電廠網(wǎng)絡解決方案分析

基本現(xiàn)狀分析

發(fā)電企業(yè)正面臨著前所未有的深刻變化：電力市場化、業(yè)務流程重組、管控一體化…… 這些變化改變了電廠企業(yè)運作的規(guī)律;另一方面，新技術不斷涌現(xiàn)并迅速應用于發(fā)電企業(yè)，如現(xiàn)場總線控制技術、信息技術等。數(shù)字化電廠(e- power plant)概念的出現(xiàn)，為發(fā)電企業(yè)提供了現(xiàn)代化生產管理的新思路。在電廠先進控制系統(tǒng)和安全高效的網(wǎng)絡平臺、數(shù)據(jù)庫平臺基礎上，基于國際最新 的理論和研究成果整合電廠管控一體化系統(tǒng)，用先進的管理思想和信息技術對電廠的經營和生產管理系統(tǒng)進行全面設計，使信息技術與工業(yè)技術、管理技術全面融 合，全面提升電廠的生產和管理水平，增強企業(yè)競爭力。

發(fā)電企業(yè)的計算機應用已經滲透到企業(yè)的各個環(huán)節(jié)，包括到生產控制自動化，經營管理決策等各個方面。

近年來，電廠自動化系統(tǒng)正在從單元級、機組控制級向系統(tǒng)級、集成級方向發(fā)展。隨著電廠自動化應用范圍的不斷拓廣，電廠自動化系統(tǒng)本身與應用多樣化的適配性， 伴隨電廠DEH/DCS等自動化系統(tǒng)的產生和發(fā)展，這些控制系統(tǒng)的應用為電廠的自動化運行發(fā)揮了重要作用。然而長期以來，這些控制系統(tǒng)自成系統(tǒng)，孤立運 行，數(shù)據(jù)得不到共享，電廠是一個各專業(yè)相互協(xié)調的復雜系統(tǒng)，必然要求電廠具有一個整體的自動化系統(tǒng)協(xié)調控制全廠設備的運行，廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)又 為電廠自動化生產管理提供了新的思路。

對電廠的經營管理者來講，為適應未來電力市場的實時競價的要求，必須實現(xiàn)機、電、爐的全局數(shù)據(jù)共享，電力自動化生產和計算機綜合管理一體化是必然的趨勢。

如何將這些能夠完美的整合在一起，一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡通訊平臺就成為必需。而在傳統(tǒng)的電廠中一般都建立了為MIS，財務等應用服務的局域網(wǎng)，新型的網(wǎng)絡系統(tǒng)即要 求保證生產系統(tǒng)的網(wǎng)絡能夠高效可靠的運行，要求同生產相關的自動化控制系統(tǒng)能夠實現(xiàn)同MIS 系統(tǒng)和財務系統(tǒng)的網(wǎng)絡互連和數(shù)據(jù)交換，同時要求生產網(wǎng)絡和辦公網(wǎng)絡能夠有相應的隔離機制，保證生產網(wǎng)絡能夠最大限度的可靠安全的運行，如何解決這些要求將 是現(xiàn)代化電廠組建網(wǎng)絡的最大挑戰(zhàn)。

電廠應用分析

根據(jù)以上的系統(tǒng)化的建設要求，現(xiàn)代電力企業(yè)應該以下面兩大方面的應用為導向來建立新型的網(wǎng)絡通訊平臺。

電廠自動化生產系統(tǒng)

這些系統(tǒng)包括：

@　廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)

@　分散控制系統(tǒng)(DCS)

@　單元機組電氣控制系統(tǒng)(ECS)

@　升壓站控制系統(tǒng)(NCS)

@　現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)

@　汽機調節(jié)系統(tǒng)(DEH)

這些系統(tǒng)同電廠的生產活動密切相關，以實時數(shù)據(jù)為主，網(wǎng)絡承擔了對各系統(tǒng)的采集點數(shù)據(jù)的傳輸工作，還要提供對這些系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)的連接。網(wǎng)絡平臺本身的穩(wěn)定性、可靠性，和數(shù)據(jù)的實時性要求的滿足都非常的重要，這些要求包括了對數(shù)據(jù)傳輸?shù)难訒r，延時抖動，丟包率等指標。

運行支持系統(tǒng)

其中包括了：

@　OA系統(tǒng)

@　MIS系統(tǒng)

@　財務系統(tǒng)

@　綜合查詢子系統(tǒng)

