DCAP4000说明书V42

1、第一章 DCAP-4000发电厂电气监控管理系统概述1.1 概述随着生产生活自动化程度的提高，对电力等能源供应的可靠性提出了越来越高的要求。而发电厂本身也向着电压等级提高、生产规模扩大、自动化水平提高的方向发展。因此，电厂的实时监视、控制、管理水平也必须不断提高。目前，以热工自动化为龙头的发电厂集散控制系统（DCS/FCS）已得到了广泛的应用，但大都侧重于汽机和锅炉，对电气系统考虑较少，机炉与电气之间的控制及自动化水平不协调。主要表现为：电气系统中，主要的保护、安全自动装置基本独立运行，与DCS系统间通过硬接点方式进行有限的控制和信号交换；电气系统的控制，基本上采用常规控制手段，电气系统的测量

2、、保护动作、定值整定、事故追忆、电量和潮流报表等电气运行参数在DCS/FCS系统无法完整反应。因此，尽管电气系统个体装置的自动化程度已达到一定水平，但从电气系统的整体自动化水平来看，还有待进一步提高。近年来，各电厂及设计部门对提高电气系统的自动化水平表现出极大的兴趣，提出了各种电气系统联网及接入DCS的方案，并在许多电厂进行了相应试点。普遍的观点认为，电气系统接入DCS是一个趋势，而且，在接入方式上，越来越多的考虑用通信方式部分取代按“点”收费的“硬连接”方式。另一方面，电气系统联网及接入DCS也存在一些问题和困难。从DCS厂家看，厂家对接入如此多的通信数据存在疑问，一个原因是，DCS主要关心

3、机炉系统的安全，侧重点不同，所以并不需要“无关”的数据。另一原因是，通信接口没有规范，需要具体工程具体实施，存在DCS厂家与电气系统厂家的配合问题，系统连接困难。因此造成目前电气系统的现状是：控制命令和位置信号仍由DCS通过硬接线方式传送，通过现场总线送至DCS的只有测量值、动作信号等很少的信息。从电厂角度看，电气系统联网后，如果只在DCS系统中有监视测量、动作情况等简单功能，不能在深层次的数据挖掘中提高电气系统的运行维护管理水平，也无法表现出电气系统联网的必要性。东大金智电气自动化有限公司多年来一直致力于发电厂电气自动化事业，对电厂的生产过程、电气系统的要求和特点都有比较深刻的理解，生产的W

4、DZ-2，WDZ-3，WDZ-400 系列微机保护测控装置、MFC-2000系列快切装置等自动装置已在全国上百家电厂得到了的应用。早在2000年，就在国内率先提出了电气监控系统的概念，并提出将ECS接入DCS，成为DCS一部分的构想，并逐步得到了电力规划总院，全国各大设计院，以及广大电厂用户的认同。为此开发的DCAP-4000发电厂电气监控管理系统，是在总结工程经验，充分考虑用户需求及国内电厂现状的基础上，开发的新一代厂用电气综合自动化监控管理系统。该系统是应用计算机、测量保护与控制、现场总线技术及通信技术，实现发电厂电气系统的电气运行、保护、控制、故障信息管理及故障诊断、电气性能优化等功能的

5、综合自动化在线监控管理系统。它通过现场总线技术的应用，将电气系统连接成电气监控网络，一方面接入DCS，完成必要的控制功能及与DCS进行相关数据的交换，另一方面，通过接入电气主站系统，充分利用电气系统联网后信息全面的优势，加强电气信息的应用，完成较为复杂的电气运行管理工作，实现电气的“综合自动化”，并实现与发电厂MIS和SIS的无缝连接，从而提高发电厂电气系统的自动化及运行管理水平，进而提高电厂在发电市场上的竞争能力。到今天，已有数十套DCAP-4000发电厂电气监控管理系统在全国各地电厂得到了应用，取得了良好的经济社会效益。1.2 DCAP-4000发电厂电气监控管理系统介绍1.2.1 系统简

6、介发电厂电气监控管理系统，是为协调电厂热控与电气自动化水平的同步发展，提高发电厂电气系统的自动化及运行管理水平，满足电气接入DCS系统的需要，而开发的在线系统。其设计思想是：系统采用分散式就地安装的集保护、测量、控制、通信于一体的智能前端设备(如电动机测控及综合保护装置、变压器测控保护装置、微机厂用分支保护装置、微机同期合闸装置、微机备自投装置等)，用现场总线将这些前端设备的通信接口连接起来构成电气监控网络; 通过以太网连接设备将数据库服务器、电气运行工作站, 维护工程师站、远动工作站等组网构成电气监控管理上位机系统; 通过通信管理机连接DCS系统; 通过服务组件与电厂的MIS系统、SIS系统

7、、INTERNET网等互联。采用该系统的优点是：设备就地安装，与DCS间通过通信线连接，可节省大量控制电缆；电气信息量的交换不受限制，与系统投资基本无关；省略电度表、变送器等。电气工作站除实现画面显示、报表生成、打印、人机接口、事件记录、报警、事故追忆、分析、系统维护等功能外，还可以充分利用电气系统联网后信息全面的优势，加强电气信息的应用，完成较为复杂的电气运行管理工作，如实现自动抄表、小电流接地选线、故障信息管理、设备管理等高级应用功能。1.2.2 系统特点1. 开放式系统：Ø 开放的网络结构：采用高速交换式以太网网络结构，提高网络通讯的带宽，保证数据的高速交换；具有标准的网络接驳

