|
|
设
备
管
理
网
s
b
g
l
.
j
d
z
j
.
c
o
m
|
 |
PCC技术在发电厂监控中的应用 |
|
|
| PCC技术在发电厂监控中的应用 |
|
作者：佚名 文章来源：技术论文 点击数： 更新时间：2008-10-13 8:57:20  |
|
0 引言
随着国民经济的发展，电网容量和用电负荷的日益增长，电力系统对自动化和可靠性的要求越来越高。电力系统自动化对可靠性的需求，使人们注意到“PLC”(可编程逻辑控制器)这种高可靠性和强抗工业干扰的技术。90年代以来，PLC发展迅猛且应用的局域网技术日趋成熟，产品不断向系列化、标准化发展，在自动化控制领域中，新一代的PLC改名为PCC已逐渐跃居主导地位，成为实现自动化控制的关键技术，在电力系统也不例外。
PCC(Programmable Computer Controller)是一种可编程计算机控制器，它是专为在工业环境下应用而设计的工业计算机，采用“面向用户的指令”，因此编程方便；它直接应用于工业环境，具有更强的抗干扰能力、更高的可靠性、广泛的适应能力和应用范围；大容量的存储能力、标准通信接口，基于过程总线的系统互联、高级语言开发和运行环境，自诊断能力，都使得PCC在电力系统的应用具备了出色的友好“平台”。
1 PCC系统CPU的特点
继承了PLC与微机技术的PCC技术形成第一代自动化软硬件平台结构，采用32位CISC和RISC的CPU，多处理器结构。图1为本系统所用的CPU模块结构。图中除了主CPU外，I／O－Pro－cessor即I／O处理器主要负责独立于CPU的数据传输工作 。DPR－Controller即双向口控制器主要负责网络及系统的管理。一个模块上的3个处理器，既相互独立，又相互关联（通过DPR），从而使主CPU的资源得到了合理使用 ，同时又最大限度地提高了整个系统的速度。
2 PCC在发电厂监控中的应用
以某热电厂机组设备改造为例，介绍应用PCC实现的智能分布式数据采集与监控系统。该热电厂有大小机组7台，装机容量194 MW，现准备对主要的4～5号机及整个电气系统进行监控系统改造。
2.1 设计原则
系统按分布式结构设计，采用开放系统、分层控制等先进的计算机设计思想,将计算机技术、通信和网络技术、数据库技术、图形和图像技术、多媒体技术、数据采集和自动控制技术有机地结合在一起，技术成熟，运行经验丰富，能够满足近期的功能要求和远期的发展需要。整个设计遵照国际90年代IEC1000系列标准，满足ISO9001国际标准。
(1)整个系统分为5个采集控制站，计有4号机组监控、5号机组监控、35 kV出线监控、同期控制、01／1～3号机／6 kV监控。两个操作员工作站。
(2)通过计算机对励磁调节器(KFD)、发电机有功进行遥调。在4、5号机控制屏上设有手操有功调节和KFD无功调节及与汽机联系指挥信号。
(3)不含同期点的出线，原控制回路取消，采用计算机控制。含有同期点的出线 ，应用成熟的计算机同期装置，采用计算机控制。
(4)事故音响，预告信号原回路取消，功能由计算机系统实现。
(5)厂用电BZT功能由计算机实现，对4、5号机强行励磁及主变风扇启动控制均由计算机来进行判别控制。
2.2 系统结构
系统的网络结构系统配置
2.3 系统管理层
操作员工作站、工程师工作站和通讯服务器组成智能分布式系统结构的管理层 。
管理层通过PROFIBUS网络与5个PCC采集控制单元相连，各工作站和服务器分别相当于PROFIBUS网上的一个独立的结点。
管理层采用多机及双网络方式运行，各工作站及通讯服务器之间还组成一个小的局域以太网，实现数据的传输与共享，互为备用，提高了系统的可靠性；软件平台采用32位多任务、多进程设计，可支持Windows95／98／NT操作系统软件，配有多种应用软件接口，并支持OEM开发，为用户提供了二次开发平台；硬件平台可采用小型机、微型机或工作站等设备。
通讯服务器完成与地调、模拟盘、GPS天文时钟接收装置以及电厂已有的几台RTU设备的通信；还通过HUB与该厂的MIS网相连，实时监控系统与管理信息系统结合在一起，实现了实时信息的管理。
若用户具备与Internet连接的条件，管理层还可以提供PVI浏览器方案，实现远方读取数据。
2.4 系统控制层
PROFIBUS网上的各采集控制单元组成智能分布式系统结构的控制层。控制层按照机组或线路等监控对象的不同分别组屏，可以使各单元组合置于过程对象附近,减少电缆投资。各监控单元分别完成相应监控对象的模拟量、数字量采集以及数字量的输出控制。模拟量采集采用交流采样。
系统具有可扩充的模块化结构，电源、CPU、网络板、I／O板、模拟量输入板、通讯板等都是独立的模板以总线方式连接在底板上，它取代了标准的框架装配的局限性，可在标准的DIN轨道上任意拆装、组合。
