升壓站自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

王冉冉

摘 要：發(fā)電廠升壓站是目前發(fā)供電環(huán)節(jié)中極為關(guān)鍵的組成部分，結(jié)合生產(chǎn)的實(shí)際情況，合理利用當(dāng)前設(shè)備、減少工作量、提高經(jīng)濟(jì)性，把發(fā)電廠升壓站二次設(shè)備進(jìn)行功能性重組設(shè)計(jì)，應(yīng)用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)以及控制技術(shù)，達(dá)到升壓站自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、協(xié)調(diào)以及控制的要求。本文主要分析發(fā)電廠升壓站現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的實(shí)際情況，分析升壓站自動(dòng)化模式，提高技術(shù)水平，為升壓站運(yùn)行效率和質(zhì)量的提升奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠;升壓站;現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn);自動(dòng)化模式

經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的高速發(fā)展，發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量不斷的提高，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，對(duì)于用電質(zhì)量與穩(wěn)定性方面要求不斷的提升。對(duì)于這種發(fā)展形勢(shì)下，各級(jí)電力部門(mén)開(kāi)始研發(fā)應(yīng)用能量管理系統(tǒng)與安全監(jiān)視系統(tǒng)，同時(shí)，作為電網(wǎng)輸送端變電站的發(fā)電廠升壓站，因?yàn)楹芏嘣蛟诙蜗到y(tǒng)綜合自動(dòng)化方面改進(jìn)效果卻比較差，升壓站運(yùn)行情況的堅(jiān)實(shí)和控制是利用人工就地操作與網(wǎng)控室中控的方式為主，自動(dòng)化水平較低，并不能達(dá)到先進(jìn)性的要求。

1發(fā)電廠升壓站現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的選擇和概況

1.1現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的概況

現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制就是通過(guò)一種雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信系統(tǒng)，連接的是現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域內(nèi)的各個(gè)裝置與控制室內(nèi)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，被大量的應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)由于具備數(shù)字化、自動(dòng)化的特性，所以也被人們叫做底層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。發(fā)電廠升壓站現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的價(jià)值就是進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信息傳輸問(wèn)題的處理，促進(jìn)信息傳輸質(zhì)量和效率的提升，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)傳輸壓力相對(duì)較小，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)可以達(dá)到信息實(shí)時(shí)傳遞的效果。按照現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)信息傳遞的標(biāo)準(zhǔn)，將其分為四個(gè)層次，即網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)鏈路、物理和應(yīng)用，各個(gè)部分相互協(xié)調(diào)，降低運(yùn)行成本，讓信息傳輸效率和質(zhì)量得到提升。

1.2現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的選擇

現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)類(lèi)型較多，且每種設(shè)備的性能都是不同的，所以選擇現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)時(shí)要格外的注意，首先應(yīng)該了解現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)包含哪些，比如現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)、CAN等，應(yīng)用范圍都比較廣。CAN的全程是控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是德國(guó)率先提出的，最初應(yīng)用到汽車(chē)領(lǐng)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，之后被很多公司推廣應(yīng)用，發(fā)展速度非?？臁AN信號(hào)傳輸使用的是短幀結(jié)構(gòu)，多種方式可以運(yùn)行，CAN協(xié)議的信號(hào)傳輸采用的是雙絞線(xiàn)，速度很快、傳輸距離遠(yuǎn)，應(yīng)用到通信芯片研發(fā)領(lǐng)域，成本較低、方便快捷，所以使用范圍較大。

1.3現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的優(yōu)缺點(diǎn)

1.3.1現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)

（1）一條傳輸線(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)設(shè)備同時(shí)控制，組成結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，所以安裝周期比較短，操作與維護(hù)也非常的方便。（2）應(yīng)用數(shù)字通信技術(shù)，數(shù)據(jù)精度較高。（3）分散功能性好，電控系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、靈活。

1.3.2現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的缺點(diǎn)

（1）未設(shè)置統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)兼容。（2）成本非常高。（3）支持技術(shù)較少，可以使用的資源量也比較少。