8、设备和协议，保证网络的开放性Ø 软件的开放：支持第三方软件的嵌入，提供二次开发接口Ø 数据的开放：通过开放客户/服务的中间层开放对数据库的存取，实现数据的开放；通过XML、COM/DCOM技术实现Internet/Intranet上数据的访问Ø 通信的开放：使用标准、通用的通讯部件和协议，保证系统内部、系统与外界互联的开放性，支持各种基于不同协议的设备与系统的互联。2. 遵循国际标准：Ø 通用的Windows操作系统：Windows NT 4.0、Windows 2K Server/Adv Server，支持双机系统Ø 标准的通用数据库系统：M

9、icrosoft SQL Server 2000 企业版，支持三层客户/服务器模式Ø 标准网络协议：TCP/IP协议，X.25，Ø 标准SQL数据库语言：支持多种数据库系统的互联Ø 微软标准ActiveX，ADO等：支持第三方软件的嵌入Ø 通用开发软件：VB，VC，Delphi3. 系统功能的模块化设计Ø 系统功能的模块化、层次化、分布化Ø 系统通用模块的组件化(COM/DCOM)Ø 用户接口的组件化、模块化Ø 功能的任意组合Ø 提供数据库应用的API开发接口4. 与相关系统的无缝连接Ø 与DC

10、S的连接 支持多种方案的DCS接入方式 参见第二章Ø 与SIS的连接Ø 与MIS的连接5. 系统采用了以下多项新技术Ø COM/DCOM组件技术基于组件的软件设计方法可以较好地满足应用系统高性能、易维护、可重用、跨平台的需要。组件是用于构造应用系统的可复用的软件模块，它们具有特定的功能和自主能力，按一定的接口规范可以实现互操作。组件技术解决了两个重要问题：一是可复用性；二是互操作性。通过运用目前比较成熟的COM/DCOM(组件对象模型/分布式组件对象模型)技术，可以进一部提高发电厂电气监控管理系统的开放性和可扩展性，为以后的进一步的发展创造了条件。Ø X

11、ML技术在发电厂电气监控管理系统这样一个信息化实时系统中，信息需要高度共享和实时获取，自动化和实时信息系统互联与集成成为迫切的要求。然而，不同公司生产的应用软件之间进行互操作还存在一定困难，在大多数的情况下，一个程序员还是需要很费力地将数据从一个应用程序映射到另一个应用程序中。而XML（Extensible Markup Language，可扩展标记语言）技术的应用正好解决了系统互联与信息交换的问题。通过XML的应用，可以实现电气监控管理系统与SIS、MIS等系统的无缝连接，并且也可以方便地扩展到其他应用。Ø RTOS技术通讯主控单元采用了嵌入式实时多任务操作系统（Real Time

12、 Operating System，RTOS），具有极高的实时性和可靠性。Ø 工业以太网WDZ-400系列保护测控装置可配置10M工业以太网，大大提高了系统的实时性。1.2.3 系统结构DCAP-4000发电厂电气监控管理系统采用了先进的分层分布式系统结构。一般分上位机系统监控层、通讯管理层、现场保护测控单元层三层。1. 现场保护测控层由众多的保护和自动装置构成，这些装置具有测量、控制、保护、信号、通信等基本功能，并完成各自的特殊功能。该级装置数量众多且分散，利用现场总线技术予以连接。主要有：ü 发电机保护ü 主变保护ü 自动准同期装置ü 微机

13、励磁调节装置ü 微机厂用电综合保护测控装置（含电动机、变压器、馈线等）ü 微机厂用电快速切换装置ü 微机备用电源自投装置ü 微机厂用分支保护装置ü 微机同期合闸装置ü 400V智能脱扣器ü 400V微机备自投ü 直流系统等2. 通讯管理层通讯管理层由DCAP-4000M系列通信处理机组成：它以工业级嵌入式控制器PC104为内核，多CPU协同工作，运行在实时多任务操作系统（RTOS）环境下。硬件上，采用了通信模块化设计，可以同时支持多种类型的通信口，包括以太网、串行通信口、可扩充的其他现场总线接口等，软件上，采用规约

14、库，支持MODBUS、标准网络协议（TCP/IP）等。3. 系统监控层两台运行服务器（主备关系）、一台数据库服务器(可选)、一台Web服务器（可选）、多台运行工作站和监视工作站、 电量抄表系统工作站（可选）、 其他高级应用工作站（可选）、以及卫星时钟接收和同步系统。1.2.4 系统的设计原则 DCS在发电厂的运行管理中发挥重要作用，ECS是电厂运行不可或缺的一部分。对于发电机组和厂用电部分的操作，运行人员可以在ECS系统的运行工作站上实现，也可以在DCS的监控CRT上实现。ECS系统与DCS系统的接口，从DCS的角度看相当于扩展了DCS的控制范围，同时为厂用电系统提供了继电保护功能和保护信息管

