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隨著我國電網(wǎng)改革的不斷深入,國家整體電力系統(tǒng)智能化程度不斷提高。這要得益于對新型電氣自動化技術的研發(fā)和實踐工作。電氣自動化技術的遠程監(jiān)控功能不斷向智能化、集約化方向發(fā)展,目前依托于PLC技術、DCS系統(tǒng)等電氣自動化技術,能夠實現(xiàn)對電力系統(tǒng)設備運行狀態(tài)的實時監(jiān)測、控制,既能夠降低電力系統(tǒng)的運維成本,同時也能提高電力系統(tǒng)設備參數(shù)、狀態(tài)調控的及時性,提高電力系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。
1電氣自動化技術
電氣自動化技術包括多門領域的先進技術。首先通過遠程監(jiān)測技術,來收集電力工程的運行現(xiàn)狀,然后經(jīng)由構建的通訊網(wǎng)絡,將收集到的工程各類設備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸給主機服務器,由主機服務器判斷是否存在故障或運行風險。并同樣由提前預設好的程序,通過通訊網(wǎng)絡向對應的設備發(fā)出指令,以達到對電力工程設備的遠程自動化調控目的。
2電氣自動化在電力工程中的應用策略
2.1電氣自動化技術在發(fā)電廠中的應用
電氣自動規(guī)劃技術在發(fā)電廠中的應用發(fā)現(xiàn)主要為對發(fā)電機組運行狀態(tài)的自動化監(jiān)控。以中小型火電廠為例,電氣自動化系統(tǒng)需要擬定如下應用方案。第一,明確火力發(fā)電廠電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)的功能需求。首先,電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)需要對發(fā)變組進行監(jiān)控、廠用電系統(tǒng)相關設備進行運行參數(shù)狀態(tài)的監(jiān)測。第二,要進一步細化設計火力發(fā)電廠電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)的硬件結構。(1)數(shù)據(jù)的采集與處理模塊。數(shù)據(jù)采集主要通過測量控制單元采集的相關信息。檢測工程設備的狀態(tài)、故障等。同時可以采用定時采集和重點針對的方式采集工程設備運作狀態(tài)數(shù)據(jù),并及時對數(shù)據(jù)庫內(nèi)容進行更新,可以引入模擬量、數(shù)字量等信息采集系統(tǒng)參數(shù)。(2)監(jiān)視和報警模塊。監(jiān)視系統(tǒng)往往是控制系統(tǒng)的先決條件。通過對電氣設備的運行參數(shù)以及設備狀態(tài)進行監(jiān)視,將監(jiān)視采集到的結果顯示在人機交互的顯示器上。同時依據(jù)發(fā)電機組的類型和規(guī)模,選用預告報警或事故報警兩類型的報警性能。(3)控制和操作模塊。常見的對工程設備的遠程控制可以分為兩大類。首先是人工操作手動控制,一種是由監(jiān)控系統(tǒng)智能的控制指令。同時,能夠實現(xiàn)操作人員在控制室對整個電氣監(jiān)控系統(tǒng)的操作,可以調閱查詢各設備的歷史運行狀態(tài)數(shù)據(jù),同時可以從系統(tǒng)中調閱操作記錄,及時發(fā)現(xiàn)并彌補操作失誤問題。(4)人機交互模塊。人機交互模塊包括彩色液晶顯示器(LCD),功能鍵盤、漢字打印機。它不僅可以為運行人員提供定時監(jiān)控電廠設備的各種手段,并且具有對計算機監(jiān)控系統(tǒng)在線自診斷投、退設備的功能。第三,要進一步設計完善廠用點監(jiān)控電監(jiān)控系統(tǒng)的后臺管理系統(tǒng)。(1)操作員工作站,主要為操作人員通過ECMS實時監(jiān)控電氣系統(tǒng)的整體運行工況,同時操作員能借助這一模塊實現(xiàn)人機互動。(2)工程師工作站,主要為發(fā)電機組的運維人員進行數(shù)據(jù)庫內(nèi)容共調用查閱、界面報表修改維護,網(wǎng)絡途徑實施監(jiān)控等功能。(3)網(wǎng)絡設備模塊,該模塊主要包括網(wǎng)絡接口裝置、光端接口裝置、路由器、網(wǎng)絡交換機等。網(wǎng)絡設備主要用于實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)信息的傳播效率。
