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      電力監(jiān)控系統(tǒng)在電力生產(chǎn)中的應(yīng)用

      2016-12-27 19:22:20陳鵬
      中國高新技術(shù)企業(yè) 2016年33期
      關(guān)鍵詞:電力監(jiān)控系統(tǒng)電力生產(chǎn)電力系統(tǒng)

      摘要:電力監(jiān)控系統(tǒng)是在現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)的基礎(chǔ)上,運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信等相關(guān)技術(shù)來對(duì)電廠生產(chǎn)實(shí)施監(jiān)控的一套系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠使電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平得到有效提升。文章從電氣自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與通信、站控層設(shè)備、通信控制層、系統(tǒng)簡介等方面,對(duì)電力監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成與其在電力生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了闡述。

      關(guān)鍵詞:電力監(jiān)控系統(tǒng);電力生產(chǎn);現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù);電力系統(tǒng);自動(dòng)化 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

      中圖分類號(hào):TM76 文章編號(hào):1009-2374(2016)33-0034-02 DOI:10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.33.018

      1 電氣自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與通信構(gòu)成

      1.1 站控層網(wǎng)絡(luò)

      對(duì)于站控層網(wǎng)絡(luò)來講,其在使用過程中通常發(fā)揮著兩大作用:一是可以當(dāng)作通信設(shè)備來使用,進(jìn)而把站控層和控制層設(shè)備連接起來;二是可以使站控層當(dāng)作每一個(gè)節(jié)點(diǎn)得以聯(lián)系,也使通信功能作用得以發(fā)揮。在系統(tǒng)內(nèi),出現(xiàn)兩個(gè)既互相冗余,卻又對(duì)數(shù)據(jù)處理發(fā)揮作用的服務(wù)器,說明服務(wù)器在正常運(yùn)行時(shí),不僅能夠通過以太網(wǎng)、站級(jí)通信規(guī)約等常見的一些途徑來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理工作,還能夠與裝置進(jìn)行直接接觸,進(jìn)而完成數(shù)據(jù)處理工作。此外,若是把數(shù)據(jù)庫與站控層連接在一起,便會(huì)使得服務(wù)器淪為兩個(gè)網(wǎng)格的網(wǎng)關(guān),對(duì)于該網(wǎng)絡(luò)來說,使用的便是以速度為優(yōu)勢(shì)的以太網(wǎng)。

      1.2 間隔層網(wǎng)絡(luò)

      通常,連接間隔層和通信控制層之間的網(wǎng)絡(luò),便是間隔層網(wǎng)絡(luò),現(xiàn)如今,該網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用時(shí),所應(yīng)用到的網(wǎng)絡(luò)形式分為LON、CAN、以太網(wǎng)等。通常,測(cè)控網(wǎng)絡(luò)一般都會(huì)選擇LON網(wǎng)絡(luò),對(duì)這種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行應(yīng)用時(shí),所選的介質(zhì),屏蔽雙絞線占得較多。在傳輸通道相距不遠(yuǎn)時(shí),一般選擇使用五類線作為傳輸介質(zhì),反之,則選擇光纖作為傳輸介質(zhì)。

      1.3 DCS系統(tǒng)接口

      因?yàn)殡姀S是將DCS當(dāng)成主要生產(chǎn)控制系統(tǒng),以至于在電力監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中,DCS通信可采取兩種措施來進(jìn)行:一是借助站控層轉(zhuǎn)發(fā)給工作站,然后再由工作站轉(zhuǎn)發(fā)到DCS網(wǎng)卡上,這種方式傳遞的數(shù)據(jù),能夠容納DCS所需的大部分信息,其中通信方式可采取串口或者以太網(wǎng)兩種方式;二是將少量對(duì)響應(yīng)速度有需求的信息,借助主控單元與DCS的DPU通信進(jìn)行傳遞,其中通信方式一般采取串口方式,但是以太網(wǎng)也可以運(yùn)用,并可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向交換。