15、理功能。电厂生产是由众多的动态控制环节构成，其中一个环节的故障都会影响全局。因此，DCAP-4000系统遵循了以下设计原则：Ø 系统的可靠性设计原则 保护测控装置的高可靠性满足IEC61000-4 的四级标准，重要设备和关键环节考虑冗余设计；通讯网络采用双网，网络具有自诊断和纠错功能。Ø 系统的大容量设计原则 系统采用大容量实时数据库，满足大容量数据采集的要求。Ø 系统的实时性设计原则保护测控装置采高性能32位处理器，通信网络选用高速工业以太网/高速现场总线，通讯主控单元选用PC104嵌入式工业计算机和实时多任务操作系统，确保了系统的实时性。Ø 系统的灵

16、活性设计原则配置的灵活性，组态的灵活性，扩充的灵活性使系统的实施和维护简单、灵活。第二章 系统组网方案如前所述，电厂电气监控管理系统可以理解为DCS系统的一个独立子系统，因此ECS一般是独立组网，然后与DCS联网实现信息共享。本章总结了我公司已实施的系统经验，提出几个常用ECS组网方案及DCS接入方案供用户选择。2.1 ECS组网方案DCAP-4000发电厂ECS系统采用了先进的分层分布式系统结构。一般分上位机系统监控层、通讯管理层、现场保护测控单元层三层。鉴于现场保护测控单元层的装置数量众多，为了保证系统的实时性和可靠性，一般需将这些装置分为若干组，再通过现场总线分别组网至对应的通讯主控单元

17、，通讯主控单元通过100M以太网和上位机系统监控层进行通讯。常用的分组原则有以下两种： 方案一：根据厂用电气主接线组网本方案根据电厂厂用电系统主接线分段对各种测控设备和保护设备进行分组，通过现场总线分别组网至对应的通讯主控单元。各通讯主控单元再联网至ECS后台系统。图2.1、图2.2分别为一台单元机组和两台机组带公用段时ECS组网方案示意图。图2.1 一台单元机组ECS组网方案示意图图2.2 两台机组带公用段时ECS组网方案示意图对于无公用段的单元机组，有两段6kV厂用母线，ECS可采用图2.1所示的组网方案。也可以把6kV A、B段分别接入两台通讯主控单元，即1#主控下带6kV A段及其对应

18、的400V厂用保护测控装置，2#主控下带6kV B段及其对应的400V厂用保护测控装置. 发变组、高备变的保护测控设备、快切屏、同期屏、励磁调节控制屏等智能设备分别接入这两台主控单元中。对于两台机组带公用段的情况，每台机组和公用部分均有两段6kV厂用母线ECS可采用图2.2所示的组网方案。与图2.1相同，也可以把每台机组和公用段的6kV A、B段分别接入两台通讯主控单元，发变组、高备变的保护测控设备、快切屏、同期屏、励磁调节控制屏等智能设备分别接入这两台主控单元中。根据电厂厂用电系统主接线分段对各种测控设备和保护设备进行分组的ECS组网方案特点是：方案简单实用，现场总线布线容易，间隔分明，便于

19、维护，应用业绩较多，且成本相对较低，缺点是与DCS工艺流程控制关联不大，无法与DCS的DPU一对一通讯，与DCS交换数据的速度受到制约，因此DCS对电气设备的控制一般仍需通过硬接线实现。 方案二：根据DCS系统的模式组网本方案根据DCS系统DPU的配置配备ECS的通讯主控单元，即把与热工生产流程密切相关的6kV和400V电动机等负载的保护、测控设备分在同一组接入通讯主控单元，通讯主控单元与DPU一一对应；进线、低压变压器等与生产流程关联不大的保护测控设备单独联网。发变组、高备变的保护测控设备、快切屏、同期屏、励磁调节控制屏等也接入这些通讯主控单元。参见图2.3。根据DCS系统DPU的配置配备E

20、CS组网方案特点是：与DCS工艺流程控制密切关联，通讯主控单元可以与DCS的DPU一对一通讯，实时性和可靠性得到了提高，DCS对电气设备的控制可以通过通讯实现，从而可以取消所用硬接线。缺点是系统相对复杂，通讯主控单元数量较多，因而成本较高；另外现场总线布线在电气间隔有交叉。 2.2 ECS接入DCS方案以前，电气量是通过硬接线接入DCS的。电气模拟量如电压、电流、功率是通过变送器送至DCS模拟量采集板，开关、保护状态等开关量通过硬接线接入DCS的开入板，对电气的控制则由DCS的开出板接至电气系统的开关控制回路。这种方法的缺点是DCS成本特别是模拟量采集部分很高，变送器及信号电缆费用也很高，设计

21、、施工复杂，且很多与ECS重复，浪费严重，而且扩展性很差。现在，上述电气量在ECS系统中均已采集，可以通过网络通信送至DCS，从而克服上述缺陷。因此，实现ECS联网以及和DCS实现数据通信，已成为发展趋势。ECS接入DCS方案也有多种方式，可总结为以下三种： 方案一：ECS通讯主控单元直接接入DCS的DPU或通讯工作站本方案中每个通讯主控单元均提供与DCS的通讯接口。该通讯接口可以是串行接口（RS232/422/485），也可以是以太网。建议ECS直接接入DCS的一台或数台DPU（参见图2.4），这样通讯效率较高，实时性较好，但要求DPU具有较多的通讯接口。DCS也可以设一图2.3 ECS组网

