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电厂通信站通信自动化监控系统解决方案

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电厂通信站通信自动化监控系统解决方案

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一、 概述

通信自动化监控系统主要对通信机房、通信电源室、继电保护室、SCADA 机房、开关室、电子室等区域的系统通信设备、自动化系统设备及电源设备进行集中监控,采集设备运行工况及实时报警信息,上报调度通信及公司运行维护人员手机;及时发现并处理相关故障,通信自动化监控系统记录存储设备故障的相关信息。对重要设备进行实时的监控、故障预警预报和历史信息查询管理,并对它们的内在联系进行优化组合,为电力用户提供一个稳定可靠、投资合理、高效方便的机房通信自动化集中监控系统。

 

按照电网公司《关于无人值班通信站的标准》要求,该项目华辰公司提供一套高起点、高标准的采用新技术、利用TCP/IP网络技术把 管理网延伸到单个设备(网元)的技术方案,实现整个系统的网络网元进行透明管理、建立一套符合本项目实际情况的有效、实用功能完善、运行稳定可靠的通信监控系统,以满足电力安全生产需要。

系统的设计通过采用先进的计算机技术、网络通讯技术、视频传输技术、图像处理技术和软件组态技术等,可方便地实现对各个智能设备运行状态、运行参数的显示、处理和存储等;并可实现各子系统之间的数据流动,并且具有强大的联动功能;同时,本系统的故障自动检测与专家诊断功能以及丰富的报警功能,也极大地减轻了机房维护人员负担,在提高了机房系统的可靠性的同时提高了整个机房的运行效率。

 

通过机房通信集中监控管理系统对所有的信息、报警事件进行记录,实现相关信息采集的实时化以及报警信息处理的自动化,为客户的信息化、网络化系统提供一个稳定机房环境保障。

二、设计依据

《电子信息系统机房设计规范》(GB50174-2008)

《国家电网公司发电厂重大反事故措施》(国家电网生【2007】883 号)

《国家发电企业信息通信安全性评价查评依据(2015》

《国家发电企业动力环境监控系统通用技术规范》、(Q/GDW1343-2014)

《国家电网公司信息机房评价规范》(Q/GDW 1345-2014)、

《国家电网公司物资采购标准 动力环境监控系统卷》

电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范 GB50171

电厂标识系统编码标准GB/T50549-2010

智能变电站一体化监控系统功能规范 Q/GDW 678-2011

智能变电站一体化监控系统建设技术规范 Q/GDW 679-2011

三、设计原则

(1)技术先进性:系统设计符合工业监控与开放式设计标准,选用新的硬件产品和软件技术。

系统高可靠性:系统的硬件和软件均采用技术成熟的产品,平均无故障时间均在20万小时以上,系统及设备间具有好的电气安全隔离功能,出现故障时不会影响被监控设备的正常运行工作,并且系统还支持双机热备方案,保证系统的可靠性。

(2)系统高集成性:系统整合了机房内通信设备及环境设备的实时监控、数字视频图像,实现在单一平台上的集中监控与管理。

(3)系统兼容性:系统支持各厂家提供的智能设备、模拟量和数字量设备,实现集中监控。

系统运行管理方便性:系统软件图形化、中文化、客户化,使用户方便,并可通过短信方式实时查询系统设备的各种参数与状态,掌握主动权。

(4)系统可扩展性:系统软硬件均采用模块化结构设计,有利于扩容与扩展,可根据现场情况通过增加所需模块来扩容,不用整机扩容,减少浪费,保护原有投资。

(5)系统开发性:系统的本地设备链接库采用SQL通用数据库,并提供开放的数据与应用接口进行二次开发。

(6)系统实时性:系统支持实时数据刷新。按实际需求系统可提供轮巡传送、有值变化传送、系统自动选择三种方式来传送数据,根据实际需求选择恰当,可以提高系统的实时性。

(7)建设时间短:在较短的时间内完成系统的安装调试。

(8)网络结构设计保证系统的可扩展性和兼容性。

(9)系统选型具有高性能价格比。

四、系统结构设计

(1)系统原理图

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

整个系统主要由以下三个部分组成:通信监控系统平台、现场设备采集层、远程IE浏览站。

 

