李岳

摘 要：本文對(duì)發(fā)電廠升壓站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)單地介紹，分析系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)模式，即系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、通信協(xié)議、系統(tǒng)冗余的實(shí)現(xiàn)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)。這樣能對(duì)發(fā)電廠升壓站進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)、測(cè)量和監(jiān)控，提升工作量保障運(yùn)行效果。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠升壓站;自動(dòng)化系統(tǒng);設(shè)計(jì)

引言：

在發(fā)電廠開展供電工作時(shí)，需要對(duì)升降站進(jìn)行重點(diǎn)把控，提升它的自動(dòng)化發(fā)展程度。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，應(yīng)該對(duì)發(fā)電廠的實(shí)際需求進(jìn)行探究，在充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備使用性能的前提下，減少工作量，對(duì)發(fā)電廠升壓站二次設(shè)備的功能進(jìn)行有效地整合，體現(xiàn)新計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，最大程度發(fā)揮設(shè)備的應(yīng)用價(jià)值。

一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

發(fā)電廠升壓站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的主要組成要素為通信控制站、數(shù)據(jù)采集控制設(shè)備、工程師站、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)以及操作員站、Web服務(wù)器。在系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集控制設(shè)備應(yīng)用的是分布式的結(jié)構(gòu)模式，借助通信控制站以及現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)，就能進(jìn)行信息交流采樣、采集波形、分析諧波、掌握故障、記錄事件、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、保護(hù)資料以及計(jì)算運(yùn)算等功能。利用通信控制站就能把標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)上，獲取操作控制命令并對(duì)命令進(jìn)行在線維護(hù)，并且能配置協(xié)調(diào)以及優(yōu)化的控制算法，實(shí)現(xiàn)更高級(jí)別的控制工作。并且通信控制系統(tǒng)還進(jìn)行冗余熱備份，當(dāng)主站發(fā)生故障時(shí)備戰(zhàn)自動(dòng)升為主站并進(jìn)行運(yùn)行工作。通信控制站借助快速以太網(wǎng)與Web服務(wù)器、工程師站、操作員站構(gòu)建聯(lián)系，通信的速率在100Mbit/s，能滿足數(shù)據(jù)通信和控制的要求，保障數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性和實(shí)時(shí)性。當(dāng)Web服務(wù)器完成歷史數(shù)據(jù)處理工作后，能為企業(yè)管理系統(tǒng)和本系統(tǒng)提供接口，為管理系統(tǒng)提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，為本系統(tǒng)和管理系統(tǒng)構(gòu)建一層安全隔離。管理網(wǎng)用戶可以借助瀏覽器精細(xì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索，并實(shí)施分析、整理和打印工作[1]。

二、發(fā)電廠升壓站自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

（一）系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

要想提高發(fā)電廠升壓站自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、整理和分析的嚴(yán)謹(jǐn)性，就應(yīng)該對(duì)系統(tǒng)的點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)地把控，現(xiàn)階段主要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為，模擬量、開關(guān)量以及計(jì)算量。第一，模擬量的數(shù)據(jù)類型結(jié)構(gòu)。其中主要囊括Ⅰ值和Ⅱ值

的報(bào)警上下限、報(bào)警死區(qū)、小數(shù)點(diǎn)位數(shù)、設(shè)備號(hào)、通信號(hào)、掃描周期、測(cè)點(diǎn)類型、量程上下限、實(shí)時(shí)值、狀態(tài)、編號(hào)、名稱以及單位等。第二，開關(guān)量的數(shù)據(jù)類型結(jié)構(gòu)。其中主要囊括開關(guān)量類型、報(bào)警類型、設(shè)備號(hào)、通信號(hào)、通道號(hào)、0和1的狀態(tài)描述、狀態(tài)、編號(hào)以及名稱。第三，計(jì)算量的數(shù)據(jù)類型結(jié)構(gòu)。其中主要囊括計(jì)算函數(shù)名、計(jì)算函數(shù)參數(shù)、參數(shù)個(gè)數(shù)、計(jì)算周期、狀態(tài)、點(diǎn)號(hào)、名稱以及單位等。

