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1、水电站计算机监控系统可靠性设计0、前言随着计算机技术、自动化技术的快速发展，水电站采用计算机系统实现综合自动化日益广泛。电站的安全可靠生产对计算机监控系统提出了严格要求，一旦发生故障，系统必须具有故障自动检测和安全保护等功能，另外，还应通过各种手段尽可能地缩短修复时间。因此，为实现水电站计算机监控系统的安全、可靠运行，其可靠性设计工作相当重要。系统级在系统的整体设计时包括了水电站计算机监控系统的可靠性设计，合理的系统结构是保证系统可靠的前提。根据中小型电站的实际情况，水电站计算机监控系统应遵循工业控制标准，采用分层分布式结构和模块化设计来保证系统的可靠性。水电站计算机监控系统采取分层分布式（D
2、CS）结构，如图1所示，由上位工控机主站（IPC）和下位机测量控制系统（LCU）两个层次组成，上位机与下位机之间通过智能通讯设备进行数据交换。在功能上系统可划分为多个独立的单元（LCU），每个单元功能单一，可靠性高。 由于系统上位机与各下位机均有独自的CPU，它们均可独立运行，下位机各单元之间也可独立工作，互不干扰。当某一设备出现故障时，不会使系统全面崩溃。这种结构上的分散意味着控制的分散、供电的分散及干扰的分散，因此能从根本上分散影响可靠性的外部因素，从而保证系统能达到很高的可靠性。另外，DCS结构还可以使数据就地处理，减少通讯开销，增加了数据的安全性。 (2)冗余配置水电站计算机监控系统采
3、取冗余技术来保证系统的可靠性。DCS结构对系统单元的冗余配置不但容易实现，而且可以突出重点，减少不必要的冗余。比如机组、主变保护就采用带双CPU的冗余保护系统；机组的负荷调节控制采取上位机自动调节、下位机拨码自动调节和手动调节等多重冗余，在计算机监控系统本身出现故障时，可以通过调速器和励磁系统的手动冗余功能实现正常发电，有效地保证系统的可靠、持续运行。 (3)独立的供电系统在系统设计上，水电站计算机监控系统采用独立的供电系统，即采用在线式的不间断电源（UPS）供电。由于UPS内部的稳压和逆变隔离作用，不但减少电网及其它电站设备对控制系统的影响，同时使监控系统在电路上形成独立回路，可以保证一点接
4、地，降低了不等电位干扰。2、系统硬件水电站计算机监控系统的DCS结构从可靠性逻辑角度来看，是系统设备单元通过串联、并联、冗余等方式构成的，因此必须提高设备单元的可靠性。影响系统单元的可靠性有许多外部因素，如环境温度、湿度、灰尘、电源波动、电磁干扰、电气冲击、机械振动、水汽腐蚀等等；同时元件老化、电路开路、短路等内部因素也对系统可靠性有很大影响。因此，采取了如下措施。(1)选择高品质设备采用高质量的产品，如采用IS09001质量标准体系的设备，以保证设备的高品质和高可靠性。比如，系统上位机采用工业控制计算机，下位机的PLC可采用日本OMRON产品，智能电参数仪可采用加拿大的3720ACM，从而保
5、证了系统设备的可信度和可靠(2)隔离技术为克服外围系统对监控系统设备的影响，在电站监控系统中，比较多地采用隔离技术，如常见的输入输出采用中间继电器。系统还采用了光电隔离技术，如在电度表脉冲输出回路，采用光电耦合隔离，同时抬高输出信号电压，使回路具备更高的抗干扰性能。(3)吸收电路水电站控制系统需要大量的开关量，采用中间继电器输入输出。由于继电器是电感性元件，继电器的分合会造成很大的电磁干扰，因此，可在继电器两端采用RCD吸收回路，或简单地采用二极管钳位电路（如图2所示）。当开关K闭合时，线圈L流过电流为iL=Vcc/R；当开关K由闭合至断开时，若无二极管D，电流iL不能形成续流回路，线圈储藏的
6、电能会转化为高压电势，即B点电压很低，或UAB极高，不仅会损坏开关，而且将产生很强的电磁干扰，通过电源回路串入其它控制设备。加入二极管D则起到iL的续流作用，开关K两端的电压被钳位在Vcc，B点电压基本保持在零电位（续流时B点电压为二极管的正向导通压降约-0.7V），有效地抑制了iL产生的负压对电源的干扰，降低了电磁开关分合对其它输入输出信号的影响。 图2 二极管续流吸收回路 (4)采用电流环输入由于系统的模拟量测量距离较远，如上下游水位、蜗壳压力等，信号传输的距离损耗就不能忽视。如果采用电压输入，线路损耗较大，并且容易受感应电压的干扰。系统采用420mA的电流环输入，就能克服以上弊端，而且传
