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[摘要]我国电力工业的发展异常迅猛,发电厂的装机容量越来越大,原来的零星小网已逐渐连成跨地区、跨省的大电力系统。面对越来越庞大的电力系统和迅猛发展的电力工业,用常规的控制和管理手段已无法适应。对电厂电气管理监控系统的构建进行研究。
[关键词]电气管理监控系统构建
中图分类号:TM6文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0820109-01
电力关系到国计民生,电力工业是国民经济的重要部门之一,在国民经济中具有举足轻重的地位,它为现代工业、现代农业、现代科学技术和现代国防提供必不可少的动力,它和我们的日常生活息息相关。电力工业的发展必须优先于其它工业部门,整个国民经济才能不断前进。
我国电力工业从60年代开始应用电子计算机,经过几十年的发展,取得了一定的成就,积累了一些经验。目前,国外先进国家的发电厂自动化程度已相当高。电网调度控制中心己普通采用了以电子计算机为核心的自动化监控系统,进行数据收集与安全监控、自动发电控制与经济调度及安全分析等。现代电力系统的计算机应用已成为电力系统自动化的重要标志。
一、电力系统应用计算机的必要性
电力系统是从小到大逐步发展的。往往先有一个发电厂供给一个孤立的用电系统,形成简单的电力系统。对电力系统的要求是,首先要能连续不断地安全供电,然后取得最经济的效果,因此电厂的可靠运行是整个电力系统稳定性的基础。当电厂容量不大时,可以靠单项自动装置、远方控制及手动操作来控制汽轮机的运行和锅炉的燃烧,以得到需要的安全性和经济性。司炉值班员观察锅炉的主蒸汽压力表,能判断锅炉的出汽量是否与炉内燃烧相平衡;跟踪主蒸汽压力的变化而改变锅炉的进煤量和进风量,从而调节燃烧;观察火焰、处理结焦、定期吹灰以尽可能适应不同的煤种,达到最佳的节煤经济效果。在单机容量为1～2万KW时,配置的锅炉蒸汽量一般为50～100Uh,运行人员安全经济运行的巡视操作,主要活动于称为“八米平台”的运转层上。运转层一般有二层楼那么高,汽包水位表位置更高。为了方便监视,可把水位的显示引下来,在运转层进行观察,但必须有自动水位调节装置和报警装置。可见,当单机容量不大时,靠单项自动装置,通过远动装置用手动操作来保证正常出力及安全经济地运行,已经很不简单。单机容量为20～30万KW时,配置的锅炉蒸发量达700～1000Uh,虽有单项自动及远动装置,但操作起来仍是十分困难的,设置综合调节的自动化装置己属必需的手段。此时,机炉控制台上的操作把手数量已经很多。难于眼明手快地进行操作。单机容量为60万KW以上时,由于信息太多,如果不经过一定的综合分析,不易直观地辩识问题,此时,不用计算机来协助监控是不行的。同时,对于多个电厂联合供电的电力系统,更必须用计算机来进行监控。
二、电厂电气监控系统的构建
发电厂电气综合自动化系统按分层(级)分布式多CPU的体系结构设计,每一层完成不同的功能,每一层由不同的设备或不同的子系统组成。整个系统的二次设备可分为二层,即站控层、单元层(现场保护测控层)。现场保护测控层主要包括:各发电机组子系统和公共端子系统。由于发电厂里各个保护装置设备新旧交错,自动化程度高低不同,有些保护装置不具备CAN接口,而只具有RS485、RS232接口。这时就必须在各监控保护单元中设置CAN/RS485转换卡和CAN/RS232转换卡。各单元装置通过CAN总线进行通信。站控层包括全站的监控主机等。站控层设以太网,供各主机间以及监控机与单元层之间的信息交换。发电厂电气监控系统是在总结具有丰富运行经验的发电厂、变电站电气综合自动化的基础上,吸收国外先进技术推出的。提高了整个电厂设备及整个电气系统的运行管理水平,使电厂运行的经济性安全得到保证,提升了发电厂在发电市场上的竞争能力。
(一)站控层。发电厂监控管理系统采用Client/Server体系结构,由主机兼操作员工作站、通信站、运行工作站(操作员站)、维护工程师站、远动工作站、打印机及网络设备组成,操作系统可以采用Windows NT Server和Windows NT Workstation,完成对电厂电气系统的模拟量、交流量、开关量、脉冲量、数码量、温度量等信息的数据采集、计算、判别、报警、保护、事件顺序记录(SOE)、报表统计、曲线分析,并根据需要向现场保护测控单元层发布命令实现对电气设备的控制和调节。系统采用Windows NT作為操作系统平台,概括起来具有以下几个特点:
1.不依赖于硬件平台,使得高层代码从一种硬件平台移植到另一平台无需修改,这种跨平台的兼容性使应用系统的开发者和使用者具有广泛的选择自由,可以享受计算机硬软件发展的最新成果,也使用户的投资得到长期的保护。
2.Windows NT是一个32位优先级抢占式的多任务多线程操作系统,WindowsNT的内存结构采用页面调度管理和虚拟内存方式,每个任务具有独立的地址空间,具有良好的内存保护机制,避免了由于一个任务对内存的非法访问而影响了其它的任务,因此整个系统具有良好的坚定性。
3.Windows NT内嵌完善的网络功能,Windows NT所支持的网络通信是一种真正的信息高速公路式网络,支持客户/服务器通信方式和流行的各种协议。
4.Windows NT的安全性能已达到C2安全级别。系统采用100M以太网(双网)体系结构,双网同时运行,无缝切换,各节点机功能相对独立。上位机系统通过该网络连接通讯管理层。
(二)现场保护测控层。现场保护测控层可分为:发电机组子系统和公共端子系统。各个子系统通过现场总线与通信管理机相连。另外由于微机自动调速装置(DEH)已经具备接入以太网的条件所以直接接入。本系统采用高速、可靠的CAN总线作为通讯现场总线网络。为提高网络的可靠性,采用双网连接方式。双网同时运行,无缝切换。当其中一网故障时,系统单网运行,并报警检修,保证系统运行的不间断。对于发电机组子系统主要包括:发变组保护单元、发变组测控单元、微机准同期测控单元、微机励磁调节器测控单元、厂用电快速切换测控单元、启备变测控单元、微机准同期控制器、微机厂用电快速切换装置和微机励磁调节器装置。由于微机准同期控制器、微机厂用电快速切换装置和微机励磁调节器装置只具有RS485接口,为了能够连入到CAN总线里在前端配置一个CAN/RS485转换卡。对于公共端子系统主要包括:公共端保护单元、公共端测控单元、微机母线保护装置和电动机保护单元。同样对那些只具有RS485接口的微机保护装置,在前端设置一个CAN/RS485转换卡。
参考文献:
[1]史洪宇,浅谈电气工程管理[J].才智,2009(01):30.
[2]陈维荣、宋永华、孙锦鑫,电力系统设备状态监测的概念及现状[J].电网技术,2000(11).
[关键词]电气管理监控系统构建
中图分类号:TM6文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0820109-01
电力关系到国计民生,电力工业是国民经济的重要部门之一,在国民经济中具有举足轻重的地位,它为现代工业、现代农业、现代科学技术和现代国防提供必不可少的动力,它和我们的日常生活息息相关。电力工业的发展必须优先于其它工业部门,整个国民经济才能不断前进。
我国电力工业从60年代开始应用电子计算机,经过几十年的发展,取得了一定的成就,积累了一些经验。目前,国外先进国家的发电厂自动化程度已相当高。电网调度控制中心己普通采用了以电子计算机为核心的自动化监控系统,进行数据收集与安全监控、自动发电控制与经济调度及安全分析等。现代电力系统的计算机应用已成为电力系统自动化的重要标志。
一、电力系统应用计算机的必要性
电力系统是从小到大逐步发展的。往往先有一个发电厂供给一个孤立的用电系统,形成简单的电力系统。对电力系统的要求是,首先要能连续不断地安全供电,然后取得最经济的效果,因此电厂的可靠运行是整个电力系统稳定性的基础。当电厂容量不大时,可以靠单项自动装置、远方控制及手动操作来控制汽轮机的运行和锅炉的燃烧,以得到需要的安全性和经济性。司炉值班员观察锅炉的主蒸汽压力表,能判断锅炉的出汽量是否与炉内燃烧相平衡;跟踪主蒸汽压力的变化而改变锅炉的进煤量和进风量,从而调节燃烧;观察火焰、处理结焦、定期吹灰以尽可能适应不同的煤种,达到最佳的节煤经济效果。在单机容量为1～2万KW时,配置的锅炉蒸汽量一般为50～100Uh,运行人员安全经济运行的巡视操作,主要活动于称为“八米平台”的运转层上。运转层一般有二层楼那么高,汽包水位表位置更高。为了方便监视,可把水位的显示引下来,在运转层进行观察,但必须有自动水位调节装置和报警装置。可见,当单机容量不大时,靠单项自动装置,通过远动装置用手动操作来保证正常出力及安全经济地运行,已经很不简单。单机容量为20～30万KW时,配置的锅炉蒸发量达700～1000Uh,虽有单项自动及远动装置,但操作起来仍是十分困难的,设置综合调节的自动化装置己属必需的手段。此时,机炉控制台上的操作把手数量已经很多。难于眼明手快地进行操作。单机容量为60万KW以上时,由于信息太多,如果不经过一定的综合分析,不易直观地辩识问题,此时,不用计算机来协助监控是不行的。同时,对于多个电厂联合供电的电力系统,更必须用计算机来进行监控。
