楊 敏

[摘要]我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展異常迅猛,發(fā)電廠的裝機(jī)容量越來(lái)越大,原來(lái)的零星小網(wǎng)已逐漸連成跨地區(qū)、跨省的大電力系統(tǒng)。面對(duì)越來(lái)越龐大的電力系統(tǒng)和迅猛發(fā)展的電力工業(yè),用常規(guī)的控制和管理手段已無(wú)法適應(yīng)。對(duì)電廠電氣管理監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建進(jìn)行研究。

[關(guān)鍵詞]電氣管理監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建

中圖分類(lèi)號(hào):TM6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)0820109-01

電力關(guān)系到國(guó)計(jì)民生,電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要部門(mén)之一,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有舉足輕重的地位,它為現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代國(guó)防提供必不可少的動(dòng)力,它和我們的日常生活息息相關(guān)。電力工業(yè)的發(fā)展必須優(yōu)先于其它工業(yè)部門(mén),整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)才能不斷前進(jìn)。

我國(guó)電力工業(yè)從60年代開(kāi)始應(yīng)用電子計(jì)算機(jī),經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,取得了一定的成就,積累了一些經(jīng)驗(yàn)。目前,國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的發(fā)電廠自動(dòng)化程度已相當(dāng)高。電網(wǎng)調(diào)度控制中心己普通采用了以電子計(jì)算機(jī)為核心的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng),進(jìn)行數(shù)據(jù)收集與安全監(jiān)控、自動(dòng)發(fā)電控制與經(jīng)濟(jì)調(diào)度及安全分析等?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用已成為電力系統(tǒng)自動(dòng)化的重要標(biāo)志。

一、電力系統(tǒng)應(yīng)用計(jì)算機(jī)的必要性

電力系統(tǒng)是從小到大逐步發(fā)展的。往往先有一個(gè)發(fā)電廠供給一個(gè)孤立的用電系統(tǒng),形成簡(jiǎn)單的電力系統(tǒng)。對(duì)電力系統(tǒng)的要求是,首先要能連續(xù)不斷地安全供電,然后取得最經(jīng)濟(jì)的效果,因此電廠的可靠運(yùn)行是整個(gè)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)。當(dāng)電廠容量不大時(shí),可以靠單項(xiàng)自動(dòng)裝置、遠(yuǎn)方控制及手動(dòng)操作來(lái)控制汽輪機(jī)的運(yùn)行和鍋爐的燃燒,以得到需要的安全性和經(jīng)濟(jì)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(nèi)燃燒相平衡;跟蹤主蒸汽壓力的變化而改變鍋爐的進(jìn)煤量和進(jìn)風(fēng)量,從而調(diào)節(jié)燃燒;觀察火焰、處理結(jié)焦、定期吹灰以盡可能適應(yīng)不同的煤種,達(dá)到最佳的節(jié)煤經(jīng)濟(jì)效果。在單機(jī)容量為1～2萬(wàn)KW時(shí),配置的鍋爐蒸汽量一般為50～100Uh,運(yùn)行人員安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的巡視操作,主要活動(dòng)于稱(chēng)為“八米平臺(tái)”的運(yùn)轉(zhuǎn)層上。運(yùn)轉(zhuǎn)層一般有二層樓那么高,汽包水位表位置更高。為了方便監(jiān)視,可把水位的顯示引下來(lái),在運(yùn)轉(zhuǎn)層進(jìn)行觀察,但必須有自動(dòng)水位調(diào)節(jié)裝置和報(bào)警裝置?？梢?jiàn),當(dāng)單機(jī)容量不大時(shí),靠單項(xiàng)自動(dòng)裝置,通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)裝置用手動(dòng)操作來(lái)保證正常出力及安全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行,已經(jīng)很不簡(jiǎn)單。單機(jī)容量為20～30萬(wàn)KW時(shí),配置的鍋爐蒸發(fā)量達(dá)700～1000Uh,雖有單項(xiàng)自動(dòng)及遠(yuǎn)動(dòng)裝置,但操作起來(lái)仍是十分困難的,設(shè)置綜合調(diào)節(jié)的自動(dòng)化裝置己屬必需的手段。此時(shí),機(jī)爐控制臺(tái)上的操作把手?jǐn)?shù)量已經(jīng)很多。難于眼明手快地進(jìn)行操作。單機(jī)容量為60萬(wàn)KW以上時(shí),由于信息太多,如果不經(jīng)過(guò)一定的綜合分析,不易直觀地辯識(shí)問(wèn)題,此時(shí),不用計(jì)算機(jī)來(lái)協(xié)助監(jiān)控是不行的。同時(shí),對(duì)于多個(gè)電廠聯(lián)合供電的電力系統(tǒng),更必須用計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行監(jiān)控。