每个单元都有一电源模块。系统电源是系统可靠性与完整性的第一保证，PCC的输入电压有AC、DC两种，可实现交／直流切换。
系统配有当地调试通信口，便于对不同的数据采集与控制设备进行跟踪与调试 ，方便了参数设置及运行监视的维护。带电插拔采集板件使得现场维护变得简单方便 。
在软件支撑环境方面，PCC采用高级语言编程，为用户提供透明的服务接口，同时，也支持直流采样，使得功能实现、系统增容都十分方便灵活。
操作系统为实时多任务系统，在操作系统中一个任务的循环周期可根据任务的优先级确定。操作系统主要分三层：
(1)操作系统核。
(2)PCC软件包。包括：系统管理、系统任务、功能库、一般任务、高速任务级 、通讯软件。
(3)应用程序。包括：循环任务、非循环任务。操作系统为保证系统的高可靠性提供了监视和安全的功能，包括：模块检测、系统结构检测、栈溢出检测、I／O数据传输检测、循环周期检测、硬件看门狗等。
由于PCC的CPU采用68000＋RISC的32位微处理器，具有极强的运算处理能力，可使大量运算、控制功能、保护功能分散在各智能单元，大大提高了站内通信网的利用率，使整个系统效率达到最高。另外，系统软硬件方面良好的自诊断功能，可把故障范围减至最小。
2.5 现场层
智能分布式系统结构的外围层为现场层，包括采集层使用的传感器、二次控制回路等。
现场层根据现场总线网络传输速率快（≥500kbps），软硬件实现简单的特点,可以用CANBUS（或RS485）来连接厂内的其他自动化装置如保护单元、故障录波、无功补偿设备等的主干网，并通过现场总线网络连接到采集层，与上一层进行必要的数据通讯。
2.6 网络通信
采用的PROFIBUS（Process Field Bus）网络是一种高速数据链路，是具有标准通讯能力的开放式现场总线，用于PCC与PCC之间，或与其它接到本网络上的智能设备（如显示单元、上位机等）间传送数据和系统状态。PROFIBUS网络作为传输速度最快的现场工业总线（500 kbit／s～10 Mbit／s），物理连接方式简单，既可以用双芯屏蔽通讯电缆，也可以用光纤等；多主多从的“Peer To Peer”方式，采用Token Ring结构，网上最多可连入多达128个结点，最大传输距离达4800 m；与第三方系统通讯方便，兼容性能；可任意的增加和删除网络结点，而对其他结点和整个网络没有影响，可靠性高。PROFIBUS网络协议符合德国国家标准DIN19245。
系统的CPU模块、专用的网络模块和通讯模块（本系统未使用）提供了多种标准通信接口（TTY，RS422，RS232，RS485等），使得CPU的局部I／O总线扩展、远程扩展I／O（通过RS485电缆）以及CPU间的现场总线组网非常灵活，从而方便地实现系统纵向或横向集成。
3 系统改造后效果
应用PCC实现的电厂机组设备改造，充分发挥了可编程编辑控制器（PLC）的标准控制功能和工业计算机的分时多任务操作系统的集成优势，不仅方便地实现了各机组、厂变、出线及同期控制单元的开关量和模拟量的采集，而且其双网络结构的管理层、具有大型机分析运算能力的PCC模块组成的控制层均为实现发电机有功调节 、同期控制、强行励磁、备自投等回路的自动控制提供了可靠的保证，从而使该电厂的自动化管理水平登上一个新的台阶，为建立全厂信息监控和管理系统打下良好的基础，为电厂节能增效、提高供电质量开辟了更广阔的空间。
4 结束语
总之，开放式系统平台是当今电力系统自动化发展的方向。现代的PCC与微机的发展相互渗透，它已是一种可提供诸多功能、成熟的用户应用基于现场总线的智能分布式的新型控制思想，基于标准化的开放性和兼容性，通用性和高度专业化的融合，这些优势使PCC可以实现电厂的各种运行、分析与控制功能，能够满足当今的电厂实现生产、管理自动化的需要，而且具有很高的性能价格比。PCC应用为电厂全面提高管理水平和经济效益提供了广阔的前景，是一种值得推广的可行性方案。
参考文献
［1］ 曹虹．面向未来的可编程技术［J］．机电信息，1998，1．
［2］许继刚．21世纪电厂监控和管理信息系统若干问题的研究［J］．火电厂热工自动化．1999，9．
|
|
| 资讯录入：admin 责任编辑：admin |
|
|
上一篇资讯： 200 MW汽轮机控制系统的改造
下一篇资讯： 纯硅水泥和风选粉煤灰在龙首水电站工程中的应用 |
|
|
| 【字体：小 大】【发表评论】【加入收藏】【告诉好友】【打印此文】【关闭窗口】 |
|
 网友评论：（只显示最新10条。评论内容只代表网友观点，与本站立场无关！） |
|
|
|
|
|