系统采用TCP/IP网络架构,线缆采用光纤及屏蔽双绞线传输,保证数据传输在环境、抗干扰等方面满足在强电磁场干扰环境下使用。

 

通信集中监控系统系统由传输、软件、采集子系统组成,采集系统完成底端数据的采集,传输系统将底端采集到的数据传送到监控部,软件系统完成系统设置、数据处理、告警产生、数据存储、系统功能等。系统实现机房通信、自动化等设备,动力环境及视频信号的集中监控管理,对通信、自动化等设备及动环数据进行集中监视、告警处理、远程控制和统计分析。

 

通信自动化集中监控系统的通信监控主机采用热备份使系统稳定可靠,根据机房结构布局,分别对机房的设备区的状态、供电区的动力配电中的UPS、市电状态及环境的数据、视频图像等进行实时的监控、故障预警预报和历史信息查询管理,并对它们的内在联系进行优化组合,为电力用户提供一个稳定可靠、投资合理、方便的通信监控系统。

 

系统利用通信控制服务器进行数据的采集,采集到的信号和数据,通过光传输网络传输到集中监控服务器,用户使用网络中任一台电脑都能登录访问监控服务器,查看现场各监控子系统的运行情况,并能进行必要的控制;各种设备的运行状态、环境参数和供配电参数等可以集中在统一的软件平台上显示,可以用IE浏览器通过网络进行远程浏览、查询。系统具有完善、可靠的报警功能,报警方式灵活可选,报警对象和报警阀值可以预设。当有报警信息时,监控系统可及时自动发出声音报警、弹出报警提示界面,可通过电话自动拨号和手机短消息将报警信息传达到指定的人员。

(2)系统优点

基于网络的全开放模式:本系统采用光传输以太网网络结构, 光纤交换机采用可管理型,遵循标准的TCP/IP协议,各监测点通过通信控制服务器协议上传数据,所有功能可以在用户现有的网络构架上实现;系统支持各种软硬件接口(I/O,RS232/485、TCP/IP、SNMP等),可以实现与其他平台的无缝对接,传递各种报警信息。

 

一体化设计的数据采集服务器:本系统前端数据采集采用通信控制器服务器配置标准传感器接口、设备监控接口和网络接口,并集成短信报警模块。对配置和管理可以通过浏览器进行,用户不需要安装额外的软件。通过简洁的网页,用户就可以进行配置,简单易用,节省安装维护人员。使用可以减少系统配置设备的数量,减少设备的安装和连接点,提高系统的集成度。

 

系统自检功能:系统具备有系统健康度功能,对监控系统本身运行情况进行实时的分析。系统可以针对服务器操作系统的资源负荷、运行状态进行监测分析、保存,还可以生成报表。如果监控系统出现程序错误非法退出时,可以自动重新加载程序。极大的增加了系统的稳定性、安全性。

 

在线维护功能:系统不单只是支持日后的系统维护功能,同时还支持在线操作。在进行监控系统的维护时,不需要停止系统的运行,可以根据实际需要,对系统进行在线修改页面、各种参数、属性修改,不会因此错过监控数据,保证全天候运行的连续性。

 

高度的可扩展性:监控系统建立在模块化结构之上,所有的功能模块可根据用户的需求象搭积木一样搭建到监控系统中,这种模块化的结构可很好地适应系统后期建设中逐步扩大的监控设备,满足日后升级、扩容的需要,以便用户在增加新设备时,可方便地对系统进行扩展。

 

双服务器备份:系统配置服务器I和服务器II,两台服务器通过心跳模式,连接成为互为备份的双机系统,当主服务器停机后,备份服务器能继续工作,防止发生采集数据丢失的问题。保证系统的实时性和可靠性。

五、系统功能

(1)系统界面

监控页面的设计可以归结为各种页面对象的设计,利用这些对象可以组织成各种各样的显示画面,这个组织过程称为页面组态,通过此项功能实现系统图形化界面组态编程。

 

系统支持全中文界面,图形化设计,支持电子地图功能,支持仿3D场景显示。界面的结构、层次清晰明了,能够实时直观地显示设备的运行数据和运行状态,场景仿真。

 