22、方案二：根据DCS系统的模式组网通讯工作站来处理所有来自ECS的通讯（参见图2.5）,但该方案的实时性比前者稍差。 本方案的特点是ECS和DCS相对独立，简单易行，与DCS协调容易，因此目前采用该方案的电厂较多。但对采用于通讯工作站方式的方案，实时性可能不满足工艺联锁的需要。图2.4 ECS直接接入DCS的一台或数台DPU图2.5 ECS直接接入DCS的通讯工作站 方案二：ECS通过以太网桥（Getway）接入DCS以太网本方案通过一台以太网网桥把ECS以太网和DCS以太网连成一体，实现ECS与DCS所有的数据交换和命令传递。参见图2.6。图2.6 ECS通过以太网桥（Getway）接入DCS

23、以太网本方案的特点是ECS和DCS相对独立，简单易行，与DCS协调容易。但目前并非所有的DCS系统都支持本方案的接入方式，主要原因是DCS与ECS的以太网应用层协议不同，有些DCS厂家无法提供其以太网驱动软件或公开以太网应用层协议。对于取消所有硬接线，需要通过通讯实现DCS对电气设备进行遥控时，由于分层较多，传输实时性可能不满足工艺连锁的需要。此时应选择下面介绍的方案三。 方案三：方案一二混合组网方案本方案中是方案一和方案二的混合方案。该方案中ECS须根据DCS系统DPU的配置配备ECS的通讯主控单元，即把与热工生产流程密切相关的6kV和400V电动机等负载的保护、测控设备分在同一组接入通讯主

24、控单元，通讯主控单元与DPU一一对应，实现通讯主控单元与DPU进行一对一通讯。通讯接口可以是串行接口（RS232/422/485），也可以是以太网。由于每个通道的数据较少，与其他与热工生产流程密切相关的数据和控制命令由这些通讯完成，没有中间间隔，因此实时性、可靠性很高，可以取消全部硬接线。对于进线、低压变压器等与生产流程关联不大的保护测控设备以及发变组、高备变的保护测控设备、快切屏、同期屏、励磁调节控制屏等设备的数据和命令，由于对实时性要求不高，为成本计，则可通过以太网桥进行数据交换。参见图2.7。图2.7 ECS接入DCS方案三本方案具有实时性好，自动化程度高等优点，是较为理想的ECS接入D

25、CS方案。但该方案相对复杂，成本较高，实现相对困难些，适合于对预算较宽裕，对自动化程度要求较高的应用。2.3 关于系统冗余冗余配置是提高系统可靠性的有效方法。因此一个好的系统应支持冗余设计。DCAP-4000发电厂电气监控管理系统，在以下几个方面考虑了系统冗余：ü 现场总线的冗余：通讯主控单元和现场保护测控装置均支持双网结构，双网无缝切换，并具有故障报警功能ü 主网络的冗余：通讯主控单元和ECS上位机的100M以太网支持双网冗余，双网无缝切换，并具有故障报警功能ü 服务器的冗余：上位机系统支持主从双服务器的冷热备用ü 通讯主控单元的冗余：即同一现场总线上

26、配置两台通讯主控单元，主从备用，自动切换。但由于成本原因，较少采用。ü 与DCS通讯通道的冗余：支持双通道串行通讯或双以太网。2.4 ECS的时钟同步为保证ECS系统的时间与其他系统的时间一致，需要时钟同步。DCAP-4000系统采用GPS通讯对时命令及同步脉冲信号（分同步或秒同步）相结合的方式实现系统的时钟同步。GPS发出的对时命令及同步脉冲信号接入DCAP-4000M主控单元的时钟管理模块，再由主控单元通过以太网同步ECS上位机时钟，以及通过现场总线向保护测控层广播时间，并同时向各保护测控装置驱动转发同步脉冲信号，保证整个系统时钟准确、一致。一般网络广播时钟使各单元同步到秒，秒同

27、步脉冲信号使各单元同步到毫秒。如图2.8所示。图2.8 DCAP-4000系统与GPS时钟同步联接原理图图2.8 示意了DCAP-4000M与GPS以及保护测控装置之间时钟同步联接原理。GPS通过RS485接口定时向各主控单元广播时间，并发出同步脉冲信号。同步脉冲信号连接线无特别要求，可选用一般的控制电缆或信号电缆。DCAP-4000M接受的同步脉冲信号可以是有源脉冲，也可以是空接点或三极管OC输出。内部跳线选择。DCAP-4000M输出的同步脉冲信号为两路+24V有源脉冲，每路可以驱动多达64个保护测控装置的时钟同步输入。DCAP-4000M内部自带时钟管理模块，因此，即使不配置GPS时钟，