7、输距离可以大大加长。 (5)重要传输线采取屏蔽电缆、辫子线电厂是电磁干扰十分严重的场所，在I/O口，尽量提高信号的电位，但计算机通讯线路一般采用5V的弱信号。为使信号传输可靠，应采用屏蔽电缆或辫子线，并且在布置上尽量与强电信号分开，尽量避免平行相邻走线。一方面使各自信号可靠传输，另一方面减少互相干扰。 (6)防雷措施水电站分布在山区，雷击严重，系统在计算机通讯接口上应加抑制二极管等防雷措施，保证系统的安全性和可靠性。3、系统软件系统软件的可靠性设计具有两重含义，一方面，它具有普通软件系统的共有的可靠性问题；另一方面，控制软件又与硬件结构有关。因此，系统采取了如下可靠性设计。 (1)采用组态软件
8、形式由软件设计的经验表明，软件故障的绝大多数由程序代码错误而非数据错误引起的。因此，采取模块化软件设计，形成固定的、可靠的软件模块，再根据现场的不同需要，设置相应的数据文件生成相应软件的方法，即组态软件。这样可以最大限度地排除软件错误，克服人为因素，实现模块化、标准化，从而大大提高了软件的可靠性。 (2)容错设计在监控软件中加入自动出错处理，过滤操作员的错误输入，自动恢复系统级错误，保证软件系统的持续运行。通过设置错误陷阱，自动捕捉错误，可以自动报告和排错提示，极大地提高了可靠性和纠错能力。 (3)软件滤波系统输入输出端进行接点信号的防抖动处理，对模拟量的数字滤波，常见的有平均法、加权法。 (
9、4)逻辑闭锁，限值闭锁闭锁是防止误操作、过操作的十分有效的方法。如控制调节输出采取水轮机导叶开度闭锁和有功、无功值上下限闭锁，以保证系统的安全可靠运行。在控制输出、修改重要参数等处，软件采取操作口令、操作对象号及操作确认等多重闭锁，以防止误操作。 (5)优先级设置 监控系统设计时对实时性要求很高，为确保系统的及时响应与重要事件的可靠处理，将软件功能模块设置优先级别，如打印工作放在后台运行，定时存储数据采用时间中断。除了模块级别的优先级别设置外，对优先级别较高的数据通讯又采取了加权循环扫描通讯法。即在单位时间内，重要的信息分配更多次数的通讯，比如执行控制、状态量采样的PLC通讯，其通讯权级就比模
10、块显示屏的刷新通讯要高。另一方面，通讯速率越低，通讯的误码率越低。因此，根据设备对实时性的不同要求（或设备通讯的不同优先级别），采取不同的通讯速率，如温度量的采样通讯速率可设置慢一些，而PLC、ACM等测量、控制单元采样的通讯速率快一些，使系统能快速捕捉信号的变化。在满足实时性的同时，采取合适的通讯速率来保证数据通讯的可靠性要求。 (6)设备运行状态的自动检测系统软件能根据设备对上位机通讯命令的不同反应（包括无反应），实时检测设备运行的状态。一旦设备通讯不正常，系统能直观地报告发生的故障，并自动初始化通讯链接，力图恢复正常，以确保系统安全持续运行。另一方面，各个智能设备单元软件带自检功能，能自
11、动检测设备的运行情况，并通过通讯口报告设备自检情况，从而保证了系统的安全运行。 (7)数据保护处理针对系统突然停机、冷热启动或时间改动对数据库造成的破坏、遗失等情况，应采取实时数据备份、安全性检查等保护措施。一旦系统重新运行，系统首先自动读取保护信息，修补数据库，以便系统可靠运行。什么是GPS全球定位系统(GPS)是本世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统 。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、 全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成。经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全
12、球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。全球定位系统由三部分构成：(1)地面控制部分，由主控站(负责管理、协调整个地面控制系统的 工作)、地面天线(在主控站的控制下，向卫星注入寻电文)、监测站(数据自动收集中心)和通讯辅助系统(数据传输)组成；(2)空间部分，由24颗卫星组成，分布在6个道平面上；(3)用户装置部分， 主要由GPS接收机和卫星天线组成。全球定位系统的主要特点：(1)全天候；(2) 全球覆盖；(3)三维定速定时高精度；(4)快速省时高效率：(5)应用广泛多功能。全球定位系统的主要用途：(1)陆地应用，主要包括车辆导航、应急反应、大气物理观测、地球物理资源勘探、工程测量