二、電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建

發(fā)電廠電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)按分層(級(jí))分布式多CPU的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),每一層完成不同的功能,每一層由不同的設(shè)備或不同的子系統(tǒng)組成。整個(gè)系統(tǒng)的二次設(shè)備可分為二層,即站控層、單元層(現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)測(cè)控層)?，F(xiàn)場(chǎng)保護(hù)測(cè)控層主要包括:各發(fā)電機(jī)組子系統(tǒng)和公共端子系統(tǒng)。由于發(fā)電廠里各個(gè)保護(hù)裝置設(shè)備新舊交錯(cuò),自動(dòng)化程度高低不同,有些保護(hù)裝置不具備CAN接口,而只具有RS485、RS232接口。這時(shí)就必須在各監(jiān)控保護(hù)單元中設(shè)置CAN/RS485轉(zhuǎn)換卡和CAN/RS232轉(zhuǎn)換卡。各單元裝置通過(guò)CAN總線進(jìn)行通信。站控層包括全站的監(jiān)控主機(jī)等。站控層設(shè)以太網(wǎng),供各主機(jī)間以及監(jiān)控機(jī)與單元層之間的信息交換。發(fā)電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)是在總結(jié)具有豐富運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的發(fā)電廠、變電站電氣綜合自動(dòng)化的基礎(chǔ)上,吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)推出的。提高了整個(gè)電廠設(shè)備及整個(gè)電氣系統(tǒng)的運(yùn)行管理水平,使電廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性安全得到保證,提升了發(fā)電廠在發(fā)電市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力。

(一)站控層。發(fā)電廠監(jiān)控管理系統(tǒng)采用Client/Server體系結(jié)構(gòu),由主機(jī)兼操作員工作站、通信站、運(yùn)行工作站(操作員站)、維護(hù)工程師站、遠(yuǎn)動(dòng)工作站、打印機(jī)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成,操作系統(tǒng)可以采用Windows NT Server和Windows NT Workstation,完成對(duì)電廠電氣系統(tǒng)的模擬量、交流量、開(kāi)關(guān)量、脈沖量、數(shù)碼量、溫度量等信息的數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、判別、報(bào)警、保護(hù)、事件順序記錄(SOE)、報(bào)表統(tǒng)計(jì)、曲線分析,并根據(jù)需要向現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)測(cè)控單元層發(fā)布命令實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的控制和調(diào)節(jié)。系統(tǒng)采用Windows NT作為操作系統(tǒng)平臺(tái),概括起來(lái)具有以下幾個(gè)特點(diǎn):

1.不依賴(lài)于硬件平臺(tái),使得高層代碼從一種硬件平臺(tái)移植到另一平臺(tái)無(wú)需修改,這種跨平臺(tái)的兼容性使應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)者和使用者具有廣泛的選擇自由,可以享受計(jì)算機(jī)硬軟件發(fā)展的最新成果,也使用戶的投資得到長(zhǎng)期的保護(hù)。

2.Windows NT是一個(gè)32位優(yōu)先級(jí)搶占式的多任務(wù)多線程操作系統(tǒng),WindowsNT的內(nèi)存結(jié)構(gòu)采用頁(yè)面調(diào)度管理和虛擬內(nèi)存方式,每個(gè)任務(wù)具有獨(dú)立的地址空間,具有良好的內(nèi)存保護(hù)機(jī)制,避免了由于一個(gè)任務(wù)對(duì)內(nèi)存的非法訪問(wèn)而影響了其它的任務(wù),因此整個(gè)系統(tǒng)具有良好的堅(jiān)定性。

3.Windows NT內(nèi)嵌完善的網(wǎng)絡(luò)功能,Windows NT所支持的網(wǎng)絡(luò)通信是一種真正的信息高速公路式網(wǎng)絡(luò),支持客戶/服務(wù)器通信方式和流行的各種協(xié)議。

4.Windows NT的安全性能已達(dá)到C2安全級(jí)別。系統(tǒng)采用100M以太網(wǎng)(雙網(wǎng))體系結(jié)構(gòu),雙網(wǎng)同時(shí)運(yùn)行,無(wú)縫切換,各節(jié)點(diǎn)機(jī)功能相對(duì)獨(dú)立。上位機(jī)系統(tǒng)通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)連接通訊管理層。

(二)現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)測(cè)控層?，F(xiàn)場(chǎng)保護(hù)測(cè)控層可分為:發(fā)電機(jī)組子系統(tǒng)和公共端子系統(tǒng)。各個(gè)子系統(tǒng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線與通信管理機(jī)相連。另外由于微機(jī)自動(dòng)調(diào)速裝置(DEH)已經(jīng)具備接入以太網(wǎng)的條件所以直接接入。本系統(tǒng)采用高速、可靠的CAN總線作為通訊現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)。為提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性,采用雙網(wǎng)連接方式。雙網(wǎng)同時(shí)運(yùn)行,無(wú)縫切換。當(dāng)其中一網(wǎng)故障時(shí),系統(tǒng)單網(wǎng)運(yùn)行,并報(bào)警檢修,保證系統(tǒng)運(yùn)行的不間斷。對(duì)于發(fā)電機(jī)組子系統(tǒng)主要包括:發(fā)變組保護(hù)單元、發(fā)變組測(cè)控單元、微機(jī)準(zhǔn)同期測(cè)控單元、微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器測(cè)控單元、廠用電快速切換測(cè)控單元、啟備變測(cè)控單元、微機(jī)準(zhǔn)同期控制器、微機(jī)廠用電快速切換裝置和微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器裝置。由于微機(jī)準(zhǔn)同期控制器、微機(jī)廠用電快速切換裝置和微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)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(gè)CAN/RS485轉(zhuǎn)換卡。對(duì)于公共端子系統(tǒng)主要包括:公共端保護(hù)單元、公共端測(cè)控單元、微機(jī)母線保護(hù)裝置和電動(dòng)機(jī)保護(hù)單元。同樣對(duì)那些只具有RS485接口的微機(jī)保護(hù)裝置,在前端設(shè)置一個(gè)CAN/RS485轉(zhuǎn)換卡。

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