CN203455678U

CN203455678U - 一种电网调度自动化设备时钟监测系统

Info

Publication number: CN203455678U
Application number: CN201320468173.7U
Authority: CN
Inventors: 李育发; 范国英; 张继国; 胡可为; 周玉光; 杨松; 蒋宪军; 宋智; 李忠诚; 李胜邦; 徐清山; 王建龙
Original assignee: State Grid Jilin Electric Power Corp
Current assignee: State Grid Jilin Electric Power Corp
Priority date: 2013-08-01
Filing date: 2013-08-01
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2023-08-01

Abstract

一种电网调度自动化设备时钟监测系统，属于于电网调度自动化系统领域。包括数采服务器、历史数据服务器、PAS应用服务器、数据镜象服务器、调度数据网络、脱硫监测数据采集装置，数采服务器、历史数据服务器、PAS应用服务器、数据镜象服务器通过数据线双向数据传输连接，且共同构成电网能量和电量管理系统；脱硫监测数据采集装置通过调度数据网络与电网能量和电量管理系统中的数采服务器、历史数据服务器、PAS应用服务器、数据镜象服务器双向数据传输连接。本实用新型实现调度自动化设备时钟在线监测，提高设备故障处理速度和运行维护水平，为设备状态评价和资产全寿命管理提供依据，节约设备运维费和改造费。

Description

一种电网调度自动化设备时钟监测系统

技术领域

本实用新型属于电网调度自动化系统领域，特别是涉及到一种采用时钟监测系统装置。

背景技术

随着吉林电网的快速发展，调度自动化系统为电力安全生产和商业化运营服务提供有力技术支持，电网调度自动化系统设备时间同步问题是提高自动化系统数据质量、保证考核结算信息“公开、公平、公正”的关键。电网能量管理系统具备电网安全稳定监视、自动发电控制、自动电压控制和静态稳定分析功能，达到实用化水平，已成为电网运行监测、控制和管理基础技术支撑平台；电网电量管理系统具备关口电量自动采集、数据统计和计量设备运行监测功能，为发电上网电量结算和辅助服务管理提供技术支持；并网燃煤机组脱硫监测系统具备烟气排放监测、脱硫装置运行考核和脱硫效率考核功能，为燃煤机组脱硫电量考核和结算提供基础数据。

现有厂站调度自动化设备时钟管理主要有以下方式：

1）．厂站配置独立电网标准时间同步钟装置，实现厂站装置时钟与标准时间同步。此方式具有同步时钟效率高、精度好的优势，但时间同步钟装置质量和运行维护成为关键因素；

2）．主站计算机系统的前置数据采集服务器承担时间同步任务，实现主站系统与相应厂站设备时钟同步。此方式具有投资设备少、运维方便的优点，但存在对时精度受通道类型、通道质量影响较大等问题；

3）．厂站自动化设备依赖自身时钟装置，实现系统守时功能，此方式具有结构简单的优点，但存在时间误差积累问题，需要定期人为干预等问题。

利用现有自动化系统设备、网络和信息资源，建立统一时钟信息采集、实现时钟信息集中监视、设备异常告警和智能诊断分析，以提高设备故障处理速度和运行维护水平，具有重要意义。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题为：提供一种解决监测系统数据采集策略、研制构建系统基本结构模型，研究监测运行指标有效关联信息，制定自动判别系统时钟运行状态整体方案，保证监测信息的准确性、完整性问题。

一种电网调度自动化设备时钟监测系统，其特征在于：包括数采服务器、历史数据服务器、PAS应用服务器、数据镜象服务器、调度数据网络、脱硫监测数据采集装置，所述的数采服务器、历史数据服务器、PAS应用服务器、数据镜象服务器通过数据线双向数据传输连接，且数采服务器、历史数据服务器、PAS应用服务器、数据镜象服务器构成电网能量和电量管理系统；所述的脱硫监测数据采集装置通过调度数据网络与电网能量和电量管理系统中的数采服务器、历史数据服务器、PAS应用服务器、数据镜象服务器双向数据传输连接。