13、、变形监测、地壳运动监测、 市政规划控制等；(2)海洋应用，包括远洋船最佳航程航线测定、船只实时调度与导航、海洋救援、海洋探宝、水文地质测量以及海洋平台定位、海平面升降监测等；(3)航空航天应用，包括飞机导航、航空遥 感姿态控制、低轨卫星定轨、导弹制导、航空救援和载人航天器防护探测等。GPS卫星接收机种类很多，根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型；根据用途分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式。经过20余年的实践证明，GPS系统是一个高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和定时的多功能系统。 GPS技术已经发展成为多领域、多模式、多用途、多机型的国际性高新技术产业。GPS原
14、理24颗GPS卫星在离地面1万2千公里的高空上，以12小时的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。由于卫星的位置精确可知，在GPS观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置(X,Y,Z)。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。事实上，接收机往往可以锁住4颗以上的卫星，这时，接收机可按卫星的星座分布分成若干组，每组4颗，然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位，
15、从而提高精度。由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差，大气对流层、电离层对信号的影响，以及人为的SA保护政策，使得民用GPS的定位精度只有100米。为提高定位精度，普遍采用差分GPS(DGPS)技术，建立基准站(差分台)进行GPS观测，利用已知的基准站精确坐标，与观测值进行比较，从而得出一修正数，并对外发布。接收机收到该修正数后，与自身的观测值进行比较，消去大部分误差，得到一个比较准确的位置。实验表明，利用差分GPS，定位精度可提高到5米。GPS前景由于GPS技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点，作为先进的测量手段和新的生产力，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。随着冷
16、战结束和全球经济的蓬勃发展，美国政府宣布2000年至2006期间，在保证美国国家安全不受威胁的前提下，取消SA政策，GPS民用信号精度在全球范围内得到改善，利用C/A码进行单点定位的精度由100米提高到20米，这将进一步推动GPS技术的应用，提高生产力、作业效率、科学水平以及人们的生活质量，刺激GPS市场的增长。据有关专家预测，在美国，单单是汽车GPS导航系统，2000年后的市场将达到30亿美元，而在我国，汽车导航的市场也将达到50亿元人民币。可见，GPS技术市场的应用前景非常可观。全球定位系统由三部分构成：(1)地面控制部分，由主控站(负责管理、协调整个地面控制系统的 工作)、地面天线(在主
17、控站的控制下，向卫星注入寻电文)、监测站(数据自动收集中心)和通讯辅助系统(数据传输)组成；(2)空间部分，由24颗卫星组成，分布在6个道平面上；(3)用户装置部分， 主要由GPS接收机和卫星天线组成。全球定位系统的主要特点：(1)全天候；(2) 全球覆盖；(3)三维定速定时高精度；(4)快速省时高效率：(5)应用广泛多功能。全球定位系统的主要用途：(1)陆地应用，主要包括车辆导航、应急反应、大气物理观测、地球物理资源勘探、工程测量、变形监测、地壳运动监测、 市政规划控制等；(2)海洋应用，包括远洋船最佳航程航线测定、船只实时调度与导航、海洋救援、海洋探宝、水文地质测量以及海洋平台定位、海平面