（二）通信協(xié)議

要想實(shí)現(xiàn)發(fā)電廠升壓站自動(dòng)化系統(tǒng)，就需要對(duì)通信協(xié)議進(jìn)行全面地把控，把其放到設(shè)計(jì)的首要位置。在對(duì)通信協(xié)議進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，就應(yīng)該對(duì)以下兩個(gè)要點(diǎn)進(jìn)行考量。一方面，關(guān)鍵的數(shù)據(jù)需要具備可靠性和及時(shí)性的特點(diǎn)，另一方面，能夠發(fā)布大批量的數(shù)據(jù)信息。通信協(xié)議的工作范圍是對(duì)命令進(jìn)行應(yīng)答、對(duì)普通的命令進(jìn)行廣播、應(yīng)道命令。下面將對(duì)它的這個(gè)幾個(gè)要點(diǎn)進(jìn)行逐個(gè)分析：首先，需應(yīng)答命令。在正式發(fā)送完命令之后，如果沒有獲取到相關(guān)的應(yīng)答就需要實(shí)施超時(shí)重新傳送工作，去除掉與廣播命令相同的字段，還應(yīng)該再發(fā)送四個(gè)字段，即預(yù)定超時(shí)間隔字段、已超時(shí)間字段、預(yù)先最大發(fā)送次數(shù)字段以及已發(fā)送次數(shù)字段等。其次，普通廣播命令。不需要實(shí)施超時(shí)重傳或者應(yīng)答工作，協(xié)議結(jié)構(gòu)字段主要囊括目的站號(hào)、源站號(hào)、優(yōu)先級(jí)、命令編號(hào)、協(xié)議代碼、發(fā)送時(shí)間、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度以及數(shù)據(jù)等。它的主要運(yùn)行功能為對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳送，在第一時(shí)間掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，確保能把優(yōu)先級(jí)控制在最低的范圍內(nèi)。最后，應(yīng)答命令。它的主要作用為反饋應(yīng)答命令的執(zhí)行情況，協(xié)議結(jié)構(gòu)字段主要囊括目的站號(hào)、源站號(hào)、優(yōu)先級(jí)、命令編號(hào)、協(xié)議代碼、發(fā)送時(shí)間、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度以及數(shù)據(jù)等。應(yīng)答命令與普通廣播命令的結(jié)構(gòu)字段是一致的[2]。

（三）系統(tǒng)冗余的實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)以重要程度和關(guān)鍵性為基準(zhǔn)，達(dá)到兩方面冗余的效果，通信控制站冗余和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)冗余等。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)主要應(yīng)用TCP/IP協(xié)議和以太網(wǎng)，每部機(jī)器都需要準(zhǔn)備至少兩塊網(wǎng)卡，不同的網(wǎng)絡(luò)需要分配不同的網(wǎng)址。在實(shí)現(xiàn)軟件操作時(shí)，借助數(shù)據(jù)發(fā)送進(jìn)程把數(shù)據(jù)包分別發(fā)送到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)接收進(jìn)程獲取這個(gè)兩個(gè)數(shù)據(jù)包，經(jīng)過反復(fù)的校驗(yàn)后把它與數(shù)據(jù)接收隊(duì)列中的信息進(jìn)行比較。如果已經(jīng)接收到正確的數(shù)據(jù)，就可以丟棄后來的數(shù)據(jù)包或者放入接收的隊(duì)列中進(jìn)行處理。

