摘要： 部分电厂在规划过程中，不可避免的会出现一些距离较远的设备和控制室，例如取水设备、码头设备、煤场等。为提高电厂自动化水平、实现全厂可监控性，远程和超远程设备都将通过通讯纳入控制系统。随着电子信息技术的发展，远程通讯方式变得多种多样，选择合理的通讯方式将能更好的实现设备监控和节省成本的目的。基于此，本文以摩洛哥杰拉达项目的超远程泵房通讯为例进行浅析讨。
关键词： 远距离、通讯、网络、基站、环境
1、项目概况
摩洛哥杰拉达项目为1×350MW燃煤机组，是原有3X55MW燃煤机组的扩建，但本机独立于原机组。机组由1台锅炉、1台汽轮发电机组、空冷岛和配套辅助系统构成。本项目位于山脚下，其机组用水取水点为30公里外的艾因-贝尼-马塔尔镇，在电厂与取水点间有一座高山相隔。为了满足取水要求，取水管线设置了取水及山脚下增压两个泵房。
2、通讯要求及通讯方案
项目要求能够远距离监控取水泵房及增压泵房的情况，监控范围包括泵的状态、泵房内阀门状态、泵房火警状态等，并能对泵房内设备进行远距离控制干预。
（1）远距离数据传输一般有以下3种实现方案：
a. 无线数传电台传输
数传电台是指借助DSP（数字信号处理）技术和软件无线电技术实现的高性能专业数据传输电台。是通过相应电子设备将模拟信号和脉冲信号进行相互转换来实现数据传输的。其在我国和世界上有广泛应用，主要应用领域有电力的发配电管理、油田煤矿的监控、城市供热水处理等。无线数传电台的远距离传输对环境要求很高，起伏的地表面和地面上各种障碍物都会影响信号的传播，因环境的多变性难以进行理论计算，一般设备说明书上的距离都为理想环境的距离，实际通讯效果一般只能通过实验找出规律进行调校，现多用于10km以内通讯。
b. 有线光纤通信
光纤通讯现以成为最主要的有线通讯方式。通过信息载体光，将信息叠加或调制到再波上，然后将已调制的载波通过传输媒质传送到远处的接收端，由接收机解调出原信息。由于光在传输过程中的损耗和色散等问题，光纤传输存在距离限制，不过通过技术研究，光纤最远通讯已突破千公里记录。一般规定光纤电缆的使用寿命要高于20年。
c. 使用现有网络通讯
现有网络指在需通讯点附近已存在并建立好的网络，一般多指电信商网络。即通过租用电信商专线网络实现通讯目的。网络的维护与监控将由电信商负责，使用方只需支付相应的租金。
（2）杰拉达项目需通讯泵房路线环境分析
杰拉达项目取水点在距电厂30公里外的地方，其靠近一个偏僻村庄。考虑取水点的偏僻性及本国家的基建不完善等因素，在取水泵房测试没有电信商的网络信号。在取水泵房与电厂的直线距离间有一座高山相隔。其管线途经地底砂石较多，不易挖掘。为让取水管线跨越高山在山脚下又增设一增压泵房，本项目应完成取水泵房、增压泵房、电厂3点间的相互通讯。
3、通讯方式的选择
因最远通讯距离为30公里，可首先排除无线数传电台通讯方案，再有通讯点间有山体遮挡和地形复杂也不适于用此种通讯方式。
采用光纤敷设方案。光纤将会沿管线通过田地、道路、河床、翻过高山，考虑通讯的可靠性需要至少敷设2根光纤做冗余配置，因环境复杂选择地埋方式。经分析光纤电缆敷设的特点除建网慢、费用高、维护不方便外是可以满足通讯要求的。但因光纤敷设距离较长沿线通过的区域环境复杂增加了光纤的被破坏机率和巡检的难度。
采用电信商网络进行建网。因取水泵房和中继泵房都处于偏僻地区，实地测量是没有电信网络信号的，经与当地电信商沟通要建立网络需要在取水中继泵房处各搭建一台电信基站来增强网络信号。此方案与传统的租用第三方网络方案相比增加了搭设基站费用。
经以上分析发现光纤敷设和使用第三方通讯方案都能满足通讯要求。但经过综合成本预算发现光线敷设的费用要远高于使用电信商通讯方案费用。经统计需通讯信号有模拟量7个，开关量31个，温度信号20个，通讯量较少第三种方案能很好的满足通讯要求。综合施工、成本、维护等多方因素最终选用了第三种方案。
4、电信网络的建立
（1）原理
中继、原水泵房：