二、电厂电气监控系统的构建
发电厂电气综合自动化系统按分层(级)分布式多CPU的体系结构设计,每一层完成不同的功能,每一层由不同的设备或不同的子系统组成。整个系统的二次设备可分为二层,即站控层、单元层(现场保护测控层)。现场保护测控层主要包括:各发电机组子系统和公共端子系统。由于发电厂里各个保护装置设备新旧交错,自动化程度高低不同,有些保护装置不具备CAN接口,而只具有RS485、RS232接口。这时就必须在各监控保护单元中设置CAN/RS485转换卡和CAN/RS232转换卡。各单元装置通过CAN总线进行通信。站控层包括全站的监控主机等。站控层设以太网,供各主机间以及监控机与单元层之间的信息交换。发电厂电气监控系统是在总结具有丰富运行经验的发电厂、变电站电气综合自动化的基础上,吸收国外先进技术推出的。提高了整个电厂设备及整个电气系统的运行管理水平,使电厂运行的经济性安全得到保证,提升了发电厂在发电市场上的竞争能力。
(一)站控层。发电厂监控管理系统采用Client/Server体系结构,由主机兼操作员工作站、通信站、运行工作站(操作员站)、维护工程师站、远动工作站、打印机及网络设备组成,操作系统可以采用Windows NT Server和Windows NT Workstation,完成对电厂电气系统的模拟量、交流量、开关量、脉冲量、数码量、温度量等信息的数据采集、计算、判别、报警、保护、事件顺序记录(SOE)、报表统计、曲线分析,并根据需要向现场保护测控单元层发布命令实现对电气设备的控制和调节。系统采用Windows NT作為操作系统平台,概括起来具有以下几个特点:
1.不依赖于硬件平台,使得高层代码从一种硬件平台移植到另一平台无需修改,这种跨平台的兼容性使应用系统的开发者和使用者具有广泛的选择自由,可以享受计算机硬软件发展的最新成果,也使用户的投资得到长期的保护。
2.Windows NT是一个32位优先级抢占式的多任务多线程操作系统,WindowsNT的内存结构采用页面调度管理和虚拟内存方式,每个任务具有独立的地址空间,具有良好的内存保护机制,避免了由于一个任务对内存的非法访问而影响了其它的任务,因此整个系统具有良好的坚定性。
3.Windows NT内嵌完善的网络功能,Windows NT所支持的网络通信是一种真正的信息高速公路式网络,支持客户/服务器通信方式和流行的各种协议。
4.Windows NT的安全性能已达到C2安全级别。系统采用100M以太网(双网)体系结构,双网同时运行,无缝切换,各节点机功能相对独立。上位机系统通过该网络连接通讯管理层。
(二)现场保护测控层。现场保护测控层可分为:发电机组子系统和公共端子系统。各个子系统通过现场总线与通信管理机相连。另外由于微机自动调速装置(DEH)已经具备接入以太网的条件所以直接接入。本系统采用高速、可靠的CAN总线作为通讯现场总线网络。为提高网络的可靠性,采用双网连接方式。双网同时运行,无缝切换。当其中一网故障时,系统单网运行,并报警检修,保证系统运行的不间断。对于发电机组子系统主要包括:发变组保护单元、发变组测控单元、微机准同期测控单元、微机励磁调节器测控单元、厂用电快速切换测控单元、启备变测控单元、微机准同期控制器、微机厂用电快速切换装置和微机励磁调节器装置。由于微机准同期控制器、微机厂用电快速切换装置和微机励磁调节器装置只具有RS485接口,为了能够连入到CAN总线里在前端配置一个CAN/RS485转换卡。对于公共端子系统主要包括:公共端保护单元、公共端测控单元、微机母线保护装置和电动机保护单元。同样对那些只具有RS485接口的微机保护装置,在前端设置一个CAN/RS485转换卡。
参考文献:
[1]史洪宇,浅谈电气工程管理[J].才智,2009(01):30.
[2]陈维荣、宋永华、孙锦鑫,电力系统设备状态监测的概念及现状[J].电网技术,2000(11).