電廠電氣管理監(jiān)控系統的構建研究

楊 敏

[摘要]我國電力工業(yè)的發(fā)展異常迅猛,發(fā)電廠的裝機容量越來越大,原來的零星小網已逐漸連成跨地區(qū)、跨省的大電力系統。面對越來越龐大的電力系統和迅猛發(fā)展的電力工業(yè),用常規(guī)的控制和管理手段已無法適應。對電廠電氣管理監(jiān)控系統的構建進行研究。

[關鍵詞]電氣管理監(jiān)控系統構建

中圖分類號:TM6文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0820109-01

電力關系到國計民生,電力工業(yè)是國民經濟的重要部門之一,在國民經濟中具有舉足輕重的地位,它為現代工業(yè)、現代農業(yè)、現代科學技術和現代國防提供必不可少的動力,它和我們的日常生活息息相關。電力工業(yè)的發(fā)展必須優(yōu)先于其它工業(yè)部門,整個國民經濟才能不斷前進。

我國電力工業(yè)從60年代開始應用電子計算機,經過幾十年的發(fā)展,取得了一定的成就,積累了一些經驗。目前,國外先進國家的發(fā)電廠自動化程度已相當高。電網調度控制中心己普通采用了以電子計算機為核心的自動化監(jiān)控系統,進行數據收集與安全監(jiān)控、自動發(fā)電控制與經濟調度及安全分析等。現代電力系統的計算機應用已成為電力系統自動化的重要標志。

一、電力系統應用計算機的必要性

電力系統是從小到大逐步發(fā)展的。往往先有一個發(fā)電廠供給一個孤立的用電系統,形成簡單的電力系統。對電力系統的要求是,首先要能連續(xù)不斷地安全供電,然后取得最經濟的效果,因此電廠的可靠運行是整個電力系統穩(wěn)定性的基礎。當電廠容量不大時,可以靠單項自動裝置、遠方控制及手動操作來控制汽輪機的運行和鍋爐的燃燒,以得到需要的安全性和經濟性。司爐值班員觀察鍋爐的主蒸汽壓力表,能判斷鍋爐的出汽量是否與爐內燃燒相平衡;跟蹤主蒸汽壓力的變化而改變鍋爐的進煤量和進風量,從而調節(jié)燃燒;觀察火焰、處理結焦、定期吹灰以盡可能適應不同的煤種,達到最佳的節(jié)煤經濟效果。在單機容量為1～2萬KW時,配置的鍋爐蒸汽量一般為50～100Uh,運行人員安全經濟運行的巡視操作,主要活動于稱為“八米平臺”的運轉層上。運轉層一般有二層樓那么高,汽包水位表位置更高。為了方便監(jiān)視,可把水位的顯示引下來,在運轉層進行觀察,但必須有自動水位調節(jié)裝置和報警裝置。可見,當單機容量不大時,靠單項自動裝置,通過遠動裝置用手動操作來保證正常出力及安全經濟地運行,已經很不簡單。單機容量為20～30萬KW時,配置的鍋爐蒸發(fā)量達700～1000Uh,雖有單項自動及遠動裝置,但操作起來仍是十分困難的,設置綜合調節(jié)的自動化裝置己屬必需的手段。此時,機爐控制臺上的操作把手數量已經很多。難于眼明手快地進行操作。單機容量為60萬KW以上時,由于信息太多,如果不經過一定的綜合分析,不易直觀地辯識問題,此時,不用計算機來協助監(jiān)控是不行的。同時,對于多個電廠聯合供電的電力系統,更必須用計算機來進行監(jiān)控。