18、升降监测等；(3)航空航天应用，包括飞机导航、航空遥 感姿态控制、低轨卫星定轨、导弹制导、航空救援和载人航天器防护探测等。GPS卫星接收机种类很多，根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型；根据用途分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式。经过20余年的实践证明，GPS系统是一个高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和定时的多功能系统。 GPS技术已经发展成为多领域、多模式、多用途、多机型的国际性高新技术产业。GPS原理24颗GPS卫星在离地面1万2千公里的高空上，以12小时的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。由于卫星的位置精确可
19、知，在GPS观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置(X,Y,Z)。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。事实上，接收机往往可以锁住4颗以上的卫星，这时，接收机可按卫星的星座分布分成若干组，每组4颗，然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位，从而提高精度。由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差，大气对流层、电离层对信号的影响，以及人为的SA保护政策，使得民用GPS的定位精度只有100米。为提高定位精度，普遍
20、采用差分GPS(DGPS)技术，建立基准站(差分台)进行GPS观测，利用已知的基准站精确坐标，与观测值进行比较，从而得出一修正数，并对外发布。接收机收到该修正数后，与自身的观测值进行比较，消去大部分误差，得到一个比较准确的位置。实验表明，利用差分GPS，定位精度可提高到5米。GPS前景由于GPS技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点，作为先进的测量手段和新的生产力，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。随着冷战结束和全球经济的蓬勃发展，美国政府宣布2000年至2006期间，在保证美国国家安全不受威胁的前提下，取消SA政策，GPS民用信号精度在全球范围内得到改善，利用C/
21、A码进行单点定位的精度由100米提高到20米，这将进一步推动GPS技术的应用，提高生产力、作业效率、科学水平以及人们的生活质量，刺激GPS市场的增长。据有关专家预测，在美国，单单是汽车GPS导航系统，2000年后的市场将达到30亿美元，而在我国，汽车导航的市场也将达到50亿元人民币。可见，GPS技术市场的应用前景非常可观。GPS的定位原理GPS的定位是利用卫星基本三角定位原理，GPS接收装置以测量无线电信号的传输时间来量测距离，以距离来判定卫星在太空中的位置，这是一种高轨道与精密定位的 观测方式。假设卫星在11,000英哩高处，测量我们的距离，首先以11,000英哩为半径，以此卫星为圆心画一圆
22、，而我们位置正处于球面上。再假设第二颗卫星距离我们12,000英哩，而我们正处于这二颗球所交集的圆周上。现在我们再以第三颗卫星做精密定位，假设高度13,000 英哩，我们即可进一步缩小范围到二点位置上，但其中一点为非我们所在的位置极有可能在太空中的某一点，因此，我们舍弃这一点参考点，选择另一点为位置参考点。 如果要获得更精确的定位，则必定要再测量第四个颗卫星，从基本物理的观念上来说，以讯号传输的时间乘以速度即是我们与卫星的距离，我们将此测得的距离称为虚拟距离，在GPS的测量上，我们测的是无线信号，速度几乎达18万6千英哩/Sec的光速，而时间却短的惊人，甚至只要0.06秒，时间的测量需要二个不
23、同的时表，一个时表装置于卫星上以记录无线电信号传送的时间，另一个时表则装置在接收器上，用以记录无线电信号接收的时间，虽然卫星传送信号至接收器的时间极短，但时间上并不同步，假设卫星与接收器同时发出声音给我们，我们会听到二种不同的声音，这是因为卫星从 11,000英哩远的地方传来，所以会有延迟的时间，因此，我们可以延迟接收器的时间，从此延迟的时间速度，就是接收器到卫星的距离，此即为GPS 的基本定位原理。在一般状况下，卫星传送伪乱码(Psendo Random Code.) 信号，伪乱码是GPS最基本的部份，其实它是最复杂的，它是一串 0 与 1 的脉冲讯号，由于他是如此复杂，以致于看起来像杂乱的
