚实的理论基础。系统的组成主要包括：采集系统、上位机监控系统、下位机系统和系统通讯网络，下面分别做详细介绍。（1）上位机系统：上位机主机采用工业PC机，根据需要可以配备打印机和大屏幕监视器，数据库服务器及WEB服务器，根据系统需要还可以配置专门的采集站、操作员站、管理员站即将采集、操作和管理分离开来。上位机系统软件安装的主要是监控软件，它的主要功能是通过通信网络实现上位机与下位机间的数据传输，以及将下位机实时采集的数据进行各种处理，包括存入数据库、进行流图显示、历史趋势图和棒形图还有数据表的显示及各种要求的报表打印输出，用户还可以查看实时数据、查询历史数据、下发控制操作命令、查看及查询报警信息。通常上位机系统中含有系统管理员站、操作员站和工程师站等多种方式，某些要求比较高的系统常采用双网络系统、冗余系统和双机备用系统。（2）下位机系统：下位机指现场测控智能装置如DCS、PLC的功能，也可以是专用的RTU、智能仪表和智能控制器等。下位监控系统建设形成了不少模式，如DCS、PC+PLC模式，PC+单片机模式，全部进口的PC+RTU模式及混合模式等。下位机系统也包含了先进而复杂的通讯技术、数据处理技术，同时包含了多种不同的性能指标和标准。（3）系统通讯网络主要有无线通讯、有线通讯、载波通讯和光纤通讯。a.无线通讯：如微波、扩频通讯、卫星通讯、铱星通讯、超短波通讯、短波通讯、GSM、CDMA、双向无线寻呼等。b.有线通讯：如公共数据网的PSDNISDN和BISDN，和采用双绞线作为介质的自建有线网。c.光纤通讯：光纤通信以其高带宽，高抗干扰性在信息通讯中得到广泛应用。在数据采集系统中也已具备了应用条件。多数系统可采用如下结构设计： 系统结构图（4）采集系统采集系统分为服务器和客户端，服务器可采用RTDB来进行采集，主要功能有：工业现场实时数据采集，数据历史保存，报警数据的存储，客户端主要完成实时数据显示、历史数据查询、报表查询、报警信息查询、报警处理、故障排除、曲线和棒图绘制。电厂采集系统的可以与企业的MES等系统连接。如下图： 系统服务器软件可采用紫金桥实时数据库作为内核，客户端可采用紫金桥组态软件作为人机界面，根据电厂的实际需要，软件主要功能详细描述如下：数据库功能包括实时数据库、历史数据库。实时数据库保存的是从各个装置采集上来的实时数据，其数据在每次系统扫描周期之后被刷新一次，在实时数据库中可以保存模拟量、数字量、脉冲累计量、控制量、计算量、设定点控制输出等多种类型的量。对运行数据和开关状态进行实时监视和记录保存。数据库生成：系统管理人员可以方便地在工作站和服务器在线生成实时库和历史库。数据库查询：利用数据库查询程序，对实时数据分类检索，通过人机联系系统及相应的图表直观地反映，并根据需要随时存在外设内。实时数据的备份：实时数据库具有备份，一旦有实时数据库被破坏，可及时恢复运行(各机之间的备份)。历史数据库的采样周期可任意定义和修改。数据归档的定义和修改可以通过界面在线进行，不影响系统的运行。历史数据能方便地转移到磁盘、光盘等其他存贮介质上。历史数据库至少可保存三年。数据采集与监控可动态显示本热电站主接线图、断路器、刀闸、手车的位置及变位操作过程动态显示，被操作的设备（如断路器）的画面符号闪烁，以免误操作。可提供多种画面调用方式，在发生故障后有提示转入故障画面。以列表、棒图、趋势图的形式，以棒图、曲线图等显示电压、负荷等模拟量，显示各一次设备的P、Q、V、I、KWh、KVARh、f、OC等。历史数据可根据设备名、时间进行查询。对电压、电流、负荷、周波等进行越限监视与报警，并可人工修改限值事故跳闸监视、报警及画面热推事故追忆显示和打印对所有断路器进行遥控操作事故状态发出音响信号，预告不正常状态并发出音响信号报警处理报警包含声音报警、语音报警、打印报警、推画面报警等几种方式，可单独使用，也可组合使用，可在调度工作站实现，也可在其他工作站实现，并可根据工作站的职责范围有选择性地报警。