数据量：上传5K 下载5K （根据信号量及使用的控制系统进行的计算，此项目使用的AB PLC）。
网络要求：上传下载稳定速度128KB/S（当地电信商只承诺能保证稳定网络为128KB/S）。
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泵房系统配置：中继、原水泵房都配置了独立的PLC系统，在无外部干涉的情况下可独立运行。
考虑到外部网络的不稳定和瞬时性，通过增大网络的带宽和通讯速率来适当提高整体通讯的可靠性和实时性。泵房数据将由PLC转化通过VPN进行加密传入网络。电厂PLC系统从外网获取加密数据并解密转由PLC识别并通过识别的数据进行相应的操作控制。
因为外网的不稳定性，泵房控制系统增加了以下逻辑来做到自动保护确保安全。正常运行泵房PLC会实时检测网络的连接互通情况，如网络断开1分钟，泵房内PLC将执行泵房内设备安全动作泵停止、阀门关闭，泵房PLC将继续更新并发送现有设备状态，在恢复网络后运行人员将根据泵房最新状态进行操作。
电厂PLC系统：
数据量：上传10K 下载10K （因电厂需监控2个泵房数据，所以进行了简单的相加）。
网络要求：上传下载稳定速度128KB/S（电厂电信商有线光纤连接）。
由于外网的不稳定性，电厂控制系统会实时检测网络的连接互通情况，如与泵房网络断开1分钟，操作员站画面会出现报警。
（2）建立网络
与电信商确定的网络通讯要求、网络维护要求、基站建设维护要求：
a. 网络通讯稳定速率不应小于128kb/s。
b. 电信网络能支持数据加密功能，满足我方加密数据通讯要求。
c. 网络应稳定并不能丢失数据包。
d. 电信商网络能实现长时间无故障运行，年断网率小于一次，如出现故障将在4小时内派人前往故障所在地进行检查并保证12小时内修复（此处时间是根据现场储水罐容量计算得来）。
e. 电信商应保证给此电厂提供通讯网络的专用性，任何情况不能将此路网络分作他用。
f. 电信商负责修理维护基站及网络，应对网络的质量负责。
网络建设时间：电信商在协议生效后用时不到一个月就完成了基站的搭建和网络的调试。
（3）网络使用情况
网络实际通讯数量为：58点，其中AI为7点、DI为24点、DO为7点、RTD温度为20点。
网络稳定性：在使用期间未出现断网情况，网络数据延时在50ms以内能够满足监控要求。
网络安全：因电信商专用网络和增加了防火墙等，正式运行阶段未发现病毒攻击情况。
（4）在网络调试运行阶段发现的缺点
a. 因泵房为了安全都设置了独立的PLC。由于泵房各自系统与辅网系统不在同一网络，不能在3个系统间形成连锁控制，即在电厂只能监视和通过人工发出相应控制指令。此问题可以根据PLC功能扩展解决。如电信商内部网络接入辅网网络也可解决，但存在较大网络安全风险。
b. 在调试人员初步调试阶段，发现有网络病毒侵入情况，在与电信商沟通后，调整了网络，后未出现病毒入侵情况。因此使用此网络是存在网络安全风险的。但有条件的电信商可将网络调整为内部网络，这样将大大增加网络安全。
5、总结
此项目通过使用电信商网络，轻松实现了跨距30公里的泵房实时监视控制功能，降低通讯搭建的综合成本，减少了电厂运行人员匹配。此项目的实施可为后续此类方案的应用、研究提供真实数据。其后续项目解决超远距离通讯提供参考解决方案。
参考文献
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作者简介
李秋光，山东电力建设第三工程有限公司，职务：工程师。宋建华，山东电力建设第三工程有限公司，职务： 设计管理部主任师。
论文作者:李秋光,宋建华
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
标签：泵房论文; 通讯论文; 网络论文; 电信论文; 电厂论文; 光纤论文; 方案论文; 《电力设备》2018年第20期论文;