28、DCAP-4000M也能输出同步脉冲信号，以保证整个ECS系统时间的一致性。同步信号是接受GPS还是内部产生，由跳线选择。2.5 现场安装2.5.1 ECS系统各部分安装位置l 现场保护测控层6kV和400V综合保护测控保护装置当然直接安装在开关柜上，通过现场总线与通讯主控单元相连。如两者距离<1000米，可采用通讯用屏蔽双绞线，若超过1000米，应敷设光缆。发变组保护、快切等一般安装在电气控制室，通讯接口大都为RS485，通讯介质考虑原则同上。l 通讯管理层通讯主控单元常用的有两种安装方式：（1） 通讯主控单元直接安装在开关柜上。这样与综合保护测控保护装置距离较近，便于敷设现场总线。但

29、与上位机系统及发变组保护、快切等智能装置较远，超过1000米时，应考虑采用光缆。（2） 通讯主控单元安装在电气控制室机柜上。这样与综合保护测控保护装置距离较远，现场总线总距离超过1000米时，应考虑采用光缆。但与上位机系统及发变组保护、快切等智能装置较近，便于连接。 l 上位机系统建议专门设置一电气控制室安放DCAP-4000M上位机系统，也可以安放在DCS控制台旁。直接安放在控制屏上操作不太方便。由于上位机系统与通讯主控单元采用以太网连接，如采用五类线，建议两者间距离不大于100米，否则需采用光纤。2.5.2 网络布线l 现场总线布线如上所述，当现场总线总长度小于1000米时，采用通讯用屏蔽

30、双绞线联接。布线时一定要注意屏蔽层的一点接地问题。如长度较长，可屏蔽层分段接地，切不可多点接地，参见图2.9。图2.9 现场总线屏蔽联结双绞线联接示意图现场总线总长度小于1000米时应采用光缆。考虑到成本及布线方便，可把相临的设备用屏蔽双绞线联接后再转换成光缆联结，参见图2.10。图2.10 现场总线光缆联结示意图l 以太网布线以太网网络线超过100米时应考虑采用光缆。考虑到成本及布线方便，应尽量在通讯管理层、上位机系统两侧的交换机间采用光缆，参见图2.11。图2.11 以太网光缆联结示意图2.6 ECS与电厂其他系统的联接2.6.1 ECS与生产实时管理系统/MIS/SIS系统的联接ECS可

31、通过一台以太网网桥把ECS以太网和生产实时管理系统、MIS、SIS等系统组网，实现ECS与各系统之间所有的数据交换和命令传递。参见图2.12。该网桥可支持网络应用层透明传输，和其他应用层协议(如OPC协议)进行传输。图2.12 ECS与生产实时管理系统/MIS/SIS系统的联接2.6.2 ECS与网控监控系统（NCS）的联接一般来说，ECS与网控监控系统（NCS）交换的数据为发电机机组出力、发变组保护信息、励磁系统信息等，数量不多，因此连接上述设备的通讯主控单元直接采用远动协议传给NCS即可。参见图2.13。图2.13 ECS与网控监控系统（NCS）的联接第三章 DCAP-4000上位机系统3

32、.1系统结构DCAP-4000上位机系统主要设备包括：两台运行服务器（主备关系）、一台数据库服务器(可选)、一台Web服务器（可选）、多台网关、多台运行工作站和监视工作站、 电量抄表系统工作站（可选）、 其他高级应用工作站（可选）、以及卫星时钟接收和同步系统。MIS系统运行工作站数据库服务器WEB服务器WAN网络打印机SIS系统通信主控单元。路由器网关。 系统结构图 Ø 数据库服务器采用Windows 2000 Server操作系统。运行商用数据库管理系统（SQL Server）。提供SIS系统和MIS系统的数据接口。采取主备服务器运行模式，处理实时数据，触发告警信息，生成基本报表数

33、据，保存历史数据。实现主服务器故障态自动切换到备用服务器和主备服务器数据库同步操作。Ø WEB服务器采用Windows 2000 Server操作系统。提供浏览和查询运行系统实时数据和历史数据的Activex控件，支持远方基于浏览器的实时数据的监视和历史数据的查询功能。Ø 运行工作站 采用Windows 2000 Professional操作系统，实时显示现场数据，实现告警提示， 执行各种数据的录入和查询工作，提供遥控、遥调和顺控的功能。Ø 监视工作站 与运行工作站的区别在于，监视工作站无操作权。Ø 维护工作站采用Windows 2000 Profess

34、ional操作系统，提供数据库组态、图形组态、报表组态工具软件，可以进行系统组态和配置。Ø 通讯处理机DCAP-4000通信处理机具有通信接收、发送、规约转换等功能，对下将DCS对测控保护层的控制命令，或电气主站系统的查询及修改定值命令等，发至各有关装置，同时，将各装置上送的信息，送至DCS系统或电气主站系统。具有软硬件可扩充性，实时性强、组态功能强大、可维护性好等特点Ø 网关计算机选用工控机，采用Windows 2000 Professional操作系统。当DCS系统的订 购数据和控制范围超出一台通讯处理机的组网范围时，在不增加DCS-DPU的情况 下，网关负责装置层与D

