升壓站自動化系統的設計

王冉冉

摘 要：發電廠升壓站是目前發供電環節中極為關鍵的組成部分，結合生產的實際情況，合理利用當前設備、減少工作量、提高經濟性，把發電廠升壓站二次設備進行功能性重組設計，應用計算機、網絡以及控制技術，達到升壓站自動監視、測量、協調以及控制的要求。本文主要分析發電廠升壓站現場總線的實際情況，分析升壓站自動化模式，提高技術水平，為升壓站運行效率和質量的提升奠定基礎。

關鍵詞：發電廠;升壓站;現場總線;自動化模式

經濟與社會的高速發展，發電機裝機容量不斷的提高，電網規模不斷擴大，對于用電質量與穩定性方面要求不斷的提升。對于這種發展形勢下，各級電力部門開始研發應用能量管理系統與安全監視系統，同時，作為電網輸送端變電站的發電廠升壓站，因為很多原因在二次系統綜合自動化方面改進效果卻比較差，升壓站運行情況的堅實和控制是利用人工就地操作與網控室中控的方式為主，自動化水平較低，并不能達到先進性的要求。

1發電廠升壓站現場總線的選擇和概況

1.1現場總線的概況

現場總線控制就是通過一種雙向串行多節點數字通信系統，連接的是現場區域內的各個裝置與控制室內自動化控制系統，被大量的應用到工業領域內，現場總線由于具備數字化、自動化的特性，所以也被人們叫做底層數據通信網絡系統。發電廠升壓站現場總線的價值就是進行現場設備信息傳輸問題的處理，促進信息傳輸質量和效率的提升，現場總線系統傳輸壓力相對較小，現場總線可以達到信息實時傳遞的效果。按照現場總線信息傳遞的標準，將其分為四個層次，即網絡、數據鏈路、物理和應用，各個部分相互協調，降低運行成本，讓信息傳輸效率和質量得到提升。

1.2現場總線的選擇

現場總線類型較多，且每種設備的性能都是不同的，所以選擇現場總線時要格外的注意，首先應該了解現場總線包含哪些，比如現場總線、CAN等，應用范圍都比較廣。CAN的全程是控制網絡系統，是德國率先提出的，最初應用到汽車領域內實現數據傳輸，之后被很多公司推廣應用，發展速度非常快。CAN信號傳輸使用的是短幀結構，多種方式可以運行，CAN協議的信號傳輸采用的是雙絞線，速度很快、傳輸距離遠，應用到通信芯片研發領域，成本較低、方便快捷，所以使用范圍較大。

1.3現場總線的優缺點

1.3.1現場總線的優點

（1）一條傳輸線可以實現多臺設備同時控制，組成結構相對簡單，所以安裝周期比較短，操作與維護也非常的方便。（2）應用數字通信技術，數據精度較高。（3）分散功能性好，電控系統穩定、可靠、靈活。

1.3.2現場總線的缺點

（1）未設置統一標準，無法實現系統兼容。（2）成本非常高。（3）支持技術較少，可以使用的資源量也比較少。

2發電廠升壓站自動化模式的設計

發電廠的升壓站自動化設計要從下述幾個方面出發：

2.1系統結構

應用現場總線方式的發電廠升壓站自動化系統包含現場數據采集系統、冗余同期控制系統、網關服務器等部分，雙機冗余采集系統主要的作用就是采集各項數據信息，同時在系統內存儲，同期控制系統包含兩臺冗余S7300和系統回路構成，工作人員結合系統要求進行集控室控制，隨時監控升壓站的運行情況，工程師站進行系統的維護與配置管理，結合現場電廠的情況以及系統配置條件，在冗余采集機中設置操作員子系統，實現操作員站的全部功能;S7300DPU通過手動操作的方式可以實現系統通氣合閘與分閘操作。網關服務器系統與其他系統連接起來，實現信息的傳輸和利用。

