變電站自動化系統在發電廠的應用工學論文
摘要:本文首先就變電站綜合自動化系統應用技術、特點和實現的功能做了介紹,然后簡單闡述了系統的組成和軟件系統。
關鍵詞:變電站綜合自動化系統;系統結構;軟件系統
一、變電站自動化系統介紹
變電站綜合自動化控制系統是建立在計算機硬件技術、數據通訊技術、模塊化軟件技術上發展起來的,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。系統主要是由多個微機保護單元,通訊網絡,后臺管理機,打印機組成,接線非常簡單,可方便解決傳統的變電站二次系統存在的問題,提高了電力系統的供電可靠性,適應了現代生產發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,自動化系統就是利用了保護單元的這些功能,將根據保護需要配置的獨立的保護單元,通過一定的結構形式,用一個通訊網絡連接起來。
(2) 結構微機化:系統的主要元件實現了微機化,所有功能都是通過微機來實現,實現了將微機保護、數據采集、數據傳輸、遠方控制等環節同時并列運行,各類運行參數、歷史記錄等均可以通過打印機打出。還可以根據需要,實現于以太網的連接,實時的將數據上傳到調度自動化系統。
(3) 操作監視屏幕化:系統將所有的監視和操作功能,均通過一臺后臺管理機來實現。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進行全方位監視。
(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,而且可以通過系統將自診斷結果送后臺管理機,使得運行人員可以隨時掌握保護單元的運行狀態。
二、系統組成
在變電站綜合自動化系統中,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量和測量值,通過軟件來實現各種保護閉鎖。它主要由以下幾部分構成:微機保護單元主要完成信號的測量、傳遞、保護的計算和執行、接受上位機的指令并執行,通訊網絡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為例,從整體上系統分為三層:站控層、網絡層、間隔層。
站控層的主要功能就是作為數據集中處理的保護管理,擔負著上傳下達的重要任務,對下它可以管理各種間隔單元裝置,包括微機監控、保護、自動裝置等,收集各種數據并發出控制命令,起到數據集中作用,還可以通過現場總線完成對保護單元的自適應調整:對上則通過設立開放式結構的站級網絡接口,與管理層建立聯系。將數據傳送給管理后臺機或調度端,起到數據處理作用。
網絡層支持單網或雙網結構,支持100M 高速工業級以太網,有效地保證了網絡傳輸的實時性和可靠性;通信協議采用DL/T667-1999(IEC60870-5-103)規約。
間隔層按一次設備組織,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、監視、斷路器的操作控制和聯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
軟件系統主要包括三大部分:數據采集和監控軟件、管理軟件和網絡通訊軟件。所有采集點的采集任務、事故判斷、控制輸出集中在工控機中監控軟件部分,而后臺的管理任務包括處理故障判斷、采集數據和故障事故信息的顯示、入庫、操作員手動控制、參數設置、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絡總線或串行電纜聯接的。工控機定時向管理機傳送采集的數據,報告故障情況。管理機向工控機傳送手動控制命令、設置參數等。另外,管理機設有對外通訊接口。
1、 數據采集和監控(SCADA)系統軟件
數據采集和監控系統軟件的基本功能包括:實時數據采集、安全監視、數據處理、告警處理、控制操作、運行記錄、人機聯系、制表打印、設備診斷和數據庫維護等。實現對斷路器、刀閘位置、分接頭位置、各種設備狀態、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控。
2、管理軟件
管理機通過網絡通訊,接收從工控機傳來的信息,經過分類、變換后通過Windows消息激活相應的對象來處理。管理軟件主要分九大部分:主調度模塊、狀態數據顯示模塊、操作模塊、系統參數設置模塊、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、網絡通訊軟件
網絡通訊在變電站自動化中占有非常重要的地位。其內容包括就地開關的采集控制單元與變電站監控管理層之間的通信,變電站監控管理與遠方調度中心之間的通信。變電站自動化系統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柜上或位于高壓一次設備附近的控制室內,每個間隔層單元僅需一對通信線直至中央控制室。
四、結束語
該系統已于2008年5月在興隆電廠安裝、調試,于2008年10月投入運行。投入運行以來因設備原因造成了幾起事故,各保護裝置動作準確,反應靈敏,給技術人員的現場分析、判斷帶來很大幫助,供電可靠性得到了較大的提高,贏得了生產單位的好評,為變電站安全、穩定、經濟運行提供了堅實的基礎。
參考文獻
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