子系统的主界面包含所有子系统内监控设备的电子地图,在该界面上可直接点击子系统内的任意监控设备进入其运行状态界面。同时,在子系统的主界面上为各功能模组设置访问按钮,通过点击进入各功能模组界面(电子地图),以便对分组的监控设备进行更清晰、更有针对性的监控。

 

当操作者点击主界面或功能模组界面上某一监控设备后,画面会自动切换到该设备的运行状态图或者弹出对相关设备的操作界面,以便管理人员查看和控制该设备。

 

系统提供集成开发环境,利用各种界面元素(例如按钮、圆、矩形、直线、图片、实时曲线、历史曲线等)及编辑工具,使管理人员可以根据自己的需求设计个性化界面。例如对界面的框架结构进行调整、对监控单元的位置进行调整等。在使用过程中,对界面的修改能在线进行,修改即时生效。

(2)权限管理

通过在系统内核管理设置和数据库管理设置操作管理级别,实现权限管理功能。

 

系统管理员的密码设置,登录系统必须验证用户名和登录密码。

 

操作权限:操作权限包括:实时数据查询、历史数据查询、报警数据查询、日志查询、报警确认和恢复、设备管理、报警参数设置、用户管理。

(3)WEB远程浏览

本系统提供客户端展现平台软件,同时提供浏览器支持,管理人员无需安装软件,就可直接在浏览器中,查看到各监控服务器的所有实时数据。在浏览站可随时随地了解设备的实际工作状况,便于实现管控一体化,并且该监控画面与客户端展现平台界面一致。

(4) 查询功能

通过把各监控单元数据存储到数据库,对数据进行分类归组,在查询数据时,过滤不相关数据,以实现查询功能。

 

系统对每一个监控单元(设备)的工作状态、工作参量等内容提供简单、直接的的查询方式,查询的结果可以输出及打印。同时系统的查询方式可以根据查询条件过滤不关心的内容,要求直观、简洁,又不失完整性。

(5)数据管理

实时数据:系统能够监控到相关设备的实时参量,并能实时进行查询。系统提供实时的数据曲线。

 

历史数据:对预设的监控对象有关参数,系统自动保存历史数据。历史数据不允许人进行修改,保证数据的可靠性、安全性。系统能提供多种形式的历史数据曲线。
 

曲线可以提供日线、周线、月线等图表,并能自定义时间跨度(如8:20-8:45)生成用户所需图表;历史数据曲线的时间刻度可随不同图表的不同的时间跨度变化,当自定义的时间跨度小于2分钟时,要求时间刻度能到秒或一个采样周期。(注:当采样数据发生突变,即变化值超出预设的范围,系统允许以采样周期为时间刻度保存实时数据,此时可以自定义一个短时间跨度以采样周期为时间刻度生成历史数据曲线;当采样数据变化不大时,系统可通过各种优化算法只保存必要的数据以节省存储空间。

(6)参数管理

通过数据库实现系统的参数管理。

系统允许用户对某些管理参数进行重新定义,例如:对报警级别进行重新定义、对“设备采样周期(毫秒级)”、“界面显示刷新周期”进行设置等。该参数可能直接影响到系统的运行,但其重新定义的范围,保证不影响系统的整体运作。

(7)报警管理

通过对相关采集数据与数据库内设定数值进行对比,当实时采集数据超过设定数值时,系统产生报警,并对报警数据进行归类分组,从而实现报警管理功能。

 

系统的报警级别按重要性设为3级,级别越高的报警,表示重要性和危害性越大。系统具有并行处理报警的能力,对报警事件按优先级的高低进行处理。

 

报警方式:可以根据报警事件的报警级别提供不同的报警方式:窗口报警、短信报警、电话报警等,在两次告警间的停顿时间可以灵活设置。

 

当报警发生,系统界面报警指示器闪烁,并播放告警语音,点击告警指示器显示报警的详细说明。当发生报警时,系统向短信服务器发出报警信息或进行语音拨号(从报警触发到发送报警信息的时间间隔不超过30秒),并对发送成功与否进行记录。

 