35、CS系统的网络通讯，完成DCS数据传输和DCS命令转发任 务。3.2软件结构DCAP4000系统软件按功能可划分为离线应用程序：前置机组态，系统组态；在线应用程序：SCADA管理工具，网络管理，数据处理，数据库操作中间层，人机界面，报表管理，WEB组件管理。所有程序模块均用VC开发。数据处理包括实时数据处理、事件数据处理、订购数据处理和历史数据处理。DCAP4000系统主服务器定时向前置机订购实时数据，前置机主动向主备服务器上送事件。数据处理模块在主服务器运行，对实时数据和事件进行处理。客户机向主服务器订购实时数据，建立当地实时数据库的映象。主服务器将事件消息通知网络管理层；主服务器将全网全局

36、变量（远方就地、数据库故障、实时库版本，应用版本）的修改通知网络管理层，网络管理层将这些信息分发到备用服务器和各个客户机。遥控操作的合法性校验在主服务器统一处理。主服务器故障时，备用服务器应立刻转变为主服务器。主备服务器切换由网络管理层实现，数据库一致性由管理工具实现，重要事件信息不丢失由备用服务器数据处理模块实现。DCAP4000系统对历史数据采用客户/服务器方式，在实际应用中，如对SOE的查询、对历史曲线的查询等操作中，一般是HMI提交查询条件给客户端数据库中间层，从历史数据库中查询得到满足有关条件的查询结果集，将它转变为用户容易理解的方式，如曲线、报表等显示出来。3.3人机交互功能可以按

37、用户的要求构造人机界面。常用的构造人机界面的图元工具都具有动画属性，包括“颜色、大小、位置、文本、角度、闪烁、隐藏”等属性，这些属性可以简单地与监控变量或内存变量连接，保证图形元素属性随变量值而变化。采用复合文档设计思想，即在画面中可以嵌入ActiveX控件，提供具有独立功能的控件用于显示系统的报警信息、曲线、棒图等，以及历史数据库有关的查询和显示功能。对于电力高级应用需求我们采用控件的方式设计，便于功能扩展，组合功能强大的高级应用图形接口。实现画面缩放、漫游、分层分级显示和导航功能。具体说明如下： 3.3.1画面显示1. 系统运行工况图。2. 厂用电电气主接线图及单元接线图。3. 保护测控单

38、元配置图，以及各套保护设备的投切情况、整定值等。4. 锅炉、汽机、发电机组过程控制工况图。5. 光字牌图。6. 实时曲线及趋势曲线。7. 历史曲线。8. 棒图（电压和负荷监视）。9. 实时数据表10. 系统频率、系统时间和安全运行天数。3.3.2控制操作1. 断路器及电动刀闸的操作（包括检同期合闸操作）2. 主变档位调节3. 顺序操作成组设备4. 检修挂牌操作（接地、检修）5. 小电流接地选线6. 旁母代路操作7. 告警的确认、闭锁8. 控制闭锁9. ECS系统与DCS系统控制权切换10. 微机保护装置的投入、退出及保护信号复归，修改保护定值（在设定的几组保护定值间进行切换及改变控制字）。3.

39、3.3信息统计及查询1. 事件记录查询 2. 断路器动作次数统计及查询3. 操作记录的查询4. 保护定值和装置参数修改记录的查询5. 设备管理及检修记录查询6. 操作票管理7. 事故追忆8. 故障录波3.3.4在线帮助1. 操作对象及操作状态提示2. 操作闭锁条件提示3. 系统使用帮助文本3.4报表统计及管理功能以Excel为报表统计及管理平台，利用其强大的电子表格功能，实现报表系统的制作和管理。 运行服务器在线采集、计算生成以下报表原始数据：1. 日、月、年电压合格率。2. 功率总加、电能总加。3. 发电厂送入、送出负荷及电量的平衡率。4. 主变压器的负荷率及损耗。变压器的停用时间及次数。5

40、. 断路器的正常及事故跳闸次数、停用时间、月及年运行率等。6. 所用电率计算。7. 整点潮流及电量值。8. 历史曲线报表系统对报表原始数据进行统计和计算生成以下报表：1. 发电厂负荷运行日志表（值班表）。2. 电度量表（旁路代线路时，可将电度值计入该线路电量中）。3. 交接班记录表（包括操作员及时间、操作内容及结果）4. 事件顺序记录一览表。5. 报警记录一览表。6. 微机保护配置定值一览表。7. 主要设备参数表。8. 自诊断报告。3.5系统组态及维护功能 3.5.1系统组态组态是体现系统友好性，配置灵活性和数据库管理功能的重要部分，组态包括前置机组态、网络组态、数据库组态、图形组态、报表组态

41、、后台语言编辑器等。前置机组态建立多台前置机的实时数据库，使前置机可以按照不同工程的配置要求（包括装置的配置、测点配置、通讯口参数设置和规约参数设置等）,建立相应的实时数据库，处理实时数据。组态软件输出结果可以打印，并可以下载到前置机。网络组态包含网络节点配置和用户配置。网络节点配置设置二次监控系统设备参数、网络管理参数。用户配置设置用户管理权限。1. 主机名：网络节点名称。2. 别名：冗余节点的逻辑名。3. 节点类型：网络节点的类型共有四种：数据库服务器、WEB服务器、工作站、前置机。4. 第一块网卡IP地址：以太网节点的网络地址。5. 第二块网卡IP地址：节点为双网时另一块网卡网络地址 。