      2 電氣自動(dòng)化系統(tǒng)站控層設(shè)備構(gòu)成

      站控層是由電氣自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中的各個(gè)主站系統(tǒng)所構(gòu)成,同時(shí)也是電氣自動(dòng)化系統(tǒng)控制管理中心,在系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)監(jiān)視及最終的設(shè)備控制一系列環(huán)節(jié)中,發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。站控層應(yīng)用到的設(shè)備包含服務(wù)器、工作站等計(jì)算機(jī)硬件,同時(shí)還應(yīng)用到數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控等各種專業(yè)軟件。

      2.1 系統(tǒng)服務(wù)器

      作為電力監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警SOE等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理的設(shè)備,系統(tǒng)服務(wù)器在運(yùn)行過程中,展現(xiàn)出高度靈活、高速、高效等優(yōu)勢(shì),其可以高效、高速完成數(shù)據(jù)的掃描與處理,且能夠?qū)?shí)時(shí)數(shù)據(jù)、重要信息向工程師站、維護(hù)人員、操作人員那里進(jìn)行傳輸。系統(tǒng)服務(wù)器還兼?zhèn)渫ㄐ欧?wù)器的相關(guān)作用,利用站級(jí)網(wǎng)絡(luò)、通信控制層內(nèi)的主控單元或者是其他相關(guān)設(shè)備,來完成數(shù)據(jù)交換的過程,進(jìn)而使數(shù)據(jù)可以與網(wǎng)絡(luò)實(shí)施連接,完成數(shù)據(jù)向主站的傳遞任務(wù),這一過程的實(shí)現(xiàn)也是系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)施處理的關(guān)鍵性工作內(nèi)容。

      2.2 工程師站與操作員站

      工程師站通常均是在高分辨率的畫質(zhì)條件下,來實(shí)現(xiàn)編輯、操作及維護(hù)工作的開展過程。工程師站所給出的全套工具,不僅能夠編輯、創(chuàng)建圖像、數(shù)據(jù)與邏輯控制,還可以能通過軟件開發(fā)及維護(hù),將數(shù)據(jù)文件在服務(wù)器中得以保存下來。同時(shí),還有分散控制系統(tǒng)和運(yùn)行人員圖形交互界面存在,用戶在使用時(shí)只需要通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)操作員站的訪問,便實(shí)現(xiàn)對(duì)組態(tài)畫面顯示、趨勢(shì)曲線等各項(xiàng)過程的控制。

      2.3 轉(zhuǎn)發(fā)工作站

      電力監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí),還可以向DCS等第三方系統(tǒng)完成遙測(cè)、電量、計(jì)算量的轉(zhuǎn)發(fā),同時(shí)還能夠與第三方運(yùn)用不同規(guī)約完成對(duì)各類信息的實(shí)時(shí)交換,能夠借助串行口通道與網(wǎng)絡(luò)來實(shí)施,另外,系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)多種模擬屏接口功能。

      3 電力監(jiān)控系統(tǒng)通信控制層與間隔層構(gòu)成

      3.1 通信控制層的構(gòu)成

      通信、控制為通信控制層所包含的兩大功能,其中通信功能是把間隔層當(dāng)中的通信接口、通信規(guī)約等相關(guān)信息,轉(zhuǎn)變?yōu)檎究貙觾?nèi)統(tǒng)一的通信規(guī)約,并把較為重要的信息與DCS系統(tǒng)內(nèi)的DPU信息實(shí)施互換,實(shí)施互換的信息,包含模擬量與開關(guān)量兩種信息方式。而對(duì)于控制功能來講,主要是將和廠用電存在關(guān)聯(lián)的控制邏輯,放置在同一層來實(shí)現(xiàn),這時(shí)通信控制層會(huì)利用通信規(guī)約、綜合保護(hù)測(cè)控裝置、接口與各類設(shè)備來實(shí)現(xiàn)各個(gè)類型的規(guī)約,通過統(tǒng)一轉(zhuǎn)換格式和接口,對(duì)站級(jí)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用統(tǒng)一系統(tǒng)規(guī)約的制定,這樣站控層網(wǎng)絡(luò)內(nèi)系統(tǒng)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù),其格式均是統(tǒng)計(jì)的,進(jìn)而使得站控層內(nèi)所有主站軟件均可維持穩(wěn)定。