2.1.1數據采集的設備

具體包含多種測控前端與數據采集的裝置，綜合分析目前已經安裝的數據采集設備系統，如RS232，RS485，TCP/IP以及現場總線接口等。數據采集系統有智能前端、PLC、回路以及很多采集卡所組成，主要的目的是采集和收集數據信息。

2.1.2控制系統

該系統內包含冗余控制系統與控制回路部分，連接測控模塊，達到實時控制的要求。

2.1.3操作層

包括操作員站、工程師站和WEB服務器三部分，操作員的工作是進行數據集中顯示與處理，各個操作員功能是完全一致的，確保數據備份和利用。工程師站除了具備操作員功能外，還可以進行系統管理與組態功能。WEB服務器可以進行信息管理，也能夠提供WEB服務，保證管理信息系統和該系統達到隔離性的效果。

2.1.4服務器的設計

服務器設計時，需要進行單獨信息與數據發布，同時在系統設計中要綜合分析該升壓站的狀況，比如子站系統配置等，滿足升壓站運行的要求。

2.2硬件

硬件是運行的基礎，工程師站與操作站主機至少為CPUPII133以上，內存64M以上，硬盤10G。WEB服務器與網卡也要滿足系統運行的要求。

2.2.1微處理器系統的設計

微處理器系統設計環節，采用的是6個功能塊、68個引腳芯片以及16位獨立計數器的微處理器，這一系統的優勢就是運行速度快、工作效率比較高。

2.2.2現場總線通信接口的設計

現場總線通信接口設計時，控制器與收發器和現場總線組合形成穩定的系統，CAN協議和微處理器同時作用，形成物理層結構。

2.2.3信號處理的設計

信號處理設計環節，要想提升運行效果，可以選擇美國某公司研發的結構部件，形成獨立回路，不會有干擾的問題存在。

2.3軟件

這一自動化運行系統模塊設計中，實效性良好，優勢非常明顯，且傳輸數據量巨大，速度非常快，因此，要采用先進技術實現，比如內存共享技術等，可以達到數據傳輸和處理的要求。軟件設計采用全新的方式，即多層結構形式，這種結構操作性好、安全性高，網絡運行時，這些優勢展現的更加明顯。分層結構形式設計中，軟件層次劃分效果非常好，可以分為網絡層、控制層、管理層、服務層等。利用計算機系統進行數據采集，保證采集工作效率和質量，確保系統運行質量和效果，且軟件設計中采取優先處理關鍵數據，及時處理緊急問題，并且讓數據時刻保持最新狀態，保證系統部件可以達到獨立運行的標準。通訊和管理軟件可以形成穩定的信息網絡系統，將最新數據傳輸到信息網中，達到信息數據共享的效果。

2.4系統的可靠性

首先，升壓站需要保證運行達到穩定性的要求，這是極為重要的指標。第一，為了能夠達到不間斷連續性監控與管理，提高系統運行可靠性，系統軟硬件需要設置備用結構，數據采集應用雙機采集的方式，即使其中一臺設備發生故障無法采集數據，另外一臺設備也能夠完成采集和監控的工作，保證數據采集可以順利的進行;第二，為了保證數據和信息達到完整性、準確性的要求，軟件設計時還要綜合分析誤操作的情況，所以設計中采用多種閉鎖與校驗的形式，避免系統出現誤動作的情況。第三，服務器的軟件增加備用，比如電源、硬盤等裝置，保證服務器的各項數據信息符合運行的要求，滿足雙重保證的要求，分擔部分數據壓力，在其中一部分網絡發生問題之后，另外一部分網絡可以正常的運行，滿足系統運行的需要，提高運行效果和質量。

3結語

綜上所述，電廠升壓站自動化系統正式投入運營之后，反饋效果非常好，自動化模式設計達到科學性與合理性的要求，且功能性和實用性非常好，可以快速的實現維修與保養處理工作，且該自動化模式的應用完全達到標準化、系統化的開發要求，且采取分布式現場總線的設計方式，所以在實際中應用范圍較廣，可以實現多個條件下的應用，滿足環境監測的要求，從長遠發展來看，其應用價值非常高。

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