42、6. 用户配置权限分为三种级别：超级用户，维护人员，运行人员。运行人员又分为操作员和监视员。超级用户是最高级别，具有所有的权限。维护人员除了一些重要的配置信息不能修改外，其他的都能做。操作员可进行输出操作，监视员可以浏览信息。超级用户能创建维护人员，维护人员能创建运行人员。详细定义见表。监视对设备操作修改系统设置修改数据库其它监视员ü操作员üü维护员üüü超级用户üüüüü用户权限表网络组态及用户配置数据库组态n 模拟量1. 变量名： 使用汉字或字符串描述的遥测量的名称，该名称用于显示

43、和告警。 2. 数据记录：选中数据写入日库存表，供查询和生成报表。库存方式：值变化保存，自定义周期保存，整点保存。周期：当库存方式设为自定义周期保存时，设定保存周期。3. 数值转换：填入所接回路的CT变比或PT变比。4. 数据采集：通道采集、后台语言赋值。5. 越限告警设置：限值有四栏包括越上上限，越上限，越下限，越下下限四种。由用户按照实际需要选择。告警画面ID当事故发生时，希望推出的画面号。死区调整告警灵敏度。 n 信号量1. 变量名：使用汉字或字符串描述的遥信量的名称，该名称用于显示和告警。2. 子设备：选定提供可控信号的设备，在“设备”项中创建。如：断路器。3. 数据采集：通道采集、后

44、台语言赋值、网络节点状态、装置节点状态。4. 控制字：开位节点位置、合位节点位置、可以遥控、 取反和双节点遥信等。5. 告警设置：告警名确定该测点告警时的状态，包括0状态告警和1状态告警两种。· 告警方式选择事故发生时希望触发的告警事件。 推画面、事件广播。 光字牌选取此项，事件发生时相应的光字牌变为红色（事故色）或黄色(故障色)。 语音、闪烁、事件库存、事故处理、异常打印。 设备动作信息统计统计跳合闸次数。· 告警画面ID：当事故发生时，希望推出的画面号。n 脉冲量1. 变量名： 使用汉字或字符串描述的遥脉量的名称，该名称用于显示。 2. 数据记录：选中数据写入日库存表，

45、供查询和生成报表。库存方式：值变化保存，自定义周期保存，整点保存。周期：当库存方式设为自定义周期保存时，设定保存周期。3. 数值转换：填入所接回路的CT变比和PT变比。4. 数据采集：通道采集、后台语言赋值。5. 控制字：选择计量电度的方式。脉冲数或表读数。n 遥控量1. 变量名：使用汉字或字符串描述的遥控量的名称，该名称用于显示。2. 操作描述：遥控量对应的控制动作描述。3. 遥控通道：合/升对象号、分/降对象号、停对象号。4. 遥控约束条件：通过脚本语言实现。数据库组态图形组态 利用图形组态软件，可以生成各种接线图，棒图，趋势曲线、立体图，动画图，地图和工业仪表图。图形组态窗口n 基本图元

46、1. 直线：包括水平线垂直线和任意两端点决定的直线。2. 水平垂直线：包括水平线和垂直线。3. 矩形：包括长方形和正方形。4. 圆：包括圆和椭圆。5. 圆角矩形：包括圆角矩形圆和椭圆。6. 折线：它由首尾相连的直线段构成。7. 多边形8. 位图：由用户用位图编辑器设计好的点阵图形。9. 文字：由中文和英文组成的字符串。n 基本作图利用一些基本图形元素构成一个画面的基本背景，要构成一幅内容丰富，形象生动的画面，须合理布局整个画面，包括结构排布，颜色搭配等。应用图形组态软件提供的图形编辑功能，可以方便快速地生成画面背景。1. 图形编辑改变大小、移动、剪切、复制、粘贴、删除等2. 图形整理置前、置后

47、、对齐、水平均列、垂直均列、成组、分解、水平镜像、垂直镜像等3. 图形文件管理创建、打开、保存、打印预览、页面设置等4. 图符元件图符库提供一批内置的图符。如电厂常用的发电机变压器短路器刀闸等图符。系统还提供手段让用户自定义图符，并加入到图符库中，图符库中所有的图符作为动态图符可以连接测点或对象n 画面的动态连接把画面中动态图元与数据库中的测点或对象建立某种连接。实际运行时，根据数据的当时值进行动态显示，或通过直观的图形效果反映出来。动态连接操作包括：1. 动态显示：将系统采集到的数据以指定的字符的字体颜色大小和格式显示。或以指定的图元颜色和大小显示。2. 动态颜色：用系统采集到的数据来控制图

48、元的颜色。当一个图元对应的数据超过某一范围时，可通过改变其颜色，把它在一个复杂显示这显示出来。3. 动态移动：根据系统采集到的数据来控制图元的颜色。当一个图元对应的数据变化时，图元的位置也相应的变化。结合动态大小操作，可产生动画效果。4. 动态大小：根据系统采集到的数据，控制一些具有标准形状图元的大小，以表示当前值和最大值的比值。5. 动态字符：根据系统采集到的数据显示不同的字符串。6. 动态输入可输入各种类型的数据，以控制实时信号。7. 动态控制：当用鼠标操作图元时，可显示指定画面，可启动程序，也可操作设备，如机组开机，停机等。报表组态历史数据库报表软件采用Microsoft Office套