      3.2 間隔層的構(gòu)成

      一般來說,電力監(jiān)控系統(tǒng)所采用的間隔層裝置,通常其構(gòu)成包含了兩個(gè)保護(hù)測(cè)控裝置。對(duì)于廠家來說,其所制造的測(cè)控裝置,能夠在主控單元的配合下,在電力監(jiān)控系統(tǒng)中得以集成。在這里,應(yīng)用到的接口方式存在CAN、以太網(wǎng)等各類形式。另外,還可以利用廠商所給出的管理機(jī),利用站控層當(dāng)中的通信服務(wù),把它在系統(tǒng)中做到有效接入。

      4 電力監(jiān)控系統(tǒng)方案簡介與應(yīng)用

      在電力監(jiān)控系統(tǒng)方案當(dāng)中,通常對(duì)于中間層通訊管理機(jī)來說,均是結(jié)合生產(chǎn)工藝來實(shí)施配置,另外,所用到的管理間隔層設(shè)備,也是結(jié)合生產(chǎn)工藝完成組網(wǎng)的。對(duì)于通信管理機(jī)來說,其能夠并列運(yùn)行,同時(shí)有和DCS系統(tǒng)內(nèi)DPU通信接口相對(duì)應(yīng)的配置,進(jìn)而能和DPU間完成信息和數(shù)據(jù)的交換,在通訊管理機(jī)當(dāng)中,都存在冗余配置的與DCS系統(tǒng)中的DPU通信接口,只要任意的通信接口出現(xiàn)問題之后,便能夠完成無憂切換。對(duì)于主廠房中的汽輪機(jī)、鍋爐等工藝負(fù)荷通信管理機(jī),也會(huì)根據(jù)電廠工藝流程的不同,來和DCS系統(tǒng)中的DPU按照1∶1比例進(jìn)行冗余配置。低壓電源以及PC-MCC饋線內(nèi)的通信管理機(jī)是根據(jù)段來完成冗余配置,而發(fā)變阻當(dāng)中的測(cè)控通信管理機(jī)則是在單元組的基礎(chǔ)上來完成配置的。380V的公用系統(tǒng)通訊管理機(jī)是按照工藝流程的差異,與DCS內(nèi)的DPU進(jìn)行1∶1冗余配置。

      通常,對(duì)于單機(jī)電力監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的通訊管理機(jī)來說,其內(nèi)設(shè)配置有6臺(tái)鍋爐、4臺(tái)汽機(jī)、9臺(tái)電氣、3臺(tái)500kV的測(cè)控部分、2臺(tái)冷空部分及1臺(tái)備用設(shè)備。而對(duì)于站控層后臺(tái)來說,其存在的配置包含2臺(tái)服務(wù)器、1臺(tái)操作員站、2臺(tái)網(wǎng)關(guān)服務(wù)器。在接線時(shí),對(duì)于#1~#10通信管理機(jī)的管理機(jī)來說,其在運(yùn)行時(shí),所用到的接線方式為硬接線聯(lián)合通訊的方法,而對(duì)于#11~#21通信管理機(jī)所用到的接線方式,便是全通訊方法。在間隔層當(dāng)中,從任何一個(gè)綜合保護(hù)裝置,到通信管理機(jī)柜的通用方式,都是借助LON網(wǎng)來連接到一起,同時(shí)就500kV升壓站通信管理機(jī)和空冷來講,依舊是采取光電轉(zhuǎn)換裝置,來把站控層當(dāng)中的電氣通信管理機(jī)柜包換的交換機(jī),來對(duì)光纜進(jìn)行連接在一起,同時(shí)將500kV的站控層公用通信管理機(jī)柜與啟動(dòng)/備用變壓器測(cè)控交換機(jī)來實(shí)施連接,繼而完成信息共享。對(duì)于機(jī)組測(cè)控柜來說,是借助硬接線或者是變送器,完成開關(guān)量與模擬量的直接送入,對(duì)于發(fā)電機(jī)、主變壓器等系統(tǒng)內(nèi)的開關(guān)量、溫度等相關(guān)信息,需要做好采集工作,同時(shí)借助以太網(wǎng)把這些信息向#18通信管理機(jī)內(nèi)完成傳輸。對(duì)于柴油機(jī)等相關(guān)設(shè)備來說,要求利用RS485接口,使其與網(wǎng)關(guān)柜#20、#21通訊管理機(jī)連接在一起。而站控層到通信管理機(jī)內(nèi),所運(yùn)用的通信方式,便是借助以太網(wǎng)的方式,來使其連接得以實(shí)現(xiàn)。從管理機(jī)到DCS系統(tǒng)之間,所用到的數(shù)據(jù)傳輸方法,是借助RS485接口來進(jìn)行傳輸;對(duì)于網(wǎng)關(guān)柜向DCS數(shù)據(jù)的傳輸過程,則是借助TCP/IP的方式來進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。在此需要表明,因?yàn)殡娏ΡO(jiān)控系統(tǒng)存在的數(shù)據(jù)流較為龐大,同時(shí)對(duì)于電氣通信管理機(jī)柜與網(wǎng)關(guān)柜來說,均是利用兩個(gè)交換機(jī)來實(shí)施分屏安裝,在此情形下,存在任意情況,都可使得數(shù)據(jù)流量得到有效降低,進(jìn)而防止因其中任意一個(gè)交換機(jī)數(shù)據(jù)量超出,而使通道出現(xiàn)堵塞、服務(wù)器出現(xiàn)死機(jī)或者系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間太長的