24、讯号一般，这也就是我们称为伪乱码的原因。 为什么要将编码设计如此复杂呢?让我们为您说明如下: 复杂的格式能让我们确定接收器所得的讯号并不会碰巧与一些不相干的讯号同步，也就是说这种复杂的讯号格式不可能与存在于大自然中的杂散讯号相同，每个卫星都有其独一无二的伪乱码(PRC)，此种编码方式才不致与其它讯号相混淆，事实上，PRC也给了美国国防部 (DoD)控制此系统的方法，而为什么将PRC设计的如此复杂还有一个重要的原因，就是为了使GPS变得更经济，这种码利用信息论放大GPS讯号，而不需要如同电视天线般的大碟天线来接收卫星讯号，您可能好奇为什么电视天线不也如此设计，来舍弃这种大碟天线呢?其中的原因便在
25、于速度。 一般而言，GPS卫星传送两种频率的载波 L1 (Link 1) 载波的频率为1575.42 MHZ，L2 (Link 2) 载波的频率为1227.60MHZ。 这两种载波可修正电离层迟滞效应的误差，在载波上除了状态讯息之外，并调制了 2个供定时的伪乱码(PRC): 1. C/A码 (Coarse Acqusition Code)，频率为 1.023 MHZ，仅在L1载波上作调变，每1023位重复一次，以 1 MHZ 的资料作调度，提供给一般民间使用。但基于国家安全的考量，美国国防部刻意以无线电讯号干扰卫星上的原子钟，并宣告一些不准确的轨道参数来造成定位误差。这即是所谓的SA (Sel
26、ective Availability)效应。 2.P码 (Precise Code)，频率为10.23MHZ，每七天重复一次可同时采用L1及L2载波变，主要提供军事用途P码的频率大约是C/A码的10倍不但更为精确，也更不易被干扰，另外美国国防部增加了一种 A.S.码 (Anti - Spoofing)，以将 P码加密之后转换成 Y码，一般用户无法译码，因此必须加装译码器，才可取得较高精度的观测量，况使用P(Y) 码必须经过相关单位的核准，因此，这种伪乱码大部份只提供军方来使用，现在美国也发展展频技术，将可防止各种讯号的干扰。 GPS的精度GPS 所使用的精度可分为标准定位精度(SPS)及精密
27、定位精度(PPS)二种: 1.标准定位精度(Standard Position System，简称SPS) 使用C/A码来定位观测，通常可达100m之内的误差，这是在SA(Selective Availability)开启状态之下，当SA关闭时，此差可降至30m左右，这是由于自然界中存在着许多差的因素,为了提高GPS的精度，我们可利用差分定位(Differential GPS)技术来做校正，通常精度可到2m至5m左右，甚至可达到次米级单位的程度。2.精密定位精度(Precis Position System，简称PPS) 要达到PPS的精密定位精度，则必须使用P(Y)码才可达到，一般而言，PP
28、S在水平方向通常可达到15m左右的精度,在垂直方向可达25m的精度，但由于P(Y)码取得不易，因此，目前要做精度定位观测，大多数使用者仍以C/A码配合DGPS来使用。 上述我们谈到，影响精度的原因是由于讯号在传送过程中，会受到自然界中各物质媒介的干扰，因此，我们在计算精度时，必须考虑这些干扰因素，接着我再为您做一些自然界中干扰误差的介绍: 1.大气层上的延迟误差 当GPS讯号经过电离层(Ionosphere)上一些带电性的粒子及对流层(Troposphere)上的水汽时，讯号便会产生角度的偏离而产生迟滞的现象。 2.多路径讯号传送误差 (Multipath Error) GPS讯号传送并非从卫
29、星上直接到达地面接收器，在到达接收器时，通常会经过各种地面物质的反射，因此会有一种讯号多复位位的叠合误差，这种情形就类似您有时在电视上会看到影像重叠不合的鬼影现象，即是此种误差效应的影响。 3.卫星时表误差 (Ephemeris Error) 即使卫星是非常的精密复杂，它可以计算出一些极微小的讯息信息，如原子钟(Cesium) 即是如此一个精准的装置，但是精准并不代表完美，因此仍会有一些微小的误差产生，即使卫星的定位会持续的被监控着，但并不是每一秒都处于被监视的状态之中，这期间一旦有微小的定位误差或卫星星历的误差产生，便会影响到接受器在定位计算时的准确性。 4.几何精度稀释（Geometric
30、 Dilution of Precision，简称GDOP） 几何精度稀释听起来相当的复杂抽象，其实它的原理非常的简单，在上述我们所提到的，一个接收器可以在同一时间得到许多颗卫星定位信息，但在精密定位上，只要四颗卫星讯号即已足够了，一个好的接收器便可判断如何在这些卫星讯号当中去撷取较可靠的讯号来计算，如果接收器所选取的讯号当中，有二颗卫星距离甚近，二颗卫星讯号在角度较小的地方会有一个重叠的区域产生，随着距离愈近，此区域便愈大，影响精度的误差亦愈大。如果选取的卫星彼此相距有一段距离，则讯号相交之处便较为明确，误差当然就缩减了不少。DGPS 原理目前 GPS 系统提供的定位精度是优于 10 米，而