二、電廠電氣監(jiān)控系統的構建

發(fā)電廠電氣綜合自動化系統按分層(級)分布式多CPU的體系結構設計,每一層完成不同的功能,每一層由不同的設備或不同的子系統組成。整個系統的二次設備可分為二層,即站控層、單元層(現場保護測控層)。現場保護測控層主要包括:各發(fā)電機組子系統和公共端子系統。由于發(fā)電廠里各個保護裝置設備新舊交錯,自動化程度高低不同,有些保護裝置不具備CAN接口,而只具有RS485、RS232接口。這時就必須在各監(jiān)控保護單元中設置CAN/RS485轉換卡和CAN/RS232轉換卡。各單元裝置通過CAN總線進行通信。站控層包括全站的監(jiān)控主機等。站控層設以太網,供各主機間以及監(jiān)控機與單元層之間的信息交換。發(fā)電廠電氣監(jiān)控系統是在總結具有豐富運行經驗的發(fā)電廠、變電站電氣綜合自動化的基礎上,吸收國外先進技術推出的。提高了整個電廠設備及整個電氣系統的運行管理水平,使電廠運行的經濟性安全得到保證,提升了發(fā)電廠在發(fā)電市場上的競爭能力。

(一)站控層。發(fā)電廠監(jiān)控管理系統采用Client/Server體系結構,由主機兼操作員工作站、通信站、運行工作站(操作員站)、維護工程師站、遠動工作站、打印機及網絡設備組成,操作系統可以采用Windows NT Server和Windows NT Workstation,完成對電廠電氣系統的模擬量、交流量、開關量、脈沖量、數碼量、溫度量等信息的數據采集、計算、判別、報警、保護、事件順序記錄(SOE)、報表統計、曲線分析,并根據需要向現場保護測控單元層發(fā)布命令實現對電氣設備的控制和調節(jié)。系統采用Windows NT作為操作系統平臺,概括起來具有以下幾個特點:

1.不依賴于硬件平臺,使得高層代碼從一種硬件平臺移植到另一平臺無需修改,這種跨平臺的兼容性使應用系統的開發(fā)者和使用者具有廣泛的選擇自由,可以享受計算機硬軟件發(fā)展的最新成果,也使用戶的投資得到長期的保護。

2.Windows NT是一個32位優(yōu)先級搶占式的多任務多線程操作系統,WindowsNT的內存結構采用頁面調度管理和虛擬內存方式,每個任務具有獨立的地址空間,具有良好的內存保護機制,避免了由于一個任務對內存的非法訪問而影響了其它的任務,因此整個系統具有良好的堅定性。

3.Windows NT內嵌完善的網絡功能,Windows NT所支持的網絡通信是一種真正的信息高速公路式網絡,支持客戶/服務器通信方式和流行的各種協議。

4.Windows NT的安全性能已達到C2安全級別。系統采用100M以太網(雙網)體系結構,雙網同時運行,無縫切換,各節(jié)點機功能相對獨立。上位機系統通過該網絡連接通訊管理層。

(二)現場保護測控層。現場保護測控層可分為:發(fā)電機組子系統和公共端子系統。各個子系統通過現場總線與通信管理機相連。另外由于微機自動調速裝置(DEH)已經具備接入以太網的條件所以直接接入。本系統采用高速、可靠的CAN總線作為通訊現場總線網絡。為提高網絡的可靠性,采用雙網連接方式。雙網同時運行,無縫切換。當其中一網故障時,系統單網運行,并報警檢修,保證系統運行的不間斷。對于發(fā)電機組子系統主要包括:發(fā)變組保護單元、發(fā)變組測控單元、微機準同期測控單元、微機勵磁調節(jié)器測控單元、廠用電快速切換測控單元、啟備變測控單元、微機準同期控制器、微機廠用電快速切換裝置和微機勵磁調節(jié)器裝置。由于微機準同期控制器、微機廠用電快速切換裝置和微機勵磁調節(jié)器裝置只具有RS485接口,為了能夠連入到CAN總線里在前端配置一個CAN/RS485轉換卡。對于公共端子系統主要包括:公共端保護單元、公共端測控單元、微機母線保護裝置和電動機保護單元。同樣對那些只具有RS485接口的微機保護裝置,在前端設置一個CAN/RS485轉換卡。

參考文獻:

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