【发电厂综合自动化系统设计及工程实现研究5800字（论文）】

发电厂综合自动化系统设计及工程实现研究TOC\o"1-3"\h\u3532摘要 页[摘要]此次毕业设计的重点是常熟发电厂的一个一体化自动化系统。具体的设计思路是：根据常熟发电厂提供的项目任务书及原始数据，对初步方案进行初步构想。确定产品的设计，并对其进行分析与研究。其次，对集成自动化系统有一个基本的认识，介绍了系统的一次侧，确定了自己要设计的方向，并进行了深入的研究。首先介绍了论文的选题背景和意义，介绍了论文所涉及的发电厂、主要设备和系统，并从总体上介绍了该系统的组成、硬件结构和软件的设计，并在此基础上建立了远程监测系统的数据库。第三部分是电厂的数据采集系统的具体实施，包括IED装置概述、现场总线RS485、数据采集系统的建立、数据通信规范的实施，以及现场使用的效果，以及本文的结论。[关键词]发电厂;综合自动化系统;远程监控系统一、引言（一）课题研究的背景和意义安全可靠、优质、经济的供电方式是当今世界对电力供应的重要需求。目前，我国电力企业的市场化改革与发展日新月异，对电厂的运行水平和各类设备的性能提出了更高的要求。要灵活运用有关的信息技术管理手段，使电厂的作用得到最大程度的发挥，从而对长期运行的火力发电系统的功能进行优化和改进。本文着重分析了发电厂电力一体化自动化系统的监测部分。设计要求我们不断地使用系统化的知识，因此，在电厂的综合自动化部分中，应用了大量的电力系统知识，使得设计更加易于理解。随着科学技术的进步，社会对电力的依赖性也在不断提高，人们的日常生活也日益依赖于电能。这导致了电力系统的高稳定性和一整天的工作能力。这对电力公司的自动化系统提出了更高的要求，即通过大量的数据采集和控制装置来实时监测电厂各部件的工作状态，然后通过神经处理器对这些数据进行分析、处理，从而得出有价值的信息，通过对系统的故障做出正确的判断，最终由系统进行自我修正，从而实现在基本无人值班的条件下，长时间的稳定运转。综合自动化系统使发电厂的电能品质得到了极大的改善，电压合格率也随之提升，同时也使变电站的安全、可靠度得到了提升，电力系统的操作水平得到了提升，维修工作量得到了降低，而且在监测点还可以对设备进行实时监控，达到了无人管理的目的，大大降低了人力成本。（二）电厂综合自动化系统的概念电站的综合自动化是将仪表、信号、继电保护、自动控制、远程控制等辅助设备整合与优化，利用计算机技术、电子、通讯、信号处理技术，对发电厂一次、输配电系统的自动监测、测量、自动控制、微机保护，以及与通信网络进行数据的交流和传送。这是一种综合信息交流的体系。综合自动化技术是火力发电厂自动化、硬件、通讯等技术在火力发电厂中的一个重要组成部分。一般情况下，电站的自动控制系统包括：二、发电厂综合自动化系统设计数字微机的安全保护、监控技术、远程通讯技术的不断发展，以及电力系统的集成自动化技术的不断完善和强化。电力变电所的管理自动化程度已从根本上改变。火力发电一体化技术是一项新兴的技术，目前已在我国大部分变电站中广泛应用，并在实践中不断完善。同时，综合自动化系统也被越来越多地应用于发电厂。在国内，大部分的发电厂都已安装了遥测设备。而监控系统的结构也从以RTU为中心的中心向分布式结构转变到了面向对象的分层发布结构。而此次设计的火力发电厂远程监测系统是面向对象、分层发布结构。常熟发电厂四个三十万千瓦的电站于一九九四年十一月建成，是江苏第三个拥有超过十亿瓦的大型火力发电厂。常熟发电厂的第一阶段建设于上个世纪八十年代。一九八六年四月一日，国家计委批准了苏南苏南徐六泾发电厂的建设方案。1、2、3、4机组分别在1993年1月17日、11月20日、1994年3月1日和10月5日并网。4个三十万千瓦的机组，从建成到投入使用，用了50个月5天的时间，比计划工期早了14个月。该项目于一九九五年十一月通过了国家验收委员会的验收。被原国家电网公司认定为“优秀项目”。（一）分层分布式构造的设计火力发电厂的远程监视系统是一种分层、分布、开放式的网络结构，其结构分为三个层次：主机操作层、信息传输管理层、现场设备访问层。上位机的操作层主要是采用两个以太网的冗余结构，它的主要功能是收集信息，然后在电脑的接口上进行显示，根据用户的实际需求，可以设置数据库服务器，电气操作员工作站，电气工程师工作站，打印机等，形成远程监控和管理中心。