淺析火電廠電氣綜合自動化系統

摘 要：本文研究的主要內容是火電廠分布式控制系統，在火電廠實際生產綜合自動化管理上有著很大的發展前景。

關鍵詞：電氣控制系統；分布式控制系統；數據通信

中圖分類號：TM621.6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 24-0000-01

火電廠實際生產過程中涉及到的電氣部分非常多，而且在各個生產環節都有所分布。電氣綜合自動化系統是火電廠電氣部分統一管理的核心，PEBB概念的提出，使得自動化系統從集成度、性能以及成本等方面有了明確的發展方向。為了進一步的提高PEBB模塊的適用性，有關研究人員基于計算機通用體系提出了使用PNP（Plug and Play）來架構來實現PEBB。PEBB實際上是一個集成電源處理部件或者模塊的電力電子組塊，通過其內部的通訊模塊來測量接入模塊的具體單元，再通過其內部的功率模塊輸出相應的控制信號。但是，管理人員通過操作系統界面查詢火電廠運行情況時，如果所能夠提供給管理人員的信息僅僅是系統中各個關鍵設備所處位置，那對于可靠運行而言顯然不夠?；痣姀S生產自動化管理系統不僅要提供關鍵設備所處位置，同時還要為管理人員提供其運行過程中實時數據。

一、分布式控制設計

硬件管理器在系統中所起的主要作用就是控制并實時監控通信接口以及功率模塊的運行情況，實現信息以及功率兩種信號的成功傳輸。為了能夠進一步的提高硬件管理器的適用性及其性能，本文硬件管理器的設計是基于相臂原理進行的。基于相臂的硬件管理器與應用管理器之間實時通信所傳遞的控制變量信息是：占空比、同步信號、狀態信號、相臂電壓及電流，二者通訊時所需要的帶寬可以通過公式CB=Kd*fsw*Nx*NHM，其中Kd是采樣周期與傳輸時間的比率，fsw是采樣頻率，Nx是傳輸數據的表示位數，NHM是系統中硬件管理器的個數。

二、基于相臂的硬件管理器設計

基于相臂設計硬件管理器的主要考慮因素就是既要保證系統運行過程中的靈活性，同時也要使得系統進行控制與通信的過程更為簡化。本文所設計基于相臂的硬件管理器其結構組成為：1個雙向的光線通信接口，主要是接受應用管理器的驅動信息，同時向上層反饋運行狀態；可以測量電壓以及電流的傳感器；4個被隔離開的IGBT門級驅動，主要對主功率管驅動，還可以輔助功率管；2個用于轉換傳感器模擬信號的A/D轉換器，把這些信號轉換成系統可以識別的數字信號。

干擾是電路設計過程中非常重要的研究內容，我們不僅僅要研究干擾是如何形成的，還要研究干擾的影響途徑是什么。對于PEBB模塊而言，最容易受到干擾的部分就是控制芯片，也就是DSP與PLD。實際設計印刷電路板時，一定要將最易受干擾的控制芯片盡可能的遠離主要干擾源，如變壓器、開關管等。

三、應用管理器設計

實現應用管理器DSP對硬件管理器的控制是通過中斷服務程序來執行的，一旦測量到SYNC中信號量變大，那么DSP就開始執行中斷操作。當中斷服務程序開始執行時，DSP就會通過16位的數據總線DB[15..0]來讀取PLD的輸入寄存器，并使用相應的控制算法進行運算，最后將得到的計算結構轉換為控制程序，再輸入至PLD的輸出寄存器中。

四、分布式系統上層網絡設計

對于分布式電力電子系統而言，DC/DC、DC/AC、AC/AC變流器普遍并行分布于大規模自動控制系統的直流母線中，這些變流器相互配合執行一系列操作任務。為了進一步提高系統運行穩定性，實現變流器之間的順暢通信，必須在系統最上層構建完善的通訊網絡，以將系統中的變流器連接在系統級的分布式控制體系中，以太網技術為這種通訊網絡提供了解決方案。具體通訊網絡協議如下：

（一）數據包字節長度可變。不定長度的數據包與固定長度的數據包之間最大的區別就在于地址域的不同。長度可變數據包的地址域被分為兩部分，目標地址與源地址，這種設計可以將已有系統擴展成多系統。此外，長度可變數據包中的數據域也是可以調節的。

（二）帶有令牌的多主結構。在控制算法的約束下實現不同節點之間的數據傳輸。主節點執行傳輸數據操作，需要事先接收到數據時序傳輸的令牌，當一段數據傳輸完成之后，這個令牌自動傳遞至下一節點。同時還要對主節點控制令牌時限進行設置，以保證數據傳輸過程的有效性以及時序性。

上述對智能電力電子的硬件管理器以及應用管理器設計進行了簡單的論述，同時給出了系統網絡通訊設計方案。該論文所設計的集成系統已經通過實踐驗證，接下來的主要工作方向就是進一步的提高系統容錯能力，以提高系統運行穩定性。同時，系統的通用性以及系統運算速度也是今后工作的主要研究內容。智能電力電子集成系統所涉及的學科領域非常之廣，相關輔助學科也需要在今后的工作中不斷完善。

參考文獻：

[1]王玥.淺析火電廠電氣綜合自動化[J].華章，2012（36）：354.

[2]陳傳英.發電廠電氣綜合自動化系統的設計與應用[J].硅谷，2012（09）：129+160.

[作者簡介]萬濤（1984.03-），男，單位：英力特化工股份有限公司樹脂分公司，助理工程師，研究方向：電氣自動化。