2發(fā)電廠升壓站自動(dòng)化模式的設(shè)計(jì)

發(fā)電廠的升壓站自動(dòng)化設(shè)計(jì)要從下述幾個(gè)方面出發(fā)：

2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)方式的發(fā)電廠升壓站自動(dòng)化系統(tǒng)包含現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、冗余同期控制系統(tǒng)、網(wǎng)關(guān)服務(wù)器等部分，雙機(jī)冗余采集系統(tǒng)主要的作用就是采集各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，同時(shí)在系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)，同期控制系統(tǒng)包含兩臺(tái)冗余S7300和系統(tǒng)回路構(gòu)成，工作人員結(jié)合系統(tǒng)要求進(jìn)行集控室控制，隨時(shí)監(jiān)控升壓站的運(yùn)行情況，工程師站進(jìn)行系統(tǒng)的維護(hù)與配置管理，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)電廠的情況以及系統(tǒng)配置條件，在冗余采集機(jī)中設(shè)置操作員子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)操作員站的全部功能;S7300DPU通過(guò)手動(dòng)操作的方式可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)通氣合閘與分閘操作。網(wǎng)關(guān)服務(wù)器系統(tǒng)與其他系統(tǒng)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)信息的傳輸和利用。

2.1.1數(shù)據(jù)采集的設(shè)備

具體包含多種測(cè)控前端與數(shù)據(jù)采集的裝置，綜合分析目前已經(jīng)安裝的數(shù)據(jù)采集設(shè)備系統(tǒng)，如RS232，RS485，TCP/IP以及現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)接口等。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)有智能前端、PLC、回路以及很多采集卡所組成，主要的目的是采集和收集數(shù)據(jù)信息。

2.1.2控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)內(nèi)包含冗余控制系統(tǒng)與控制回路部分，連接測(cè)控模塊，達(dá)到實(shí)時(shí)控制的要求。

2.1.3操作層

包括操作員站、工程師站和WEB服務(wù)器三部分，操作員的工作是進(jìn)行數(shù)據(jù)集中顯示與處理，各個(gè)操作員功能是完全一致的，確保數(shù)據(jù)備份和利用。工程師站除了具備操作員功能外，還可以進(jìn)行系統(tǒng)管理與組態(tài)功能。WEB服務(wù)器可以進(jìn)行信息管理，也能夠提供WEB服務(wù)，保證管理信息系統(tǒng)和該系統(tǒng)達(dá)到隔離性的效果。

2.1.4服務(wù)器的設(shè)計(jì)

服務(wù)器設(shè)計(jì)時(shí)，需要進(jìn)行單獨(dú)信息與數(shù)據(jù)發(fā)布，同時(shí)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要綜合分析該升壓站的狀況，比如子站系統(tǒng)配置等，滿(mǎn)足升壓站運(yùn)行的要求。

2.2硬件

硬件是運(yùn)行的基礎(chǔ)，工程師站與操作站主機(jī)至少為CPUPII133以上，內(nèi)存64M以上，硬盤(pán)10G。WEB服務(wù)器與網(wǎng)卡也要滿(mǎn)足系統(tǒng)運(yùn)行的要求。

2.2.1微處理器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

微處理器系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，采用的是6個(gè)功能塊、68個(gè)引腳芯片以及16位獨(dú)立計(jì)數(shù)器的微處理器，這一系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)就是運(yùn)行速度快、工作效率比較高。

2.2.2現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通信接口的設(shè)計(jì)

現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通信接口設(shè)計(jì)時(shí)，控制器與收發(fā)器和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)組合形成穩(wěn)定的系統(tǒng)，CAN協(xié)議和微處理器同時(shí)作用，形成物理層結(jié)構(gòu)。

2.2.3信號(hào)處理的設(shè)計(jì)

信號(hào)處理設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，要想提升運(yùn)行效果，可以選擇美國(guó)某公司研發(fā)的結(jié)構(gòu)部件，形成獨(dú)立回路，不會(huì)有干擾的問(wèn)題存在。

