變電站自動化系統(tǒng)在發(fā)電廠的應(yīng)用工學論文
摘要:本文首先就變電站綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)、特點和實現(xiàn)的功能做了介紹,然后簡單闡述了系統(tǒng)的組成和軟件系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞:變電站綜合自動化系統(tǒng);系統(tǒng)結(jié)構(gòu);軟件系統(tǒng)
一、變電站自動化系統(tǒng)介紹
變電站綜合自動化控制系統(tǒng)是建立在計算機硬件技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊技術(shù)、模塊化軟件技術(shù)上發(fā)展起來的,是一種集控制、保護、測量及遠動等功能為一體的微機控制系統(tǒng)。系統(tǒng)主要是由多個微機保護單元,通訊網(wǎng)絡(luò),后臺管理機,打印機組成,接線非常簡單,可方便解決傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)存在的問題,提高了電力系統(tǒng)的供電可靠性,適應(yīng)了現(xiàn)代生產(chǎn)發(fā)展和能源管理的要求。主要有以下特點:
(1) 功能綜合化:微機保護單元具有完善的保護、測量、控制功能,自動化系統(tǒng)就是利用了保護單元的這些功能,將根據(jù)保護需要配置的獨立的保護單元,通過一定的結(jié)構(gòu)形式,用一個通訊網(wǎng)絡(luò)連接起來。
(2) 結(jié)構(gòu)微機化:系統(tǒng)的主要元件實現(xiàn)了微機化,所有功能都是通過微機來實現(xiàn),實現(xiàn)了將微機保護、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、遠方控制等環(huán)節(jié)同時并列運行,各類運行參數(shù)、歷史記錄等均可以通過打印機打出。還可以根據(jù)需要,實現(xiàn)于以太網(wǎng)的連接,實時的將數(shù)據(jù)上傳到調(diào)度自動化系統(tǒng)。
(3) 操作監(jiān)視屏幕化:系統(tǒng)將所有的監(jiān)視和操作功能,均通過一臺后臺管理機來實現(xiàn)。操作人員面對彩色顯示器進行變電站運行方式和運行參數(shù)進行全方位監(jiān)視。
(4) 運行管理智能化:由于微機保護單元具有實時在線自診斷功能,這樣不僅在保護單元的面板上顯示故障類型,而且可以通過系統(tǒng)將自診斷結(jié)果送后臺管理機,使得運行人員可以隨時掌握保護單元的運行狀態(tài)。
二、系統(tǒng)組成
在變電站綜合自動化系統(tǒng)中,通常把繼電保護、自動重合閘、故障錄波、故障測距等功能綜合在一起的裝置稱為保護單元,而把測量和控制功能綜合在一起的裝置稱為控制或I/0單元,兩者通稱為間隔級單元。各種類型的間隔級單元搜集到的狀態(tài)量和測量值,通過軟件來實現(xiàn)各種保護閉鎖。它主要由以下幾部分構(gòu)成:微機保護單元主要完成信號的測量、傳遞、保護的計算和執(zhí)行、接受上位機的指令并執(zhí)行,通訊網(wǎng)絡(luò)主要完成信號的傳遞,后臺管理機主要完成對保護單元上傳來的.信號進行分析處理及顯示、提供人機對話窗口、接受操作人員的指令、向上位管理機傳遞及時信息,為管理人員提供決策信息。
以興隆電廠RCS-9700變電站綜合自動化系統(tǒng)為例,從整體上系統(tǒng)分為三層:站控層、網(wǎng)絡(luò)層、間隔層。
站控層的主要功能就是作為數(shù)據(jù)集中處理的保護管理,擔負著上傳下達的重要任務(wù),對下它可以管理各種間隔單元裝置,包括微機監(jiān)控、保護、自動裝置等,收集各種數(shù)據(jù)并發(fā)出控制命令,起到數(shù)據(jù)集中作用,還可以通過現(xiàn)場總線完成對保護單元的自適應(yīng)調(diào)整:對上則通過設(shè)立開放式結(jié)構(gòu)的站級網(wǎng)絡(luò)接口,與管理層建立聯(lián)系。將數(shù)據(jù)傳送給管理后臺機或調(diào)度端,起到數(shù)據(jù)處理作用。