事故时可自动调图，事项打印，声光或语音报警等。可根据RTU 发送的事故总信号，保护信号、相应模拟量或线路有关刀闸状态，区别事故信息与正常变位存档。报警在专门开辟的窗口位置；且能实时打印事件顺序记录；当越限告警时，可通过报警窗口显示，并可根据需要打印记录。报警类型包括：变位告警(含SOE)：系统发生遥信正常变位时，给出变位画面和文字提示，根据设定进行语音告警或打印记录。限告警：数据量越限时，数据变色，根据设定给出语音提示或打印记录。设定给出语音提示或打印记录。事故告警：系统发生事故时，给出强烈告警，推出光字牌或相关画面，给出文字提示，变位闪烁，语音提示，打印事故信息，启动事故追忆。工况告警：站内间隔级设备、数据通道、系统中服务器或工作站故障时，系统给出告警信息。事故追忆：当系统出现事故变位时，自动记录与其有关的遥测事故前后的值。处理功能遥测处理工程量变换：每个遥测量都有一个可在线修改的工程转换系数和偏移量，用于将原始数值转换成工程数值。越限报警：每个遥测量都有可以在线修改的值域上下限、合格值上下限、报警值上下限、上限、下下限、下限和报警死区，用于检查数据的合理性，给出报警，避免限值附近振荡报警。越限时间按时段记入历史数据库，并可取出生成统计表。模拟量人工置数。极值的计算：对遥测值(功率、电压、电流等)在定义的时间段内出现的最大值、最小值及其出现的时间和日期一同存入数据库，时间段可定义。零漂处理：可在线设定遥测量的残差值范围，在此范围内用零代替。数据滤波：规定数据的最大最小合法值，当数据超出范围时，视为不合格数据被滤掉。完成连续模拟量输出记录：遥测类曲线可设定采样密度。状态量的处理状态量定义：可在状态量定义窗口中在线定义其取反、变位报警、复位报警、报警类型、变位打印输出等。事故判断：根据事故总信号是否动作等判据，区分事故跳闸或人工拉闸，并给出相应的报警提示。人工置值：对于非实时采集的状态量，由人工处理，在MMI界面上用不同的颜色区分表示，系统自动记录操作事件。旁路转代：旁路开关替代运行时，所有与旁路开关有关的量一次对应到位。系统自动记录旁路替代操作事件。控制支持下述控制方式：选择返校执行、直接执行、批次控制和顺序控制。控制输出(遥控)主要有：对断路器分、合的操作、对补偿电容器投、切的操作、对有载调压变压器分接头的调节操作。遥控操作可在操作对象画面上进行，也可通过控制菜单或图标选择遥控点进行。权限限制：操作者输入口令，以确认是否具备操作权限，操作权限有效时间可人工设置。执行结果返回：RTU执行遥控命令，引起开关变位及事件发生，执行结果显示于后台，并打印记录。操作记录：操作人员姓名、操作时间、操作内容结果(状态量状态改变)等记录下来，存档于遥控遥调操作记录中，可分类检索显示、打印等。事件记录处理包括遥测类事项、遥信类事项、遥控类事项、周波类事项、通道类事项、操作类事项等。电网运行变化和调度操作等事件连同时标信息被系统记录下来，保存到历史数据库中(一年以上)。记录信息可以按日、月、厂站等检索显示、打印。事件发生时，系统及时显示、报警并跟踪打印。遥测类事项：遥测越限、恢复。时标由系统根据遥信属性生成变化事项，如开关的合、分，刀闸的合、分，保护的动作、复归等。时标由系统提供。系统还能接收由RTU 送来的带时标的SOE信息。遥控类事项：对象的选择、命令的返校信息、操作执行。事项中包含有操作人员的姓名等信息。时标由系统提供。通道类事项：通道数据中断、误码、仅有同步字、发送错误以及其状态的恢复等事项。时标由系统提供。事故追忆处理系统具有事故追忆能力；启动信号可以是实时采集的模拟量或状态量，也可以是计算模拟量或计算状态量。全网时钟统一对时，以毫秒级精度记录主要断路器和保护信号的动作顺序及动作时间，形成动作顺序表显示于CRT 上，并可打印或存入存贮介质中长期保存，帮助调度员判明事故的起因和断路器跳闸顺序。