在信息传送控制层中，利用通讯控制装置实现通讯状态的传递和与装置的通讯。为了确保系统的稳定性和实时性，四个装置中的局域计量保护系统必须分别连接到380V、电厂6KV、电厂电子系统等。各子系统均可配置独立的通讯控制模块，并可按需采用双模组方式进行设计。各通讯控制器应与更高级的操作系统级PC的以太网相连，并可通过RS485/232串口与DPU的对应电子控制装置进行数据交换。（二）系统的总体构造该系统采用了双层化的分层分布结构，包括上层操作层、信息传输管理层和现场设备接入层；在网络层，一般都是以双线为基础，需要20%的冗余和剩余。该拓扑采用两网两台计算机的星型拓扑，确保了网络的无缝切换。将静止变换器安装在变电所中，将UPS，直流屏，五防设备，GPS，远程线圈控制器，无功自动补偿控制器等设备，与静止设备104指定的接口连接。在不同时间间隔的控制装置，如：在现场、接收监测站、时间间隔测控显示器、控制台等多个场所，在同一时间内，可以在一个地方实现功能的连接和控制。监控系统的现场设备接入层由4台发电机组DCS系统、UC630测控装置、PMU、AGC、AVC、4个保护装置等组成；本公司的信息管理系统由2台通信管理机、2台以太网交换机等构成；监控系统主机控制层由远程监控主机、RTU采集器、防火墙、SIS交换机、SIS商用数据库、实时数据库服务器等构成。发电机DCS是一种以单片机为核心、功能分散控制、集中显示操作的控制系统。UC630测控装置是变电站智能化监控系统中的一个关键部件，它可以采集220KV的现场设备数据，控制测量，通信故障记录，从而大大增强了对电网的远程监控与控制能力。PMU是一种用于实时监测的设备。该装置采用GPS秒脉冲为同步时钟，对220KV电网一次侧主接线图暂态过程中各结点进行实时测量。（三）监控软件的设计监测软件的设计要实现以下几个方面：数据的收集和处理；监控和报警；事故跟踪；操作票及五防系统等。该系统的监测软件使用深圳中电公司Pecstar3.0的电力监测组态软件.Pecstar3.0一般仅在大规模的网络环境下使用，从安全、可靠等角度出发，选择了“两台、两网、两个数据库”。该监测软件适合于中等规模的监测系统，具有较高的可靠性。在整个网络中，尽管仅有一座监测中心，但配备了两台远程监测主机，并利用SIS交换机配置了SIS数据库，实现了对现有主机的透明存取。可根据使用者的具体需要，添加AVC、AGC等独立的控制后台设备。（四）远程监控系统的功能(1)即时警报实时报警的内容主要有：图像闪烁、声响报警、语音报警、事故画面推送、实时报警窗口、存档历史事件数据库等。报警系统对报警进行分级、分级、分级，按分类方式将报警事件划分为SOE（顺序）事件、极高遥测事件、远程报警事件、遥测事件、传输事件、远程配置报警事件、固定配置变化报警事件、最高配置变化报警事件、五防报警事件以及其它报警事件。(2)意外回忆当电网出现突发故障时，可以自动跟踪“事故回。通过对系统的管理、维护和生产管理，可以对故障发生前和之后的网络运行状况进行有效的分析。通过对整个或部分的数据进行处理，可以建立和保存故障发生之前和之后的所有事件的完整概述（期间可以调节）；全部失效状态均可获得，并可在稍后详细说明。(3)报告函数远程监测系统支持的报表有日报表、月报表、年度报表、实时报表和特种报表等。生成的报表可以通过文件形式存储在数据库中，用户在浏览过程中，可以从数据库中抽取各类历史、实时数据，并按照规定的报告时间，用预先确定的格式进行显示。三、发电厂综合自动化系统的工程实现常熟发电厂220KV一次设备主要由发电机组4台，变压器10台，高压开关柜21台，低压开关柜，低压开关柜，架空线路，辅助设备等组成。它是一种常规的电磁继电器。综合自动化系统主要用于对一次侧的电流、电压、无功、有功、频率、有功和无功等电能进行实时监控和自动记录，远程控制高压开关设备、断路器、同步发电机的远程控制、远程控制和数据共享。本系统的目的是为了改善电力系统的运行可靠性、降低运行人员的工作负荷、改善电力系统的工程控制及故障分析能力。（一）数据测量采集系统的实现常熟发电厂的电力自动化系统以分层、分散的结构为主，其中的数据采集和测量装置都在分层分布的底层，这些设备是整个远程监测系统的基础，其精度和可靠性直接影响到整个系统的整体性能。本系统主要利用深圳南瑞公司的IED设备，以及目前比较流行的RS485现场总线，将采集到的数据通过总线的控制器传送给主机。