電廠網(wǎng)絡(luò)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(wù)流程重組、管控一體化…… 這些變化改變了電廠企業(yè)運(yùn)作的規(guī)律;另一方面，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)并迅速應(yīng)用于發(fā)電企業(yè)，如現(xiàn)場總線控制技術(shù)、信息技術(shù)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(chǎn)管理的新思路。在電廠先進(jìn)控制系統(tǒng)和安全高效的網(wǎng)絡(luò)平臺、數(shù)據(jù)庫平臺基礎(chǔ)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(jìn)的管理思想和信息技術(shù)對電廠的經(jīng)營和生產(chǎn)管理系統(tǒng)進(jìn)行全面設(shè)計(jì)，使信息技術(shù)與工業(yè)技術(shù)、管理技術(shù)全面融 合，全面提升電廠的生產(chǎn)和管理水平，增強(qiáng)企業(yè)競爭力。

發(fā)電企業(yè)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用已經(jīng)滲透到企業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括到生產(chǎn)控制自動化，經(jīng)營管理決策等各個(gè)方面。

近年來，電廠自動化系統(tǒng)正在從單元級、機(jī)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(yīng)用范圍的不斷拓廣，電廠自動化系統(tǒng)本身與應(yīng)用多樣化的適配性， 伴隨電廠DEH/DCS等自動化系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展，這些控制系統(tǒng)的應(yīng)用為電廠的自動化運(yùn)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(yùn) 行，數(shù)據(jù)得不到共享，電廠是一個(gè)各專業(yè)相互協(xié)調(diào)的復(fù)雜系統(tǒng)，必然要求電廠具有一個(gè)整體的自動化系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制全廠設(shè)備的運(yùn)行，廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)又 為電廠自動化生產(chǎn)管理提供了新的思路。

對電廠的經(jīng)營管理者來講，為適應(yīng)未來電力市場的實(shí)時(shí)競價(jià)的要求，必須實(shí)現(xiàn)機(jī)、電、爐的全局?jǐn)?shù)據(jù)共享，電力自動化生產(chǎn)和計(jì)算機(jī)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(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)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(cái)務(wù)等應(yīng)用服務(wù)的局域網(wǎng)，新型的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)即要 求保證生產(chǎn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)能夠高效可靠的運(yùn)行，要求同生產(chǎn)相關(guān)的自動化控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)同MIS 系統(tǒng)和財(cái)務(wù)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)互連和數(shù)據(jù)交換，同時(shí)要求生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)和辦公網(wǎng)絡(luò)能夠有相應(yīng)的隔離機(jī)制，保證生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)能夠最大限度的可靠安全的運(yùn)行，如何解決這些要求將 是現(xiàn)代化電廠組建網(wǎng)絡(luò)的最大挑戰(zhàn)。

電廠應(yīng)用分析

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

電廠自動化生產(chǎn)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(jī)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(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)(DEH)

這些系統(tǒng)同電廠的生產(chǎn)活動密切相關(guān)，以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為主，網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)了對各系統(tǒng)的采集點(diǎn)數(shù)據(jù)的傳輸工作，還要提供對這些系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的連接。網(wǎng)絡(luò)平臺本身的穩(wěn)定性、可靠性，和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)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(shí)，延時(shí)抖動，丟包率等指標(biāo)。

運(yùn)行支持系統(tǒng)

其中包括了：

@　OA系統(tǒng)

@　MIS系統(tǒng)

@　財(cái)務(wù)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(luò)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(jià)上網(wǎng)等要求的提出，各種支持系統(tǒng)和生 產(chǎn)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(luò)平臺可以大大提高電廠的生產(chǎn)力，更有效的調(diào)配各項(xiàng)資源，對電力 市場變化的反應(yīng)更靈敏。除此之外，該網(wǎng)絡(luò)通訊平臺還需要提供同電網(wǎng)公司，省市調(diào)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(yīng)用的要求，電廠網(wǎng)絡(luò)通訊平臺應(yīng)該能夠具備以下的特點(diǎn)和功能。

@　高可靠性最少的停機(jī)時(shí)間，是確保穩(wěn)定生產(chǎn)的基礎(chǔ)。所以網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵部分不應(yīng)該有單點(diǎn)故障，這些地方包括網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備和同關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)相關(guān)的節(jié)點(diǎn)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)某單個(gè)節(jié)點(diǎn)或關(guān)鍵部件發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)該能夠在最短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)，不影響電力生產(chǎn)。

@　安全性要求安全要求包括了電廠自動化控制生產(chǎn)網(wǎng)和其它的支持網(wǎng)絡(luò)之間在保證數(shù)據(jù)交換的前提下安全隔離。對內(nèi)部網(wǎng)用戶的訪問要能夠提供較強(qiáng)的控制手段，其中包括對網(wǎng)絡(luò)上的終端用戶采用相應(yīng)的驗(yàn)證手段，以及對內(nèi)網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的服務(wù)質(zhì)量保證要求同生產(chǎn)相關(guān)的各種實(shí)時(shí)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(shí)，更少的延時(shí)變化，更少的丟包率。

@　可擴(kuò)展性在實(shí)用、可靠的基礎(chǔ)上，具備技術(shù)的前瞻性。盡量利用先進(jìn)的局域網(wǎng)技術(shù)、在未來可以集成多媒體語音/視頻技術(shù)，使整個(gè)系統(tǒng)具有相對更長的生命周期。在方案設(shè)計(jì)和產(chǎn)品選型時(shí)，要充分考慮擴(kuò)展能力，適應(yīng)未來的應(yīng)用發(fā)展和技術(shù)變化。

@　可管理性和可維護(hù)性提供端到端的網(wǎng)絡(luò)管理工具，對網(wǎng)絡(luò)故障的監(jiān)控報(bào)警可以提供有力的幫助，同時(shí)為了考慮今后網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中多廠家設(shè)備的使用，必須基于SNMP和RMON等標(biāo)準(zhǔn)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(luò)通訊平臺解決方案。其中包括高性能的網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)安全控制設(shè)備，用戶訪問控制軟件，網(wǎng)絡(luò)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(jī)組數(shù)量多，工作人員眾多，對網(wǎng)絡(luò)的性能，可靠性要求更高，我們建議以下的解決方案。

整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的核心交換設(shè)備采用Catalyst 6500雙機(jī)結(jié)構(gòu)，其它服務(wù)器群采用Catalyst 4500雙機(jī)結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵服務(wù)器雙網(wǎng)卡連接到Catalyst 4500。樓層交換機(jī)采用Catalyst 3560，雙光纖上聯(lián)到核心交換機(jī)Catalyst 6500。

自動化生產(chǎn)控制網(wǎng)采用獨(dú)立設(shè)計(jì)，雙Catalyst 4500交換機(jī)連接各電氣控制子系統(tǒng)終端和網(wǎng)關(guān)，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(shí)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(luò)的設(shè)計(jì)上我們在兼顧這些要求的前提下我們建議高性價(jià)比的解決方案。

整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的核心交換設(shè)備采用Catalyst 4500雙機(jī)結(jié)構(gòu)，其它服務(wù)器群采用Catalyst 3560雙機(jī)結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵服務(wù)器雙網(wǎng)卡連接到Catalyst 3560。樓層交換機(jī)采用Catalyst 3560，雙光纖上聯(lián)到核心交換機(jī)Catalyst 4500。

自動化生產(chǎn)控制網(wǎng)采用獨(dú)立設(shè)計(jì)，雙Catalyst 3560交換機(jī)連接各電氣控制子系統(tǒng)終端和網(wǎng)關(guān)，采用靈活的連接方式，光纖或UTP電纜。

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