電廠電氣管理監控系統的構建研究

楊 敏

[摘要]我國電力工業的發展異常迅猛,發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、跨省的大電力系統。面對越來越龐大的電力系統和迅猛發展的電力工業,用常規的控制和管理手段已無法適應。對電廠電氣管理監控系統的構建進行研究。

[關鍵詞]電氣管理監控系統構建

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、現代農業、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。電力工業的發展必須優先于其它工業部門,整個國民經濟才能不斷前進。

我國電力工業從60年代開始應用電子計算機,經過幾十年的發展,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控系統,進行數據收集與安全監控、自動發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展的。往往先有一個發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控。

二、電廠電氣監控系統的構建

發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:各發電機組子系統和公共端子系統。由于發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控主機等。站控層設以太網,供各主機間以及監控機與單元層之間的信息交換。發電廠電氣監控系統是在總結具有豐富運行經驗的發電廠、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,提升了發電廠在發電市場上的競爭能力。

(一)站控層。發電廠監控管理系統采用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布命令實現對電氣設備的控制和調節。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。對于發電機組子系統主要包括:發變組保護單元、發變組測控單元、微機準同期測控單元、微機勵磁調節器測控單元、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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[2]陳維榮、宋永華、孫錦鑫,電力系統設備狀態監測的概念及現狀[J].電網技術,2000(11).