31、为得到更高的定位精度，我们通常采用差分 GPS 技术：将一台 GPS 接收机安置在基准站上进行观测。根据基准站已知精密坐标，计算出基准站到卫星的距离改正数，并由基准站实时将这一数据发送出去。用户接收机在进行 GPS 观测的同时，也接收到基准站发出的改正数，并对其定位结果进行改正，从而提高定位精度。 差分 GPS 分为两大类：伪距差分和载波相位差分。 1 伪距差分原理 这是应用最广的一种差分。在基准站上，观测所有卫星，根据基准站已知坐标和各卫星的坐标，求出每颗卫星每一时刻到基准站的真实距离。再与测得的伪距比较，得出伪距改正数，将其传输至用户接收机，提高定位精度。 这种差分，能得到米级定位精度，如
32、沿海广泛使用的“信标差分”。 2 载波相位差分原理 载波相位差分技术又称 RTK （ Real Time Kinematic ）技术，是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。即是将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。 载波相位差分可使定位精度达到厘米级。大量应用于动态需要高精度位置的领域 。近年来，江苏电网一次系统发展迅速，为进一步提高电网安全、经济、优质运行，ems(能量管理系统)应用软件基本功能在省、地调的应用和推广，实现电网调度从经验型向分析型转变，对电网实时信息在数据量、实时性、准确性等方面提出了更高的要求，传统的远动信息传输方式与应用之间的矛盾日益突出。江苏电力
33、数据网络是在高可靠性的光纤传输通道上建立宽带、高性能、综合多种业务的网络，为省地调scada(监视控制与数据采集)/ems联网实现实时数据高速交换提供良好的网络平台。 tase.2(远动应用服务元素#2)协议，亦称iccp(控制中心间通信协议 )，是由iec(国际电工委员会)确定的电力自动化系统之间信息共享的标准协议。利用江苏电力数据网，采用tase.2协议实现省地调scada/ems间实时信息传输，成为一种必然选择。 1 信息传输模式 电网调度技术发展需要更多、更快、更准的一次系统信息，通信技术发展为此类信息的传输提供了强有力的基础。这一切最终将体现于厂站与主站之间，主站与主站之间的信息传输
34、模式。目前，江苏电网scada信息采用传统远动模式和网络通信模式两种模式进行传输。1.1 传统远动模式 传统远动模式是：发送方将要传输的信息调制成模拟信号，通过专用通道发送到目的地；接收方将模拟信号解调为数字信号。这种方式曾经极大地促进了调度自动化系统的发展，成为scada/ems、dms(配网管理系统)、厂站监控系统、rtu(远程终端单元)间信息传输的主要手段，至今基于传统远动模式的信息传输仍然在调度系统中占主流地位。但随着网络通信速度的提高，这种方式的不合理性日益显露，已不能满足调度部门应用功能的需要，一定程度上阻碍了调度自动化的发展。传统远动模式主要缺陷是： (1) 传输数量受限制； (
35、2) 路通道只能实现单方向信息传输，2个系统间信息互访至少需要2路通道； (3) 通常采用在通信两端附加低速调制解调器的方式接入，无法合理利用高速网络。1.2 网络通信模式 鉴于传统远动模式的上述缺陷，网络通信模式的信息传输应运而生。最简单的做法是通信双方为通信制定一个应用协议，然后各自在ems上增加一个通信程序。但由于这种协议的非标准性，市场研发可能性较小。 为解决这一矛盾，国际电工委员会制定了一系列应用层网络协议，tase.2协议就是其中的代表。采用tase.2协议作为ems间通信协议有以下优势。 (1) 易于实现多点通信，而无须增加硬件开销 (2) 使用标准协议，节省软件投资 由于各种系
36、统采用的远动规约和网络协议多有不同，造成在不同的ems间或ems与厂站监控系统间通信时，通信软件种类繁多，软件调试较为复杂。采用和推广标准协议是解决此类问题的根本途径。 (3) 共享信息数量不再受限制 随着电网规模的扩展，ems间通信的信息数量与日俱增，常用远动规约对通信信息数量有限制，已不能满足应用的需求。而tase.2协议对传输量不作任何限制。 (4) 充分利用网络资源，提高信息传送速度通过modem调制的信号传送速度非常有限，通常为几百波特到几千波特不等，即使网络速度再高，通信速度也提高不了。而tase.2协议基于tcp/ip协议或osi协议，通信速度由网络速度决定，江苏电力数据网的建成