實(shí)現(xiàn)通信控制站雙機(jī)冗余的模式為：在運(yùn)用單機(jī)系統(tǒng)的前提下，利用管理軟件和以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的。要想提升實(shí)現(xiàn)的效果，就要對(duì)狀態(tài)切換板塊進(jìn)行把控。系統(tǒng)定義具有三種狀態(tài)：首先運(yùn)行狀態(tài)，所有的模塊都處于正常運(yùn)行的模式;其次熱備用狀態(tài)，本機(jī)處于正常的模式，但是在I/O模式下無法實(shí)施輸入和輸出操作;最后故障狀態(tài)，硬件設(shè)備不存在掉電或者故障的問題，但是通信模塊或者I/O模塊不能正常運(yùn)行[3]。實(shí)現(xiàn)狀態(tài)切換的主要方法為：第一，對(duì)本站進(jìn)行初始化處理，并使用熱備用狀態(tài)代替之前的冗余狀態(tài)。第二，獲取通信模塊的輸入，對(duì)冗余站的狀態(tài)信息進(jìn)行處理：當(dāng)本站在運(yùn)行時(shí)，如果冗余站也在運(yùn)行，那么就把站號(hào)較大的切換到熱備用狀態(tài);如果冗余站處于故障或者熱備用狀態(tài)，只需要對(duì)冗余站進(jìn)行設(shè)置，不需要再次切換。當(dāng)本站處于熱備用的情況時(shí)，如果冗余站也處于相同的狀態(tài)，那么就把站號(hào)較小的切換到運(yùn)行狀態(tài);如果冗余站存在故障，就把本站調(diào)整為運(yùn)行狀態(tài);如果冗余站處于運(yùn)行模式，就需要對(duì)冗余站進(jìn)行設(shè)置。第三，如果在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)沒有獲取冗余站的相關(guān)信息那么就判定冗余站存在故障。如果本站一直處于熱備用的模式，那么就應(yīng)該把它切換成運(yùn)行的狀態(tài)。第四，對(duì)I/O模塊狀態(tài)計(jì)數(shù)器進(jìn)行檢查，如果它的最高數(shù)值大于0，就需要進(jìn)行減1處理。如果本站在故障模式下，就需要切換到熱備用狀態(tài);如果計(jì)數(shù)器的數(shù)值正好等于0，那就需要把本站的狀態(tài)切換成故障狀態(tài)。第五，冗余站存在故障而本站為熱備用，就要把本站轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)行模式。如果狀態(tài)轉(zhuǎn)換效果不明顯，可以再次重復(fù)第一到第五步的操作。

（四）設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)

設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是發(fā)電廠升壓站自動(dòng)化系統(tǒng)的重中之重，一直處于核心地位。它的主要功能為對(duì)用戶程序間和外部設(shè)備傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行管理，為系統(tǒng)配置一致的接口。并且，它還能保障系統(tǒng)內(nèi)配置的外部設(shè)備通過文件的模式進(jìn)行呈現(xiàn)。要想進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)工作，就需要進(jìn)行如下操作：第一，對(duì)程序進(jìn)行編寫。在系統(tǒng)限定的范圍內(nèi)編寫用戶需要的相關(guān)過程。第二，選擇前綴。前綴的制服在4個(gè)左右，每一個(gè)都具備特定的含義。第三，設(shè)備文件生成。利用設(shè)備號(hào)為文件以及設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序構(gòu)建關(guān)聯(lián)。第四，編譯程序，這樣就能獲得新的目標(biāo)文件。第五，配置系統(tǒng)。在系統(tǒng)中借助程序進(jìn)行設(shè)備配置工作。第六，核心連接工作。把目標(biāo)文件和驅(qū)動(dòng)程序系統(tǒng)進(jìn)行重新地連接，形成一個(gè)全新的核心。當(dāng)完成以上五個(gè)步驟后重啟系統(tǒng)，就能實(shí)施訪問工作。

結(jié)論：

綜上所述，對(duì)發(fā)電廠升壓站自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，這樣就能對(duì)各種模擬量和開關(guān)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)地采集、處理和分析，并且能把一般開關(guān)量和事件量的跳變信息展現(xiàn)出來。并且系統(tǒng)還能對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和計(jì)算，在應(yīng)用系統(tǒng)的過程中還能生成各種報(bào)表，為其他系統(tǒng)或者數(shù)據(jù)庫提供訪問的接口。這個(gè)系統(tǒng)具有重要的應(yīng)用價(jià)值，能促進(jìn)發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益同步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉守豹，侯俊宏，方圓，等.水力發(fā)電廠GIS升壓站雷電侵入波阻礙電抗器研究[J].四川電力技術(shù)，2020，43（02）：41-47.

[2]劉守豹，侯玉成，童理，等.發(fā)電廠500 kV GIS升壓站主變壓器合閘過電壓分析[J].四川電力技術(shù)，2020，43（01）：26-30+76.

[3]陳靜.升壓站改造中線路臨時(shí)過渡方案的優(yōu)化探討[J].電氣時(shí)代，2019（11）：69-70.