網(wǎng)絡(luò)層支持單網(wǎng)或雙網(wǎng)結(jié)構(gòu),支持100M 高速工業(yè)級以太網(wǎng),有效地保證了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶崟r性和可靠性;通信協(xié)議采用DL/T667-1999(IEC60870-5-103)規(guī)約。
間隔層按一次設(shè)備組織,一般按斷路器的間隔劃分,具有測量、控制和繼電保護部分。測量、控制部分負責單元的測量、監(jiān)視、斷路器的操作控制和聯(lián)鎖及事件順序記錄等:保護部分負責該單元線路或變壓器或電容器的保護、各種錄波等。因此,間隔層本身是由各種不同的單元裝置組成,這些獨立的單元裝置直接通過總線接到站控層。
三、軟件系統(tǒng)
軟件系統(tǒng)主要包括三大部分:數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控軟件、管理軟件和網(wǎng)絡(luò)通訊軟件。所有采集點的采集任務(wù)、事故判斷、控制輸出集中在工控機中監(jiān)控軟件部分,而后臺的管理任務(wù)包括處理故障判斷、采集數(shù)據(jù)和故障事故信息的顯示、入庫、操作員手動控制、參數(shù)設(shè)置、管理等集中在管理機中的管理軟件部分。工控機和管理機是通過網(wǎng)絡(luò)總線或串行電纜聯(lián)接的。工控機定時向管理機傳送采集的數(shù)據(jù),報告故障情況。管理機向工控機傳送手動控制命令、設(shè)置參數(shù)等。另外,管理機設(shè)有對外通訊接口。
1、 數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控(SCADA)系統(tǒng)軟件
數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)軟件的基本功能包括:實時數(shù)據(jù)采集、安全監(jiān)視、數(shù)據(jù)處理、告警處理、控制操作、運行記錄、人機聯(lián)系、制表打印、設(shè)備診斷和數(shù)據(jù)庫維護等。實現(xiàn)對斷路器、刀閘位置、分接頭位置、各種設(shè)備狀態(tài)、瓦斯、氣壓信號、母線電壓、線路電流、主變溫度、功率、頻率、等遙測、遙信信號的采集和監(jiān)控。
2、管理軟件
管理機通過網(wǎng)絡(luò)通訊,接收從工控機傳來的信息,經(jīng)過分類、變換后通過Windows消息激活相應(yīng)的對象來處理。管理軟件主要分九大部分:主調(diào)度模塊、狀態(tài)數(shù)據(jù)顯示模塊、操作模塊、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置模塊、用戶管理模塊、報表模塊、故障判斷和處理模塊、信息變換和處理模塊以及通信模塊。
3、網(wǎng)絡(luò)通訊軟件
網(wǎng)絡(luò)通訊在變電站自動化中占有非常重要的地位。其內(nèi)容包括就地開關(guān)的采集控制單元與變電站監(jiān)控管理層之間的通信,變電站監(jiān)控管理與遠方調(diào)度中心之間的通信。變電站自動化系統(tǒng)的中央通訊主單元位于變電站的中央控制室外,各輸入輸出及保護的間隔層單元分別安裝在中低壓開關(guān)柜上或位于高壓一次設(shè)備附近的控制室內(nèi),每個間隔層單元僅需一對通信線直至中央控制室。
四、結(jié)束語
該系統(tǒng)已于2008年5月在興隆電廠安裝、調(diào)試,于2008年10月投入運行。投入運行以來因設(shè)備原因造成了幾起事故,各保護裝置動作準確,反應(yīng)靈敏,給技術(shù)人員的現(xiàn)場分析、判斷帶來很大幫助,供電可靠性得到了較大的提高,贏得了生產(chǎn)單位的好評,為變電站安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行提供了堅實的基礎(chǔ)。
參考文獻
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