37、已为使用tase.2协议应用提供了一个良好的网络环境。(5) 是获取更详细内网信息的手段 以前由于通信方式的限制，各级调度获取的厂站信息不尽相同。如：地调采集了较为详细的实时信息；省调要有功、无功、开关，不再要电流、刀闸信息；网调只要大电厂和重要线路的信息。随着电网调度从经验型到分析型过渡，各级调度都希望得到尽可能详细的电网实时信息。tase.2协议的引入，将简单的实现这一要求。 (6) 成为解决获取外网信息的有力工具 科技发展带来观念更新，现在省地调不仅对自己管辖范围内电网信息的准确性和实时性要求日益提高，对外网的实时信息也很关心，特别是网络分析级应用软件的逐步普及和实用化，这种需求日趋强烈
38、。如何让江苏13个地调中任何一个都能获取其他12个地区的实时信息，这在以前意味着一项庞大的工程、巨额的投资、和令人生畏的维护量。使用tase.2协议，这些担心将不复存在。2 江苏电网tase.2协议的实现 江苏电网tase.2协议研究起步于1999年底，2000年5月利用江苏电力广域网，在江苏省调、南京地调、扬州地调scada/ems间开展了基于tase.2协议实时信息网络通信的试点工作，并投入试运行。2001年，在试点工作的基础上完善了tase.2通信软件，制定实时信息网络通信的管理规定，规范了网络接入方式，统一了tase.2命名规则。江苏电力数据网建成后，在全省得到了推广和应用。2.1 e
39、ms与tase.2的接口 江苏省地调ems有open2000、sd6000、wnt-8000、rd-800、ies-500多种型号，为实现不同ems互联，在遵循tase.2协议标准的前提下，可依据各自系统的开放性程度不同采用不同的接入方案，即嵌入式和外挂式1。 嵌入式要求ems从内核上支持tase.2协议的实时信息网络通信，因此与南瑞电网公司合作，在open2000系统增加了网络通信前置机。网络通信机tase.2服务程序对内使用ems的数据接口、网络接口、图形接口，作为ems的一个应用。利用open2000系统数据库描述tase.2协议中控制中心、联接、双边协议、访问控制等基本概念，定义数据值
40、、数据集、传输集等基本对象，对外实现tase.2的服务和控制。由于实现了tase.2服务与ems的一体化设计，tase.2服务存取ems数据效率高，人机界面友好，运行维护方便。 外挂式适用于开放性差或得不到厂商技术支持的ems。tase.2服务机与ems相对独立，通过双方约定的协议实现ems的数据交换。外挂式易于实现，但数据交换效率低，信息维护工作量较大。外挂式仅作为一种过渡接入方案，在ems升级更新时应考虑计算机网络通信的支持。2.2 双虚拟控制中心 为了保证实时数据网络通信的可靠性，避免由于单服务机软硬件故障带来的tase.2服务的中断，引入双虚拟控制中心概念，实现了tase.2服务主备机
41、制MCT-5000小型水电站计算机综合监控台专为小型水电站的综合自动化监控而研制开发的。监控台以工控机、PLC为核心组成网络总线分布式监控系统，集中组装于监控台成为一体化的综合监控装置。可以完成水电站的全部运行监视，开、停机，并网及各断路器的开、合等生产过程的控制操作；发电机组、变压器及线路的维护；报警、打印登录及远方通讯等功能。还具有机组的励磁调节器及调速器的功能。设有简易监控台及计算机键盘操作两种方式，以提高可靠性和适应发电调试及运行初期的过渡阶段。MCT-5000型最合适容量为4006000kW的水电站使用。6000kW以上的水电站只要将励磁调节器和调速器功能独立出来即可。1.数据采集和
42、处理:全厂生产过程模拟量、开关量的采集、数据更新、有功及电度计算、越限报警和打印登录。2.运行监视：由CRT屏幕画面对全厂主要设备的运行参数及状态进行动态监视。故障时自动推出画面、报警闪光和变色。3.生产过程操作：开、停机及各种工况转换、同期并网及断路器的分、合、有功、无功的给定等。4.保护： 发电机保护、水轮机保护、10KV线路保护5.报警：自动推出画面、电笛声或电铃声、闪光、变色、打印登录。6.调节器、调速器功能：励磁调节器的全部功能；调速器的调节全部功能。7.自诊断功能：实现监控系统的在线自诊断。8.通讯功能：预留远程通讯接口。SUP 7998 CSCS系列中小型水电站计算机监控系统 C