2.3軟件

這一自動(dòng)化運(yùn)行系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)中，實(shí)效性良好，優(yōu)勢(shì)非常明顯，且傳輸數(shù)據(jù)量巨大，速度非?？?，因此，要采用先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，比如內(nèi)存共享技術(shù)等，可以達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸和處理的要求。軟件設(shè)計(jì)采用全新的方式，即多層結(jié)構(gòu)形式，這種結(jié)構(gòu)操作性好、安全性高，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行時(shí)，這些優(yōu)勢(shì)展現(xiàn)的更加明顯。分層結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)中，軟件層次劃分效果非常好，可以分為網(wǎng)絡(luò)層、控制層、管理層、服務(wù)層等。利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，保證采集工作效率和質(zhì)量，確保系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量和效果，且軟件設(shè)計(jì)中采取優(yōu)先處理關(guān)鍵數(shù)據(jù)，及時(shí)處理緊急問(wèn)題，并且讓數(shù)據(jù)時(shí)刻保持最新?tīng)顟B(tài)，保證系統(tǒng)部件可以達(dá)到獨(dú)立運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)。通訊和管理軟件可以形成穩(wěn)定的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將最新數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫畔⒕W(wǎng)中，達(dá)到信息數(shù)據(jù)共享的效果。

2.4系統(tǒng)的可靠性

首先，升壓站需要保證運(yùn)行達(dá)到穩(wěn)定性的要求，這是極為重要的指標(biāo)。第一，為了能夠達(dá)到不間斷連續(xù)性監(jiān)控與管理，提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，系統(tǒng)軟硬件需要設(shè)置備用結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)采集應(yīng)用雙機(jī)采集的方式，即使其中一臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障無(wú)法采集數(shù)據(jù)，另外一臺(tái)設(shè)備也能夠完成采集和監(jiān)控的工作，保證數(shù)據(jù)采集可以順利的進(jìn)行;第二，為了保證數(shù)據(jù)和信息達(dá)到完整性、準(zhǔn)確性的要求，軟件設(shè)計(jì)時(shí)還要綜合分析誤操作的情況，所以設(shè)計(jì)中采用多種閉鎖與校驗(yàn)的形式，避免系統(tǒng)出現(xiàn)誤動(dòng)作的情況。第三，服務(wù)器的軟件增加備用，比如電源、硬盤(pán)等裝置，保證服務(wù)器的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息符合運(yùn)行的要求，滿(mǎn)足雙重保證的要求，分擔(dān)部分?jǐn)?shù)據(jù)壓力，在其中一部分網(wǎng)絡(luò)發(fā)生問(wèn)題之后，另外一部分網(wǎng)絡(luò)可以正常的運(yùn)行，滿(mǎn)足系統(tǒng)運(yùn)行的需要，提高運(yùn)行效果和質(zhì)量。

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述，電廠升壓站自動(dòng)化系統(tǒng)正式投入運(yùn)營(yíng)之后，反饋效果非常好，自動(dòng)化模式設(shè)計(jì)達(dá)到科學(xué)性與合理性的要求，且功能性和實(shí)用性非常好，可以快速的實(shí)現(xiàn)維修與保養(yǎng)處理工作，且該自動(dòng)化模式的應(yīng)用完全達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化的開(kāi)發(fā)要求，且采取分布式現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的設(shè)計(jì)方式，所以在實(shí)際中應(yīng)用范圍較廣，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)條件下的應(yīng)用，滿(mǎn)足環(huán)境監(jiān)測(cè)的要求，從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看，其應(yīng)用價(jià)值非常高。

參考文獻(xiàn)：

[1]王靜.智能變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化[J].電力系統(tǒng)裝備，2019（8）：53-55.

[2]賴(lài)偉捷.數(shù)字化變電站繼電保護(hù)及自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].工程建設(shè)（2630-5283），2019，002（007）：118-122.

[3]陳學(xué)利.110kV變電站的自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].變頻器世界，2020（05）：51-53.