对重要的遥测量记录事故前后若干周期的量值，形成事故追忆表及显示画面，供分析事故时使用。人机会话功能具有图形无级缩放，画面导航，漫游和热点选择功能。画面调出时间及动态数据刷新时间符合电力部部颁标准。既有全景又有细节显示，在对图形放大、缩小时，自动按比例选择合适的平面显示。支持一机双屏显示，双屏能同时显示不同的画面内容，鼠标在双屏之间快速随意移动。可用鼠标或键盘选择厂站名、索引表、热点、热键等调图。曲线可局部放大、可用鼠标选中曲线族上的任意曲线，可拉开并使其上下移动。支持画面硬拷贝。画面的更新周期可由用户自己定义。画面显示类型各种类型的中文表格包括：索引目录表、电力系统实时数据表、越限工况显示表、事项顺序记录表、报警一览表、常用数据表、厂站设备参数表、静态信息表、备忘录等。系统支持12801024 分辨率和256 色显示，全图形方式。显示内容：实时采集、计算、系统估计和人工置入的各种电网动态及静态运行参数。如P、Q、I、U、电度量、开关和刀闸位、变压器档位、继电保护信息、时间、周波、模拟时钟、设备编号和汉字提示、控制和操作提示，异常和事故报警提示等。显示直观，操作方便。可一键调出主要画面，通过键盘或鼠标操作可调出任何画面。潮流方向用活动箭头或流水线表示。允许在线设置和修改画面。曲线图有人工置入的计划值曲线，当日的实时曲线、趋势曲线和历史曲线。任何遥测量和计算数值量都可以曲线的方式显示。电压、周波、负荷等常用曲线可方便地调出，同一画面中可以显示多幅曲线。能显示实时用电负荷、计划用电负荷及超欠值。可选择任意数据的历史曲线显示。能以棒图的方式显示任何实时遥测量。显示坐标可采用实际坐标或标么值，监视点站名、遥测值和上下限值可灵活设置显示方式，图形方式有多种填充方式的平面图和三维立体图。遥信变位可以自动推出相应的画面，变位遥信闪烁，越限量值用醒目的颜色表示。汉字提示与说明使用国标两级汉字库，汉字字型、大小均可选择。系统提供在线图表编辑工具，可对全部图表进行离线或在线编辑维护。编辑工具使用方便、界面友好，提供有丰富的电力系统专用符号，并可根据需要添加定义复杂符号。字符的字体、大小、位置可随意设定。具备块删除、复制、对齐等操作功能。打印功能包括图形、报表及事项打印。系统支持各种常用主流打印机，如EPSON与Hp 激光、喷墨、针式打印机。图形打印：人机会话工作站屏幕显示的任何画面都能打印，对于超出一屏的图形可选择压缩打印或分页打印。报表打印：系统生成的任何报表均可打印，设定特定的自动打印时间，并能召唤打印遥测量和电度量报表。事项打印：事故和越限发生时可自动打印相应的事项，也可事后打印历史事项，并能按厂站，时段等分类检索打印。系统安全措施安全性：系统根据用户类型(如调度员、遥控操作员、系统维护员、一般观看者等)限制其操作权限范围。所有的系统操作员根据需要被赋予某些特性，用以规定各级操作员对系统及各种业务活动的使用范围，如用户姓名、口令字、操作权限及操作范围等特性。操作员只有输入正确的特性，才能进入系统，保证系统的安全性。对每个操作员都有口令字控制，以限定各个不同操作员的操作权限和范围，在执行操作、修改、保存时进行口令字检查，防止无关人员误操作。根据需要各类用户分配相应的用户权限，由系统管理员负责增删用户和用户权限分配以及用户最初的口令设置。运行监视系统对站内设备进行自动监视，判断设备运行状况，并可统计打印以上状态的累计时间和次数；故障时能自动报警。主站系统能进行诊断，并具有远方诊断和主站系统能进行诊断，并具有远方诊断和维护功能。在线维护功能各种类型的画面报表的在线编辑功能。前景数据的画面报表的在线编辑功能。数据库部分内容的在线修改。部分运行参数及限制值的在线设置，状态修改。系统自诊断和自恢复计算机监控系统能在线诊断各种软件、硬件的运行