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1、OPC技术在电厂网络监控系统中的应用研究,2011-09,毕业论文答辩,答辩人：李 导 师：翟 教授 张 副教授 学 院：电气与电子工程学院 专 业：电力系统自动化,工程硕士论文,报告内容,国内外研究状况,理论和实践依据,一、项目研究背景,一、项目研究背景,系统互联 要求,一、项目研究背景,需要解决的 问题,接口不规范 没有技术手段控制环节 主观性强，人为因素干扰大 通讯效果差,二、目的和意义,二、目的和意义,三、主要研究内容,研究 内容,三、主要研究内容,三、主要研究内容,操作机构数据,数据种类,一次设备数据,控制系统数据,变电站应用,三、主要研究内容,态数据、静态数据交互 实际操作设备控制
2、虚拟一次设备 逻辑数据的交互,三、主要研究内容,三、主要研究内容,对象链接和嵌入式技术在过程控制方面的应用 基于TCP/IP的CLIENT/SERVER通信模式 通信过程和数据进行封装 标准统一、高效率的通信规范 制药、石化、电力、钢铁 、交通等领域,三、主要研究内容,一次设备和场景虚拟实现 控制操作设备采用实际设备 实际设备可控制虚拟设备 实际设备的操作过程可在培训系统中考核,三、主要研究内容,可仿真设备外观 建立设备逻辑 实现仪表界面数据显示 产生动态数据 可远程传输数据,三 、主要研究内容,互动教学 教案编制、运行方式整定、故障设置等操作 可随时中断、提问、解答和重复 记录学员学习考式工
3、作，分析学员不足 学员可根据平台分析结果，反复学习,三、主要研究内容,培训内容,三、主要研究内容,远程接入 三维图形占用大量资源 带宽有限的条件下实现远程教学 多分中心（本地化）实现同步培训,三、主要研究内容,实现功能,三、主要研究内容,模拟变电站操作、运行、维护等功能，实现运行、维护、事故处理、检修等技能培训。,其采用先进的虚实结合技术（软硬结合），虚拟化实现变电站全景,由二次硬件设备控制软件仿真一次设备,由软件构建变电站三维场景、仿真一次设备、操作机构等设备,由硬件搭建设备操作仿真平台和设备故障仿真平台,为员工和客户提供培训支撑平台,虚拟场景,一次设备仿真,设备故障仿真,设备操作控制,培训
4、平台,功能演示,变电站仿真培训系统 结构,三、主要研究内容,变电站智能化全景仿真及培训系统,三维仿真,操作仿真,故障仿真,培训考核,远程支撑,系统层,结构层,逻辑,潮流,设备,网络,教学,操作,故障,模型层,场景,一次 设备,操作 机构,二次 设备,运行 维护,故障 分析,用户 管理,运行方式,教案,考核,设备/业务层,员工培训,应用层,客户培训,远程培训,考核,三维展示,变电站仿真培训系统架构,三、主要研究内容,三、主要研究内容,仿真培训系统软件框架结构,三、主要研究内容,研究中的创新点,首次提出变电站全景建模技术。 低带宽三维仿真远程教学培训技术。 变电站虚实仿真结合技术。 变电站设备模型
5、互动技术。,三、主要研究内容,研究中的创新点,首次提出变电站全景建模技术。 全景建模实现变电站所有典型设备建模，以及实现各种电压等级的典型变电站建模。,三、主要研究内容,研究中的创新点,低带宽三维仿真远程教学培训技术。 三维图像传输需要大量宽带资源，建立远程传输机制，实现三维模型传输，实现总部培训中心和分部培训中心的同步教学考核；,三、主要研究内容,研究中的创新点,变电站虚实仿真结合技术。 实际的控制设备，操作虚拟的一次设备。,三、主要研究内容,研究中的创新点,变电站设备模型互动技术。 模型能够接受硬件控制，能够变换模型属性，能够传输模型动作,四、国内外研究状况,四、国内外研究状况,变电站仿真
6、培训系统主要有带台盘模式（硬模式）、纯软件模式（软模式），以及混合模式。,随着计算机技术、网络技术和多媒体技术的发展，随后又出现了基于微机平台和基于网络的变电站仿真系统，这是一种全软件模式的仿真，学员的所有操作在计算机屏幕上完成。该种方式更加灵活，可直接安装在现场，满足各具体变电站仿真培训要求。其便捷、经济等多项优点，成为我国培训变电站技术人员的主流系统。,最先出现的变电站仿真系统主要采取带盘台的模式，这种仿真系统与实际变电站1：1开关控制屏及保护屏硬件组成；这种带盘模式的仿真系统扩展性差、升级改造困难。,四、国内外研究状况,需要解决的主要问题,五、理论 和 实践依据,三维计算机图像处理技术的
7、应用,五、理论和实践依据,远程技术的应用,三维全景虚拟现实技术的应用,仿真技术的应用,信息技术的应用,互联网技术的应用,采用的网络技术、数据库技术，信息技术等主要技术已经在变电站自动化系统中应用,五、理论和实践依据,物体的建模时设计物体属性，通过程序改变属性数据，控制虚拟设备动作,三维全景虚拟现实技术已经电网调度自动化等领域应用,变电站全景建模设计。,五、理论和实践依据,国电南瑞科技股份有限公司,远程仿真教学技术实现。,变电站设备三维仿真和场景三维仿真设计。,培训评价考核体系，形成行业标准。,六、技术实现方案,六、技术实现方案,系统由以下部分组成：主要工作内容 电厂网络监控系统的结构 网关机的
8、作用 数据通信模块 设计OPC服务器,六、技术实现方案,研究电厂网络监控系统（NCS）的结构 对NCS系统的网关机进行功能升级 创新设计出OPC服务器 实现OPC服务器的编程 测试OPC服务器的功能。,关机的作用,数据通信模块,电厂网络监控系统的结构,主要工作内容,分层分布：站控层、网络层和间隔层设备 站控层：主机服务器、人机接口工作站、工程师工作站、远动工作站、网关机等设备 网络层：站控层交换机、间隔层交换机、连接电缆（或光缆）等设备 间隔层：信息通讯管理机、通讯总控、测控装置等,培训平台功能,电厂网络监控系统的结构,网关机的作用,三维仿真平台功能,六、技术实现方案,与站内数据采集装置通讯
9、支持多种通讯规约 与厂级监控信息系统进行通讯 实现采集数据的向厂级监控信息系统发送。,数据通信模块,电厂网络监控系统的结构,网关机的作用,主要工作内容,六、技术实现方案,六、技术实现方案,关机的作用,主要工作内容,数据通信模块,电厂网络监控系统的结构,与测控装置/总控单元通讯 数据可视化监视 进行选择性的转发 支持多种通信协议,六、技术实现方案,设计OPC服务器,主要工作内容,电厂网络监控系统的结构,将网关机进行功能升级成为OPC服务器 采用OPC技术标准 采用TCP/IP以太网接口规范 提供系统互联接口，实现与厂级监控信息系统通讯；,数据通信模块,三维巡视操作界面,逼真的3D仿真效果,三维一次主设备仿真,操作机构仿真,二次设备仿真,全仿真的保护装置：可以在液晶屏菜单内容上查看保护信息，按键顺序与实际完全相符,主要研究内容,应用场景：教师设定了一个在控制屏柜“合开关”的操作，实现过程为,谢谢!,