1.IED装置概述深圳南瑞公司的IED设备可以直接与RS485总线相连接，总线的ASCII代码可以通过RS485接口与其它厂商的数据采集模块进行集成，便于计算机编程，便于扩展和更新。RS485可以在一个RS485总线上同时接入32个EDA模块，但使用RS485中继后，可以同时接入256个模块，最大通信传输距离可达1200米。图3-1智能模块实物图该IED装置能够采集、控制、保护、测量、通讯、故障记录等现场操作的数据，是集测量、控制、保护、测量、通讯、故障记录等多种功能模块于一身的设备。该设备的应用，为电力公司的远程监控和控制提供了便利，并为今后的数字变电所的发展创造了条件。IED设备能够利用GPS的秒脉冲信号与取样信号同步，同时进行遥测与遥信量的测量，并能精确地反映出电网的实时工作状况。2.现场总线RS485随着传输距离的增大，信号传输率的提高，传输线路的电磁反射、信号衰减、串行干扰、共地干扰等都会导致信号失真，从而限制了传输的距离和速度。常规TTL线路由于驱动能力差、抗干扰能力差、灵敏度低、输入阻抗低等原因，传输距离非常短。RS485的驱动电路输出的振幅要大于TTL，从而大大增强了它的抗干扰性。通过RS485接口，实现了远距离的数据传输。RS2485标准最初于1983年由EIA（EIA）提出并公布，之后经TIA修改，改名为TIA/EIA485。RS485是以RS422为基础，针对RS232通信距离短、传输速率低的缺陷，设计了RS485。RS422提供了一个均衡通讯接口，它可以把传送速度提升到10Mbps，同时也可以把数据传送到4000英尺。为拓展该标准的应用，其后又将其推广至双向多点通讯，即可以将多台收发信机与一条总线相连，并大幅扩充其驱动性能及冲突防护能力，并将通用总线编码的应用范围扩展至EIARS485标准。RS485是一种电子介面规格，它定义了一种以单一均衡物件为基础的多点双向（半双工）通讯链路。它是一种非常经济、噪声抑制、传输距离、传输速率和广共模范围的通讯传输平台。（二）数据采集系统的构造针对常熟电力公司220KV电压等级系统的结构与装置，本系统中的监测系统采用RS485总线进行数据采集，每个总线与几个智能数据采集单元相连，并不影响数据的实时采集。该总线控制器用于对工控机的串行接口进行扩充，并将RS485与RS232转换成RS232。以下是采用的硬件方框图：图3-2采集系统硬件框图（三）数据通讯在进行数据采集之前，必须按照各采集模块的网络协议，编制DLL文件，对各智能模块的波特率、地址等电测量参数进行设定，并在采集成功后，对DLL文件进行调用，获取电测量的真实值。上位机通过向下位机发出采集命令，获得下位机的应答，在命令发出后，智能采集模块会立刻做出反应，将采集到的数据进行传输，最终由主机从串口中提取出来自下位机的数据，由上位机通过远程监控系统，利用DDL驱动程序将数据进行转换，并根据数据库的要求进行数据处理。各现场总线间的设备根据各自的地址，按平行的顺序进行采集。数据采集分为四个阶段：组态、数据采集、数据转换、数据处理。（四）现场应用结果本文以常熟电力公司220KV电压等级系统为例，从结构、硬件、软件的配置、应用等方面进行了论述。常熟电厂综合自动化系统日前已投入使用十余年，目前运行情况良好。图3-3为一控制面板的原理图，它由一种智能化的资料收集模组及一电压变流器组成。图3-4是一种智能数据收集系统的原理图，尤其是它的结构和线路。图3-5是一个发电站的直接图，该发电站的二次信号和设备。图3-6是一家发电厂的监测线路。图3-3控制屏内部图图3-4智能采集模块图图3-5电厂直流屏图3-6远程监控界面图总结电力一体化自动化的发展与电力工程中的控制系统的开发同步进行。随着电力系统自动化的不断深入，电力系统的自动控制正在逐渐达到。文章介绍了电力自动化一体化系统的作用，并对其在电厂中的应用进行了分析和探讨。实践证明，电力综合自动化系统是集测量、控制、通信、继电保护于一体的现代化综合电力系统，对电力系统的稳定具有十分重要的意义。一体化的电力自动化系统也能有效地降低企业的附加能源，降低企业的运营费用，增强企业的市场竞争力。针对目前我国电力系统自动化程度低、热电厂自动化程度低等问题，对目前我国燃煤电厂推行节能管理体制存在的问题进行了分析，并提出了采用分层、以太网等方式来实现全电厂的一体化自动化。给出了该系统的设计方案。并对设备安装、