43、SCS系列中、小型水电站计算机监控系统，具有实现对电站运行进行测量、监视、控制、调节、计算及远动等功能。采用分层分布的计算机网络系统和按对象或功能设置的LCU单元。主要用于100MW以下中、小型水电站无人（少人）值班监控系统。SUP 8100 高压断路器机械特性在线监测系统本成果由计算机进行信号采集、控制和数据处理，构成集控一体化智能系统，对运行中的高压断路器的机械操作特性进行实时在线监测，获得操作特性曲线、操作电压、操作时间、线圈带电时间、刚分（刚合）速度等特征量，并进而诊断断路器的机械状态，为设备的安全运行和适时状态维修提供指导。SUP 8102 电力系统暂态谐波在线监测系统该系统在硬、软
44、件设计上解决和实现了微量暂态谐波信号的识别、捕获和信号的触发，同时用快速傅里叶变换实现了高达20次的谐波幅值、相位、功率及波形畸变率分析和有效值统计，解决了电力系统现场复杂电磁干扰背景下的电磁兼容问题。仪器具有谐波超限报警、历史记录查阅、波形和数据打印及打印预览、与MIS系统联网等多项功能。已投入220kV变电站运行。 SUP 8373 JNK型计算机能源监控和管理系统。本系统特点是：1.稳定性极好，长期工作稳定可靠，满足能源监控系统的首要要求；2.系统功能齐全完善，配备功能软件丰富，防错操作特性好，操作使用方便；3.一要多用。主计算机可脱离系统离线使用，不影响实时数据采集，发挥一机多用功能；
45、4.组合灵活，通用性质好。5.本系统投资低，因节能产生的经济效益可保证工厂在几年内收回系统的投资。SUP 8380 水电站微机监测系统。本系统由工控要、数据采集器（RTU）、可编程控制器（PLC）、温度巡检仪等构成的水电站微机网络监测系统硬件环境，有C语言开发的监测软件可在DOS与Windows环境下运行。功能是：采用实时多任务操作处理方式，定时采集各种设备信息和状态，在显示器上以图文并茂方式实时显示电站、电气设备运行流程与参数。SUP 8396 大坝监测数据处理、分析及反馈系统 。本系统采用最新编程技术，可对大坝内的应力、应变、变形、裂缝、缝面开度、渗压、渗透量等进行观测、数据处理，分析及反
46、馈，国文并茂，操作界面好，可用于大、中、小型水利水电工程监测数据分析及反馈。已应用于普定RCC拱坝施工期运行期监测数据分析及反馈。 SUP 8403 生产车间分布式微机监控管理系统SPCCS 。本系统以某厂铸造生产车间引进设备DISA垂直分型无箱射压造型用砂为对象，以OMRON C200H可编程控制器、微机、型砂水份控制仪、电子称、料位传感器等组成分布式微机监控管理系统，实现型砂处理逻辑顺序控制、故障诊断报警、型砂水份控制等功能，并通过LK201、RS-232C异步通讯适配器构成网络系统。通过验收，达到国内先进水平。SUP 9657 ZD-BH128系列多功能环境监控联网系统 。该系统一开始是
47、根据邮电局机房的无人值守要求提出来的，目前已经发展成为128I型、128II型多个成熟产品的128系列。主要的技术特点是：有多级网络结构，每一级网各中有多个控制中心，可以实现视频图像的远程传输、网络切换、防火、防盗、报警联动、门禁联网等。 SUP 10755 LSJ-III通用型公路收费监控管理系统本系统特性：1.全面自动监控功能；2.密码授权分级别查询功能；3.断电自动保护功；4.在排除外界人为介入功能。 拟转让合作。SUP 2479 多信道共用通信与报警系统系统把车辆报警技术与集群通信技术相结合，构成了一个多信道共用通信与报警系统。采用了先进的单片机分布控制技术，实现了程控化、模块化，保证
48、了系统单元设备的互换性与扩充性，使系统功能更改方便，并实现了动态信令信道、遇忙排队回叫和无线控制单元故障检测等特殊功能。技术上处于国内领先地位，已达到90年代国际同类系统水平。 SUP 10386 自来水行业制水过程微机监控网系统系统采用三计算机网络拓朴结构。低层（车间级）采用PLC进行现场监控，中层（水厂级）采用微机进行本厂生产管理，与低层间通过HOSTLINK网络通讯。高层（公司级）采用微机远程网络对全市（县）供水情况进行全面监控。功能有：1所辖范围内各种数据监测。2趋势图示。3报表汇总。4设备事件记录查询。5专家系统用于生产控制。 SUP 958 锅炉炉膛火焰数字图像处理与诊断系统该系统即可监测全炉膛火焰，又可通过各自的探头，监测单个火枪或相邻几层的火焰图像。功能：l.实时采集和处理火焰图像；2.伪彩色处理功能；3.温度场曲线处理功能；4.实时趋势曲线