所述的脱硫监测数据采集装置通过专线网络与电网能量和电量管理系统中的数采服务器、历史数据服务器、PAS应用服务器、数据镜象服务器双向数据传输连接。

所述的脱硫监测数据采集装置为自动化装置安装于变电站，脱硫监测数据采集装置安装于发电厂。

通过上述设计方案本实用新型可以带来如下有益效果：

1、系统方案科学合理、整体结构紧凑，满足电力二次系统安全防护要求。

a)系统分布在非实时控制区，建立独立网络系统、数据存储机制和数据采集功能，自成体系；

b)系统通过防火墙装置可访问分布在实时控制区的能量管理系统；直接访问分布在同区的电量管理和脱硫监测系统的厂站设备，充分利用原有横向隔离、终向认证装置资源，实现有效安全防护；

c)系统采用标准IEC870-5-102通讯规约访问厂站设备，无需厂站设备和参数变更，具有信息可靠、扩充方便，维护简单的优点；

2、充分利用系统资源，灵活多样方式获取时钟信息，实现与系统“无干扰”有效连接。

a)主系统时钟通过网络方式利用NTP技术，获取GPS时钟信息，并自动校对主机系统时钟。

b)与能量管理系统连接采用“系统SOE信息进行提取和解析技术，突破传统方式技术瓶颈，最大限度利用系统信息资源，减少系统影响，提高系统运行稳定性。

c)与电量管理和脱硫监测系统连接采用C/S方式，分别建立通讯链路，利用标准规约进行时钟帧通讯。不需要修改厂站装置参数，也不需要增加物理连线，具有物理连接简单、采集信息精确、标准化程度高、维护简单优点等优点。

3、建立统计分析数学模型，实现厂站单体设备和分系统时钟分析，提高系统分析准确性；

a)采用数据滤波予处理技术，剔除非法、无效数据，提高数据样本质量；

b)格式化时间数据转换，构建数据样本集，进行相关性评估，实现数据样本可信度分析；

c)计算样本集数据平均绝对误差、均方根误差和合格率，依据相关数据指标，判定厂站装置时钟运行状态。

d)分别利用厂站装置时钟运行分析量化评价指标为样本点，计算相应系统样本集数据平均绝对误差、均方根误差，依据相关数据指标，判定系统主站时钟运行状态。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

1）本实用新型确定主站系统物理结构和资源配置，确定系统厂站与主站通讯方式与数据通讯规约详细规范；确定系统厂站端数据采集和存储设备详细技术规范；确定系统数据采集方式、数据采集范围和采集周期等技术规范。

2）研制构建系统基本结构模型，研究监测运行指标有效关联信息，制定自动判别系统时钟运行状态整体方案。建立系统主站时钟、电网能量管理系统、电网电量管理和并网燃煤机组脱硫监测系统厂站装置时钟运行分析量化评价指标，计算相应系统样本集数据平均绝对误差、均方根误差，依据相关数据指标，自动判别系统时钟运行状态。

3）建立统一时钟信息采集、实现时钟信息集中监视和告警分析的调度自动化设备时钟管理平台，实现厂站调度自动化设备时钟信息接入，提供时钟运行实时监测和分析；以加强对GPS、数据采集设备的监测和管理，提高设备故障处理速度和运行维护水平。

4）在调度控制中心部署吉林电网调度自动化设备时钟监测系统，完成系统硬件安装、调试和软件开发、设计，系统投入稳定运行。依据主站时钟信息，综合考虑数据传输延时时间参数，计算厂站设备时钟偏差；依据时钟偏差限值表，对时钟超值厂站报警；建立方便、直观的系统监视、管理界面和报警提示功能。

项目应用取得良好经济和社会效益：

1)系统应用实现调度自动化设备时钟在线监测，提高设备故障处理速度和运行维护水平，为设备状态评价和资产全寿命管理提供依据，节约设备运维费和改造费56万元/年。

2)系统时钟信息可靠性大幅度提高，对电网运行和经济调度起到重要作用。保证远动装置时钟信息和事件顺序记录信息准确性，为电网一次设备异常分析提供技术支持；保证关口电量采集系统时钟信息准确性，为网厂结算提供准确结算电量信息，避免因时钟异常造成贸易结算争议；保证脱硫监测系统时钟信息准确性，规范并网运行火电机组脱硫管理，保证脱硫电量结算的准确性。