具有轮班报警功能,可以设置分时段报警,不同时间的报警可以发送给不同的值班人员。可设置交接班人员姓名、交接班时间和交接班留言。可查询交接班人员、时间和交接日志。

 

分组报警功能:系统允许对所有受控设备进行分组,不同组的设备产生的报警可以选择不同的报警方式,并向各自的管理人员发送报警信息。

 

报警信息的查询:系统提供完整的报警事件查询功能,报警日志包含每一报警事件的报警时间、地点、报警设备、报警内容、确认人等信息。查询方式该灵活多样,允许用户根据不同的组合条件对报警事件进行查询。

报警信息的确认:系统默认对每一个报警事件均需进行确认。确认人的相关信息可以在系统日志内自动记录。

(8) 日志管理

系统通过对历史运行数据按时间进行分类,从而实现日志管理功能。

系统须提供基于数据库的日志功能。

系统日志包括用户操作日志、系统运行状态日志、报警日志等。所有日志可根据查询条件即时生成报表,可打印输出。

系统日志不可被人修改;系统日志也不能被删除。

(9)智能联动

嵌入式数据采集主机具有智能联动功能,通过对采集数据与数据库内相关设定数值进行对比,当采集数据与设定值不符时,触发输出继电器动作,从而实现联动功能。

六、系统平台

系统由软硬件组成,硬件包括监控服务器1、监控服务器2,采控模块、监测模块、报警模块与计算机网络,软件包括采集程序与管理平台。

 

系统集环境监控,设备监控、动力电源监控、视频监控、报警系统于一体,通过光传输网络,将上述各子系统集成在一个统一的平台上,达到所有子系统无缝集成、数据共享、一体化运作的应用目的。不但减轻机房维护人员负担,提高系统可靠性,而且丰富的事件历史记录对系统设备的管理有着重要的参考价值,是机房运行维护部门的好帮手。

 

监控中心的服务器是负责通过TCP/IP与现场通信控制服务器进行通信。服务器将接收到的各类IP数据包(包括告警数据,运行事件数据),转换为监控内部信息模型的标准格式,送往业务监控台。还将业务监控台送来的设备控制指令、设置指令及查询指令通过网络发送给监控主机,以实现相关的功能。

 

监控系统的业务操作台是日常操作维护的事项。它具有实时的地图化的图形界面,以及各种图象、声音、文字的表达方法,告警转声光、转手机、电话语音等方式,可以通过各种形式表示被监控对象的告警、及当前的设备参数、状态、历史数据的统计分析结果等等。还能够通过接受管理人员的鼠标或键盘指令,将设备遥控、参数设定、系统维护、软件升级等指令通过通信服务器发给各个现场监控单元。

 

监控服务器采用台湾研华工业控制计算机,并配置成冗余双机热备系统。

 

电力系统对数据的完整及保障有着极高的要求,对系统的连续工作性和实时性要求较高。双机冗余系统是一套集群解决方案,结合我公司产品的安全可靠性和集群技术的优点,为用户提供一个完善的系统。

 

双机备份方案的原理两台服务器通过软件模式,连接成为互为备份的双机系统,当主服务器停机后,备份服务器能继续工作,防止用户的工作被中断。 

 

在主服务器上安装管理系统软件,实时集中地监测各分布机房通信自动化设备状态,根据需要远程遥控一些设备,如空调、UPS电源等。对各种告警信息进行分级、分类处理,通过现场的告警和远程无线(如手机短信)告警,通知相关人员及时处理告警事件。

 

管理系统软件柔和进了运营维护信息管理系统,将日常运维管理,如:各监测点的实时监控信息、运维人员的日常询查和身份识别等,和告警事件的处理管理,如:告警信息处理、人员通知、处理情况的反馈等,进行系统的管理,提高运维工作的效率和水平。

 

监控的管理软件包括后台服务器软件和管理控制台软件两部分。

 

后台软件:所有网络监控机和网络控制器将采集来的监控数据发送到后台服务器软件,服务器软件进行数据的分拣,入库,根据预设的条件判断是否对上传数据进行报警、联动、通知管理人员功能。

 

管理控制台软件与服务器软件交互,当服务器产生报警后在控制台显示出来,具有各种查询功能,方便管理人员进行管理。 

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