      情況。

      此外,還需要弄清楚的是,系統(tǒng)對(duì)時(shí),為GPS對(duì)時(shí)主機(jī)柜來對(duì)站控層服務(wù)器實(shí)施軟對(duì)時(shí),然后再向每個(gè)主控單元、服務(wù)器與保護(hù)裝置實(shí)施下發(fā)。這樣的話,便可以使得GPS的對(duì)時(shí)系統(tǒng)有且只使用一種,從而能夠保持企業(yè)中出現(xiàn)的保護(hù)裝置、DCS系統(tǒng)、信息子站等各類與其相連接保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)限的統(tǒng)一性,進(jìn)而便于對(duì)故障展開分析。

      5 結(jié)語

      干擾對(duì)通信裝置會(huì)起到很大的影響,所以對(duì)于抗干擾來說,其關(guān)鍵在于完成各類干擾耦合途徑的切斷,進(jìn)而避免干擾流入到通信裝置當(dāng)中。因此,運(yùn)行單位需根據(jù)我國電力調(diào)度中心所指定的相關(guān)文件及相關(guān)技術(shù)要求,來對(duì)接地系統(tǒng)做到檢查與完善,進(jìn)而使得接地與連接較為可靠,使外部干擾的竄入問題得到有效解決,進(jìn)而使通訊裝置得以穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行下去。

      電力監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)運(yùn)用先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù),來對(duì)電力系統(tǒng)中的網(wǎng)、廠及站實(shí)施控制,此類控制措施具有十分廣闊的應(yīng)用空間及前景。同時(shí),計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的快速發(fā)展,會(huì)使高參數(shù)、大容量的機(jī)組進(jìn)一步增長,也會(huì)使得工作人員的素質(zhì)得到不斷提升,更多的自動(dòng)化控制系統(tǒng)及各系統(tǒng)的通信和聯(lián)網(wǎng)顯得日益重要起來。筆者認(rèn)為,二次系統(tǒng)安全防護(hù)問題將是今后必須考慮和研究的方向之一。

      參考文獻(xiàn)

      [1] 戴秋平.電力監(jiān)控系統(tǒng)在供配電設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].通 訊世界,2016,(11).

      [2] 李傳魯.淺談電力監(jiān)控系統(tǒng)在高速公路中的應(yīng)用[J]. 公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版),2013,(2).

      [3] 姬劍波.防爆計(jì)算機(jī)在電力監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].機(jī) 電技術(shù),2015,(6).

      [4] 劉青平,周永明.高速公路機(jī)電工程電力監(jiān)控系統(tǒng)的 重要性[J].企業(yè)科技與發(fā)展,2010,(8).

      作者簡介:陳鵬(1983-),男,江西新余人,國網(wǎng)江西省電力公司贛西供電分公司技師,工程師,研究方向:變電運(yùn)行及電網(wǎng)監(jiān)控運(yùn)行。

      (責(zé)任編輯:蔣建華)

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