此项目研究将会取得重要的经济效益和社会效益，主要表现为：

1．可实现调度自动化设备时钟在线监测，提高设备故障处理速度和运行维护水平。

2．通过实时在线监测系统，保证远动装置时钟信息和事件顺序记录信息准确性，为电网一次设备异常分析提供技术支持。

3．通过实时在线监测系统，保证关口电量采集系统时钟信息准确性，为网厂结算提供准确结算电量信息，避免因时钟异常造成贸易结算争议。

4．通过实时在线监测系统，保证脱硫监测系统时钟信息准确性，规范并网运行火电机组脱硫管理，保证脱硫电量结算的准确性，为实现“节能减排”和建设资源节约型、环境友好型社会作出贡献。

2．自动化系统整体结构

2.1吉林电网能量管理系统分布在实时控制区。系统配置数采服务器、SCADA服务器、历史数据服务器、PAS应用服务器、数据镜象服务器等设备；计算机网络结构采用分布式开放局域网交换技术，双重化冗余配置；利用调度数据网络或专线网络与变电站（或发电厂）自动化装置进行双向数据传输，支持DCT、IEC870-5-101和IEC870-5-104通讯规约，实现厂站线路、主变和发电机有功功率、无功功率、电流、电压等遥测，以及开关、刀闸等遥信数据传输。具备电网安全稳定监视、自动发电控制、自动电压控制和静态稳定分析功能、已成为电网运行监测、控制和管理基础技术支撑平台。

2.2吉林电网电量管理系统分布在非实时控制区。系统利用调度数据网络或专线网络与变电站（或发电厂）电量采集装置进行双向数据传输，采用SCTM和IEC870-5-102通讯规约，实现厂站关口表计数据采集、处理、传输和存储功能，然后根据用户定义数据模型进行相应统计和运算，实现电能量统计和电量结算功能，电能量计量系统信息来源电能计量表计，采集器具有数据存储功能，使系统信息具有计量精度高、完整性好、可靠性强的优势。系统具备关口电量自动采集、数据统计和计量设备运行监测功能，实现吉林电网发电侧上网电量和供电侧下网电量非实时数据信息自动采集、统计，为发电上网电量结算和辅助服务管理提供技术支持。

2.3并网燃煤机组脱硫监测系统分布在非实时控制区。系统利用调度数据网络，采用IEC870-5-102通讯规约，与发电厂脱硫监测数据采集装置进行双向数据传输，该系统建设充分利用现有调度数据网络、电量计量系统和烟气在线监测系统资源，重点考虑信息完整性、准确性和可靠性要求，满足网厂结算和实现在线监管的需求。系统采集烟气信息与环保在线监测数据为同一数据源，脱硫设备运行信息“直采直送”，满足信息有效性要求；系统考核、结算电量信息来源于经过权威部门计量认证的吉林电网关口电量计量系统，满足贸易结算合法性要求；系统采用经国家信息安全部门检测合格的有效隔离认证装置，数据传输采用专用调度数据网，满足电力二次系统信息安全性要求。具备烟气排放监测、脱硫装置运行考核和脱硫效率考核功能，为燃煤机组脱硫电量考核和结算提供基础数据。

2.4电网能量管理系统、电网电量管理和并网燃煤机组脱硫监测主站分别配置独立GPS时钟系统，厂站相应设备装置校时方式具有较大差别。电网能量管理系统部分老旧设备厂站采用主站发布时钟校时方式，新建设备厂站采用独立PS时钟校时方式；电网电量管理和并网燃煤机组脱硫监测系统考虑系统自动校时会对系统记录曲线数据产生较大影响，造成考核和结算较大偏差，均采用采用主站发布时钟校时方式。

2.5吉林电网调度自动化设备时钟监测系统分布在非实时控制区，通过防火墙装置可访问分布在实时控制区的电网能量管理系统，并可直接访问分布在非实时控制区的电网电量管理和并网燃煤机组脱硫监测系统。

