电力系统的嵌入式智能平台综合解决方案

2010-05-0716:46

    在现代化的电力系统中,随着计算机技术和网络通信技术的快速发展,电力系统自动化建设发展越加完善,尤其是在电力系统监控和电力调度自动化系统中,广泛采用了最新的计算机技术、通讯技术和图像处理等技术。借助当今计算机的强大快速综合处理能力,实施对大电网运行管理的计算机监控,实现对投入系统运行的发电厂(火力、水力等形式的发电厂)进行遥测、遥控、遥信、遥调(四遥技术),并进行统一的调度管理,密切监视大电网运行,使电力系统能够安全、经济、稳定的运行。 从八十年代以后,我国电网调度自动化系统发展非常迅速,整体功能和设备水平有很大程度提高,特别是从九十年代开始,电力调度自动化系统、电力监控系统,已从80年代的封闭式、集中式系统向开放式、分布式、集散式的集成系统发展,在保证电网安全、可靠、经济运行方面发挥了重要作用,已成为我国各级调度部门指挥电网稳定、可靠、长久运行不可缺少的重要方法和必要手段,同时也为我国的电力系统提供了稳定、可靠的解决方案。

    随着现代社会生活的快速发展,日益剧增的电能需求已促使电力系统进入了一个大机组、大电网和超高压时代,电网结构日趋复杂化,系统越来越庞大。同时,电力工业的迅速发展已促使越来越多的大容量或超大容量的发电机组投入电网中运行,使发电厂出力不断提高,大型发电厂在现代电网中发挥着重要作用。电站计算机监控系统是电力调度自动系统中的组成部分之一,全面监视、监测、控制厂站发电设备,是集通信技术、控制技术和计算机技术为一体的综合自动化系统,并随时将发电厂的运行情况,以遥信的信息方式送往调度中心,并同时接收调度中心的调度管理信息。另外,发电厂计算机监控系统对稳定发电厂生产过程,合理、经济的安排生产,提高劳动生产率,改善生产环境,减轻体力劳动等多方面,都有十分显著的经济效益和社会效益。因此,厂站计算机监控系统的开发、研制和生产已受到各国电力公司的高度重视,不仅在计算机软、硬件上得到更新换代,而且在监控功能方面进行功能扩展。目前国内外电厂计算机监控系统多采用国际上流行的分布式开放系统结构,系统软件为多任务实时操作系统,从而保证监控系统结构的合理性、易扩性和可靠性,使其充分发挥集测量、控制、保护、通信综合自动化的作用,也为我国提供了适合自身发展的监控系统。

    一般情况下,对于电站的计算机监控系统和电力调度系统,数据量都大,可靠性要求也高,有的还需要实时性,所以必须采用以计算机为主的监控系统才能满足要求,一般采用分层分布开放式系统结构,该系统是把电厂的各项功能,按分层分布处理的原则由功能模块和接口模块所组成计算机分布系统,使得整个系统能够统一协调,合理分工和处于最佳运行的状态;系统经过计算机监控后,通过一些编制的控制程序,根据电网调度中心给定的总功率,电站合理地在机组间分配有功及无功功率,使机组在最佳功率下,安全经济运行,同时实现了全厂房无人值班,由上层工作站微机进行监控管理,实现电力的调度和有效控制。整个系统功能主要有如下几点:

    1. 数据采集与通讯

    2. 显示与监视

    3. 故障诊断与报警

    4. 自动发电控制

    5. 自动电压控制

    6. 机组和断路器的控制

    7. 事故顺序记录

    8. 水流量计算

    9. 培训仿真等

    其中的几点是非常重要的:

    1)数据采集:对电厂生产过程的各种数据量、模拟量、状态量等进行自动采集,并把采集的数据进行自动整理。

    2)数据处理:根据各种工况的要求和工作模式,对所采集的数据进行计算,按照各程序进行控制、监视、定值给定和最佳运行。

    3)数据通讯:与调度中心或控制中心进行数据通讯,把电厂运行状态参数传送给调度中心相关人员。

    因此,这种分布开放式系统可完全满足高效率、高利用率、最大灵活性、良好的兼容性以及安全可靠和抗干扰能力强的要求。

    研祥作为国内最大的嵌入式产品研发、生产和销售为一体的高科技公司,其产品在电力领域应用是非常广阔的;其生产的高可靠性、稳定性的工控机产品,可以使用在电力系统调度、电力机房监控、无人职守的变电站监控、通讯控制等相关控制系统中,给国内的电力系统提供了良好的核心控制产品,提高了整个系统的自动化水平和安全性。例如,在110KV变电站综合自动化系统中,就采用了研祥的工控计算机作为管理控制主机,同时结合相应的通讯模块,实现该变电站的自动化运行,系统的方框图如下:

    由如上的结构图可以看出,通信管理机完成的功能是:以RS-485方式完成与SCADA系统、保护监控装置的通信;接入MODEM/光端机/扩频电台完成与县调、地调的数据通信;完成与站内其他智能设备的数据通信,如直流屏、多功能电度表、小电流接地选线装置、其他厂家保护装置等。工控机在此系统中是一个核心的控制中心,可以通过一些通讯方式与外界进行通讯。

