变电站自动化系统在发电厂的应用工学论文
摘要:本文首先就变电站综合自动化系统应用技术、特点和实现的功能做了介绍,然后简单阐述了系统的组成和软件系统。
关键词:变电站综合自动化系统;系统结构;软件系统
一、变电站自动化系统介绍
变电站综合自动化控制系统是建立在计算机硬件技术、数据通讯技术、模块化软件技术上发展起来的,是一种集控制、保护、测量及远动等功能为一体的微机控制系统。系统主要是由多个微机保护单元,通讯网络,后台管理机,打印机组成,接线非常简单,可方便解决传统的变电站二次系统存在的问题,提高了电力系统的供电可靠性,适应了现代生产发展和能源管理的要求。主要有以下特点:
(1) 功能综合化:微机保护单元具有完善的保护、测量、控制功能,自动化系统就是利用了保护单元的这些功能,将根据保护需要配置的独立的保护单元,通过一定的结构形式,用一个通讯网络连接起来。
(2) 结构微机化:系统的主要元件实现了微机化,所有功能都是通过微机来实现,实现了将微机保护、数据采集、数据传输、远方控制等环节同时并列运行,各类运行参数、历史记录等均可以通过打印机打出。还可以根据需要,实现于以太网的连接,实时的将数据上传到调度自动化系统。
(3) 操作监视屏幕化:系统将所有的监视和操作功能,均通过一台后台管理机来实现。操作人员面对彩色显示器进行变电站运行方式和运行参数进行全方位监视。
(4) 运行管理智能化:由于微机保护单元具有实时在线自诊断功能,这样不仅在保护单元的面板上显示故障类型,而且可以通过系统将自诊断结果送后台管理机,使得运行人员可以随时掌握保护单元的运行状态。
二、系统组成
在变电站综合自动化系统中,通常把继电保护、自动重合闸、故障录波、故障测距等功能综合在一起的装置称为保护单元,而把测量和控制功能综合在一起的装置称为控制或I/0单元,两者通称为间隔级单元。各种类型的间隔级单元搜集到的状态量和测量值,通过软件来实现各种保护闭锁。它主要由以下几部分构成:微机保护单元主要完成信号的测量、传递、保护的计算和执行、接受上位机的指令并执行,通讯网络主要完成信号的传递,后台管理机主要完成对保护单元上传来的.信号进行分析处理及显示、提供人机对话窗口、接受操作人员的指令、向上位管理机传递及时信息,为管理人员提供决策信息。
以兴隆电厂RCS-9700变电站综合自动化系统为例,从整体上系统分为三层:站控层、网络层、间隔层。
站控层的主要功能就是作为数据集中处理的保护管理,担负着上传下达的重要任务,对下它可以管理各种间隔单元装置,包括微机监控、保护、自动装置等,收集各种数据并发出控制命令,起到数据集中作用,还可以通过现场总线完成对保护单元的自适应调整:对上则通过设立开放式结构的站级网络接口,与管理层建立联系。将数据传送给管理后台机或调度端,起到数据处理作用。
网络层支持单网或双网结构,支持100M 高速工业级以太网,有效地保证了网络传输的实时性和可靠性;通信协议采用DL/T667-1999(IEC60870-5-103)规约。
间隔层按一次设备组织,一般按断路器的间隔划分,具有测量、控制和继电保护部分。测量、控制部分负责单元的测量、监视、断路器的操作控制和联锁及事件顺序记录等:保护部分负责该单元线路或变压器或电容器的保护、各种录波等。因此,间隔层本身是由各种不同的单元装置组成,这些独立的单元装置直接通过总线接到站控层。
三、软件系统
软件系统主要包括三大部分:数据采集和监控软件、管理软件和网络通讯软件。所有采集点的采集任务、事故判断、控制输出集中在工控机中监控软件部分,而后台的管理任务包括处理故障判断、采集数据和故障事故信息的显示、入库、操作员手动控制、参数设置、管理等集中在管理机中的管理软件部分。工控机和管理机是通过网络总线或串行电缆联接的。工控机定时向管理机传送采集的数据,报告故障情况。管理机向工控机传送手动控制命令、设置参数等。另外,管理机设有对外通讯接口。
1、 数据采集和监控(SCADA)系统软件
数据采集和监控系统软件的基本功能包括:实时数据采集、安全监视、数据处理、告警处理、控制操作、运行记录、人机联系、制表打印、设备诊断和数据库维护等。实现对断路器、刀闸位置、分接头位置、各种设备状态、瓦斯、气压信号、母线电压、线路电流、主变温度、功率、频率、等遥测、遥信信号的采集和监控。
2、管理软件
管理机通过网络通讯,接收从工控机传来的信息,经过分类、变换后通过Windows消息激活相应的对象来处理。管理软件主要分九大部分:主调度模块、状态数据显示模块、操作模块、系统参数设置模块、用户管理模块、报表模块、故障判断和处理模块、信息变换和处理模块以及通信模块。
3、网络通讯软件
网络通讯在变电站自动化中占有非常重要的地位。其内容包括就地开关的采集控制单元与变电站监控管理层之间的通信,变电站监控管理与远方调度中心之间的通信。变电站自动化系统的中央通讯主单元位于变电站的中央控制室外,各输入输出及保护的间隔层单元分别安装在中低压开关柜上或位于高压一次设备附近的控制室内,每个间隔层单元仅需一对通信线直至中央控制室。
四、结束语
该系统已于2008年5月在兴隆电厂安装、调试,于2008年10月投入运行。投入运行以来因设备原因造成了几起事故,各保护装置动作准确,反应灵敏,给技术人员的现场分析、判断带来很大帮助,供电可靠性得到了较大的提高,赢得了生产单位的好评,为变电站安全、稳定、经济运行提供了坚实的基础。
参考文献
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【2】 黄益庄.变电站综合自动化技术.中国电力出版社,2000:7-13
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