3．系统时钟信息源获取方案

3.1系统标准时钟信息获取：为实现设备时钟信息准确分析，系统自身应具备准确时钟系统。系统通过网络方式利用NTP技术，获取GPS时钟信息，并自动校对主机时钟。

NTP（Network Time Protocol）是用来使计算机时间同步化的一种协议，它可以使计算机对其服务器或时钟源（如石英钟，GPS等等)做同步化，它可以提供高精准度的时间校正（LAN上与标准间差小于1毫秒，WAN上几十毫秒），且可介由加密确认的方式来防止恶毒的协议攻击。

NTP提供准确时间，由GPS装置提供准确的时间来源，这一时间应该是国际标准时间UTC。时间按NTP服务器的等级传播。利用统计学的算法过滤来自不同服务器的时间，以选择最佳的路径和来源来校正主机时间。即使主机在长时间无法与某一时间服务器相联系的情况下，NTP服务依然有效运转。为防止对时间服务器的恶意破坏，NTP使用了识别(Authentication)机制，检查来对时的信息是否是真正来自所宣称的服务器并检查资料的返回路径，以提供对抗干扰的保护机制。

3.2能量管理系统厂站装置信息获取：

能量管理系统与厂站装置通讯支持模拟专线和调度数据网络两种方式，系统获取厂站装置时钟信息可采用以下两种传统方式：

1）利用调度数据网络通道，主站与厂站装置建立数字通讯链路，通过IEC870-5-104规约，获取厂站装置时钟信息。此方式具有物理连接结构简单、采集信息精确、标准化程度高、维护简单优点，但需修改厂站装置参数、调试工作量大等问题；

2）利用模拟专线通道串行接口RTX端信息“监听”技术，同步获取主站与厂站装置数字通讯信息，通过IEC870-5-101规约或CDT规约解析，获取厂站装置时钟信息。此方式具有厂站装置参数不需改变、采集信息精确、标准化程度高优点，但存在物理连接结构复杂、维护量大，调试工作量大等问题；

为克服传统获取厂站装置时钟信息方式带来的问题，最大限度利用网络资源，减少系统影响，提高系统运行稳定性，系统采用“利用能量管理系统获取厂站装置SOE信息进行解析，获取非实时主站和厂站装置对应时钟信息”策略，实现能量管理系统厂站装置时钟信息获取。

3.3电量管理系统厂站装置信息获取：

电量管理系统与厂站装置通讯支持调度数据网络方式，系统分布在非实时控制区，不具备远程控制功能，允许远程多主站访问。利用调度数据网络通道，主站与厂站装置建立数字通讯链路，通过IEC870-5-104规约，获取厂站装置时钟信息。

此方式不需要修改厂站装置参数，也不需要增加物理连线；同时，因系统数据采集频率低，数据传输量少，同属非实时控制区，不会对主系统运行产生影响。方案具有物理连接结构简单、采集信息精确、标准化程度高、维护简单优点等优点。

3.4并网燃煤机组脱硫系统厂站装置信息获取：

并网燃煤机组脱硫系统与厂站装置通讯支持调度数据网络方式，系统分布在非实时控制区，不具备远程控制功能，允许远程多主站访问。利用调度数据网络通道，主站与厂站装置建立数字通讯链路，通过IEC870-5-104规约，获取厂站装置时钟信息。

Claims

1.一种电网调度自动化设备时钟监测系统，其特征在于：包括数采服务器、历史数据服务器、PAS应用服务器、数据镜象服务器、调度数据网络、脱硫监测数据采集装置，所述的数采服务器、历史数据服务器、PAS应用服务器、数据镜象服务器通过数据线双向数据传输连接，且数采服务器、历史数据服务器、PAS应用服务器、数据镜象服务器构成电网能量和电量管理系统；所述的脱硫监测数据采集装置通过调度数据网络与电网能量和电量管理系统中的数采服务器、历史数据服务器、PAS应用服务器、数据镜象服务器双向数据传输连接。

2.根据权利要求1所述的一种电网调度自动化设备时钟监测系统，其特征在于：所述的脱硫监测数据采集装置通过专线网络与电网能量和电量管理系统中的数采服务器、历史数据服务器、PAS应用服务器、数据镜象服务器双向数据传输连接。

3.根据权利要求1所述的一种电网调度自动化设备时钟监测系统，其特征在于：所述的脱硫监测数据采集装置为自动化装置安装于变电站，脱硫监测数据采集装置安装于发电厂。