    根据110KV变电站的规模及站内运行设备的数量,该通信管理机在设计时按照实用性、稳定性及可扩性设计原则,通信基础平台可以采用研祥智能科技股份有限公司生产的IPC-810机箱(4U 工业计算机机箱),内置工业级底板IPC-6114P7加工业级CPU卡FSC-1717VN(采用Intel 875P芯片组的高性能主板)。通信扩展则可选用ISA总线RS-485/422工业通信四串口卡一块,而RS-232方式通信的设备接口,可选用ISA总线RS-232通讯四串口卡一块。

    系统配置说明

    产品名称 数量 功能说明 FSC-1717VN 1 研祥工业计算机P4级别主板 IPC-6114P7 1 研祥7 PCI插槽工控底板 IPC-810 1 研祥4U工控机箱 MODEM 1 电话线通讯工具 4串口卡 2 支持RS-232/RS-485总线的多串口卡 激光打印机 1 打印数据记录表格  研祥的产品还在电力调度系统中广泛使用,下图是系统的方框图,

    该电力调度自动化系统主要由厂站端系统、调度端系统和通信系统三部分构成,每个部分实现不同的功能,有着其特殊的作用。

    (1)厂站端系统

    厂站端(指发电厂、变电站端)的监测与控制系统由前端智能单元、工控机、网络通信管理卡和相应软件组成。

    1)前端智能单元。前端智能单元一方面完成对各线路电流(A相、B相和C相)、电压(A相、B相和C相电压;AB相间电压;BC相间电压;CA相间电压)、三相/单相有功功率、三相/单相无功功率、三相/单相正有功电能、三相/单相负有功电能、三相/单相正无功电能、三相/单相负无功电能、三相/单相功率因数等电参量的测量;另一方面还要完成对各开关状态的检测和控制。

    

    2)工控机。工控机用于显示厂站电气主接线及其运行状况、显示各种曲线和图表、记录各种数据、异常或事故报警及打印、信息转发和接收。一般变电站只需要一台工控机即可完成上述全部工作。在发电厂,根据监视点的需要可增加工控机的台数。

    3)网络通信管理卡。网络通信管理卡插在工控机的扩展槽上,通过现场总线实现前端智能单元和工控机之间的高速数据交换,并实现对网络的管理。运用较多的如:RS-232/485,RJ-45接口等。

    (2)调度端系统

    调度端对整个系统进行监视、控制和管理。调度端系统由工控机、调制解调设备、多路通信接口设备、大屏幕显示器构成。调度端发出的命令通过Modem调制后送到载波信道,然后送到厂站端。多路通信接口完成多路数字信号与厂站端工控机的数据通信。大屏幕显示器用来显示电力网络图、电网参数和负荷曲线等。

    (3)数字通信

    厂站端与调度端之间的数据交换是通过数据信道传送的。目前电力系统有载波信道、微波信道和光纤信道等。对于载波信道和微波信道,需要在信道两端使用电力系统的专用调制解调器Modem,同一信道两端的Modem最好采用同一厂家同一型号的Modem。

    总结来说,根据系统现场实际需求,可以任意的调配、选择现场设备来实现系统功能,作为控制系统的核心部分――工控计算机,则需要慎重选择,不然会给整个系统带来不必要的障碍,那么为什么要选择研祥公司的工控计算机呢?可以基于以下几点考虑:

    1、高可靠性

    研祥智能科技专心致力于EIP(嵌入式智能平台)的研制与生产,投入大量人力物力进行产品性能和可靠性的提升,在生产及测试方面,严格把关,确保每一出自研祥的产品都符合客户需要。作为国内同行业唯一一家率先通过ISO-9001:2000版质量体系认证的EIP(嵌入式智能平台)的厂商,研祥智能产品先后顺利通过《PC总线工业计算机及自动化产品》鉴定委员会专家测试组、空军电子设备测试中心、工业总公司检测中心、中国电子产品质检中心等测试机构的各项严格测试,证明研祥智能科技的产品适应在各种需要长时间运行的恶劣环境使用。

    2、安装方便

    根据研祥智能多年在工业级计算机领域的服务经验,一个好的嵌入式解决方案,除了性能方面能够傲然出众之外,还需要为客户考虑现场操作的简易性。研祥智能在产品的结构方面同样精益求精,您可以在紧凑的机箱内游刃有余的安装各种扩展模块,线缆分布井井有条。专业就是深知客户的心思,并提前考虑。

    3、性价比优异

    研祥智能股份在深圳、美国和台北有超过200名研究人员专门进行EIP的开发工作,保证研祥技术能够处于行业内的领先地位。作为国内最大的嵌入式智能平台生产供应商,在国内进行大规模生产测试,产品制造成本大大降低。遍布国内的分支机构就近为客户提供咨询和售后服务,有效减少日常的运营成本,具备优异的性能价格比。

    4、服务一流

    研祥智能作为中国EIP(嵌入式智能平台)的领导厂商,不但提供性能出众的产品而且EVOC的服务网络遍布全国,除了深圳、北京、上海等二十多家直属分公司外,全国大中城市数十家代理商随时随地为您提供专业的服务,24小时响应客户需求。

(来源:    作者:)

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