49、件中的Excel为开发平台，利用其强大的 电子表格功能实现报表系统的制作和管理。DCAP-4000报表系统的主画面如下：报表组态窗口n 基本概念在报表系统中。一张报表就是一个工作表 。工作表示由行和列构成的表格。行和列相交组成的网格叫单元格，它是存储数据的基本单位。所有的工作表的名字显示在窗口底部的工作表标签上。其中，当前正在使用的工作表称为活动工作表。在活动工作表中，当前正在使用的单元格称为活动单元格，以黑框显示。工作表活动中只有活动单元格能接受输入。n 基本操作1. 创建报表Excell生成一张新表，再进行报表属性设置。输入有效的报表名称，选择要创建的报表类型，确定是否连接前景数据，设置完

50、毕后，单击“确定”按钮2. 选择报表类型制作报表之前首先要确定所要制作的报表类型。按数据类型划分为潮流、电量、事件、设备报表。按时间划分为以下几种类型：日报主要统计整点小时值，包括最大、最小、合格率、平衡率和平均值月报主要统计每天累计值，包括月最大、最小、合格率、平衡率和平均值年报主要统计每月累计值，包括年最大、最小、合格率、平衡率和平均值班报主要统计每班累计值，包括班最大、最小、合格率、平衡率和平均值报表属性设置3. 删除报表4. 移动工作表5. 调整行高和列宽6. 输入正文7. 输入公式n 前景数据制作报表的关键在于将报表的单元格和数据库数据进行连接。操作如下：1. 首先确定该报表的“所属

51、厂站”已经选择。2. 选择所要连接的前景数据的单元格区域，右击鼠标后会弹出对话框，选择“指定测点”命令后，弹出“选择测点”对话框，如图前景数据连接3. 选择测点类型。4. 选择单元格对应的前景测点数据的测点名称。· 模拟量选择所需的测点类型，设置测点时间，指定两个单元格对应的测点时间增量。· 开关量选择所需的测点类型。· 电度量选择所需的测点类型，设置测点时间。指定两个单元格对应的测点时间增量。 n 报表查询对于日、月、年等典型报表，均可以输入时间值方便地查询某一时间的报表数据。后台语言编辑器用户自定义的一些实时数据，可以通过脚本语言操作实时库生成。脚本语言支持关

52、系运算、四则运算、括号、条件判断等循环指令。操作规则库通过表达式编辑器生成。脚本语言是由标识符组成的，而标识符又是由字母、数字、标点符号等组成。根据标识符的功能，程序中所使用的标识符可分为：保留字、变量、数值、操作符。n 保留字字体颜色为蓝色的比如dim、if、repeat、return等字符串为程序保留字，也就是说这些字符串程序已经为其作了特殊的定义，因此在我们定义变量时必须避开保留字。例如：integer if;本意是想定义类型为integer,变量名为if的整型变量，但由于if是一个条件判断保留字，则程序编译不能通过。程序中保留字共有14个：dim, if, then, else, en

53、dif, repeat, until, return, not, and , or, integer, real, bool。n 变量变量的定义以字母开头，可以包含26个字母和数字。除了前面提过的别名和全局变量外，变量在使用之前必须明确定义其类型。支持全局变量，全局变量包含在“”和“”之间，全局变量是在程序执行时从数据库中取值。n 数值数值的含义比较简单，就是整数和浮点数，由数字和小数点构成。n 运算符1. 赋值语句，使用符号“:=”。布尔类型的赋值实际用整型代替，0为false，非0值为true。在赋值语句中进行类型检查，允许不同类型之间进行赋值，对可能丢失数据的类型转换在程序编译阶段给出警

54、告。 2. 关系运算符，“> < = >= <= <>”，分别代表“大于”、“小于”、“等于”、“大于等于”、“小于等于”、“不等于”。3. 加 减 乘 除 运算符，“+ - * / ” 分别表示加、减、乘、除的操作。3.5.2 系统维护提供专门的系统安装及数据库备份工具， 通过组态工具对数据库的各种数据项进行修改，对图形画面进行修改，提供DCAP4000系统的运行日志。系统设置系统设置用于设置DCAP-4000系统运行环境的相关参数。超级用户口令由系统设定，用户不可更改。在输入超级用户口令后，可进行参数的设置：系统设置窗口1. 双服务器：选中

55、表示系统使用了主从服务器2. 语音告警：选中表示系统包含语音告警3. 告警打印：选中表示系统包含告警打印4. 从前置机对时：选中表示后台从前置机进行对时5. 监护设置表示哪些操作需要监护员进行监护。6. 主服务器、从服务器：对于一个子系统而言，目前允许有2台数据服务器分别作为主从服务器，主服务器名必须正确填写，如果在双服务器复选框中选中，则必须正确填写从服务器名。7. 画面文件远方目录：在图形组态时，为保证系统画面文件的一致性，允许用户将画面文件在保存的同时通过ftp上载到数据服务器。远方目录的建立允许用户将文件上载到服务器上用户自己建立的目录，避免与其它画面文件发生冲突。8. 画面文件本地目录：画面文件本地目录指定了图形组态