以上的兩套系統(tǒng)一般在傳統(tǒng)上都組建在不同的網(wǎng)絡平臺上，互相之間一般很少直接或者間接的通訊，隨著電力市場的建立，電價上網(wǎng)等要求的提出，各種支持系統(tǒng)和生 產自動化系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換和共享顯得越來越重要，安全可靠的整合這些系統(tǒng)，建立統(tǒng)一的網(wǎng)絡平臺可以大大提高電廠的生產力，更有效的調配各項資源，對電力 市場變化的反應更靈敏。除此之外，該網(wǎng)絡通訊平臺還需要提供同電網(wǎng)公司，省市調度通訊網(wǎng)和Internet連接的功能。

根據(jù)以上的各種系統(tǒng)和應用的要求，電廠網(wǎng)絡通訊平臺應該能夠具備以下的特點和功能。

@　高可靠性最少的停機時間，是確保穩(wěn)定生產的基礎。所以網(wǎng)絡的關鍵部分不應該有單點故障，這些地方包括網(wǎng)絡的核心設備和同關鍵生產環(huán)節(jié)相關的節(jié)點。當網(wǎng)絡某單個節(jié)點或關鍵部件發(fā)生故障時，應該能夠在最短時間內恢復，不影響電力生產。

@　安全性要求安全要求包括了電廠自動化控制生產網(wǎng)和其它的支持網(wǎng)絡之間在保證數(shù)據(jù)交換的前提下安全隔離。對內部網(wǎng)用戶的訪問要能夠提供較強的控制手段，其中包括對網(wǎng)絡上的終端用戶采用相應的驗證手段，以及對內網(wǎng)中網(wǎng)絡病毒的傳播防范手段。以及同外網(wǎng)連接的安全控制手段。

@　實時數(shù)據(jù)的服務質量保證要求同生產相關的各種實時系統(tǒng)的數(shù)據(jù)同其它的MIS系統(tǒng)的要求不一樣，要求更低的延時，更少的延時變化，更少的丟包率。

@　可擴展性在實用、可靠的基礎上，具備技術的前瞻性。盡量利用先進的局域網(wǎng)技術、在未來可以集成多媒體語音/視頻技術，使整個系統(tǒng)具有相對更長的生命周期。在方案設計和產品選型時，要充分考慮擴展能力，適應未來的應用發(fā)展和技術變化。

@　可管理性和可維護性提供端到端的網(wǎng)絡管理工具，對網(wǎng)絡故障的監(jiān)控報警可以提供有力的幫助，同時為了考慮今后網(wǎng)絡環(huán)境中多廠家設備的使用，必須基于SNMP和RMON等標準的協(xié)議。

解決方案

根據(jù)以上的這些要求，Cisco公司可以提供從硬件到軟件完整的網(wǎng)絡通訊平臺解決方案。其中包括高性能的網(wǎng)絡交換設備，網(wǎng)絡安全控制設備，用戶訪問控制軟件，網(wǎng)絡管理軟件。針對不同規(guī)模的電廠，我們提供了不同的解決方案。

大規(guī)模和超大規(guī)模電廠

大規(guī)模電廠機組數(shù)量多，工作人員眾多，對網(wǎng)絡的性能，可靠性要求更高，我們建議以下的解決方案。

整個網(wǎng)絡的核心交換設備采用Catalyst 6500雙機結構，其它服務器群采用Catalyst 4500雙機結構，關鍵服務器雙網(wǎng)卡連接到Catalyst 4500。樓層交換機采用Catalyst 3560，雙光纖上聯(lián)到核心交換機Catalyst 6500。

自動化生產控制網(wǎng)采用獨立設計，雙Catalyst 4500交換機連接各電氣控制子系統(tǒng)終端和網(wǎng)關，采用靈活的連接方式，光纖或UTP電纜。

中小電廠

中小規(guī)模電廠要實現(xiàn)同大規(guī)模電廠基本相同的功能，但數(shù)據(jù)流量要求并沒有大電廠那樣高，網(wǎng)絡的設計上我們在兼顧這些要求的前提下我們建議高性價比的解決方案。

整個網(wǎng)絡的核心交換設備采用Catalyst 4500雙機結構，其它服務器群采用Catalyst 3560雙機結構，關鍵服務器雙網(wǎng)卡連接到Catalyst 3560。樓層交換機采用Catalyst 3560，雙光纖上聯(lián)到核心交換機Catalyst 4500。

自動化生產控制網(wǎng)采用獨立設計，雙Catalyst 3560交換機連接各電氣控制子系統(tǒng)終端和網(wǎng)關，采用靈活的連接方式，光纖或UTP電纜。

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