2.2電氣自動化技術在變電站中的應用
電氣自動化技術可以應用到變電站日常智能化管理系統(tǒng)構建上。按照科學步驟,合理規(guī)劃智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要有站控層、間隔層、過程層構成。(1)站控層:主要由監(jiān)控主機電腦、數(shù)據(jù)通信設備、數(shù)據(jù)服務設備、綜合服務器、操作員站、工程師站、計劃管理終端等組成。(2)間隔層:主要包括繼電保護裝置、測控裝置、故障錄波裝置等。主要用于實現(xiàn)變電站日常運行維護控制操作功能。(3)過程層:主要由合并功能單元、人機交互智能終端、電勵磁系統(tǒng)控制智能組件等。其中,變電站系統(tǒng)通信網(wǎng)絡同樣有三個不同結構類型的通信子網(wǎng)集成。
2.3電氣自動化技術在配電網(wǎng)絡中的應用
電氣自動化技術在配電網(wǎng)絡中的應用主要用于配電網(wǎng)絡的日常運維和監(jiān)控。以配電網(wǎng)絡電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS為例,運用PSS4B型號的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器能夠解決大型配電網(wǎng)絡低頻振蕩帶來的系統(tǒng)風險。(1)PSS4B穩(wěn)定器硬件設計PSS4B硬件系統(tǒng)主要從核心控制芯片的選定開始,設計整體的硬件結構。本文從配套硬件的成本、核心控制芯片的運算能力綜合考慮,建議選用TI(TexasInstruments)生產(chǎn)的32位的浮點DSP—TMS320F28335,用來作為本次PSS4B系統(tǒng)的核心控制芯片。從匹配浮點DSP—TMS320F28335以及硬件自身性能角度考慮,建議選用F28335哈佛總線架構,并采用靜態(tài)CMOS技術,能夠提供三個運算率高達150MHz的核心芯片,然后集成3個32位的與核心控制芯片匹配的CPU定時器、以及16數(shù)據(jù)轉換傳輸通道模塊(ADC)和2個SCI數(shù)據(jù)接口,然后再加上eCAN模塊2個作為總線模塊,還有12個可調控增強型ePWM模塊和6個增強型eCAP功能模塊構成整個系統(tǒng)的信號數(shù)模轉換通信模塊。總體來說,選用該類信號通信模塊系統(tǒng),基本上能夠適用于相對復雜的電力系統(tǒng)數(shù)字信號處理工作。(2)PSS4B穩(wěn)定器軟件系統(tǒng)設計PSS4B系統(tǒng)的軟件功能主要集成在F28335上。DSP的開發(fā)不僅需要硬件的仿真器以及通訊電路支持,同時還需要用軟件編程實現(xiàn)二進制數(shù)據(jù)信息的自動化處理功能。本文建議選用CCS作為DSP軟件功能開發(fā)工具,用以實現(xiàn)軟件代碼的編、調試和燒寫。軟件開發(fā)所用編程語言為C語言,所用開發(fā)工具版本為CCS3.3。軟件功能模塊的設計思路主要采用C語言慣用的開發(fā)思路,將軟件功能需求分為具體的功能模塊,對各個功能模塊進行獨立開發(fā)。這種開發(fā)模式不僅會提高軟件系統(tǒng)的整體開發(fā)進度,能夠實現(xiàn)各個功能模塊的并行開發(fā),同時還方便了功能模塊的調試、移植和升級工作。具體來說,PSS4B系統(tǒng)的軟件開發(fā)主要分為主程序開發(fā)與功能子程序開發(fā)兩大類。主程序開發(fā)主要完成系統(tǒng)的初始化、子程序狀態(tài)巡檢、核心算法的持續(xù)運作功能,一般情況下系統(tǒng)主程序時刻保持循環(huán)運行狀態(tài),用于不間斷處理子程序反饋的運算任務。子程序則是在主程序運行的某個階段,由主程序調用子程序進入運行狀態(tài),實現(xiàn)子程序功能以后,將運行結果反饋給主程序后,就會停止運行進入待機狀態(tài)。在程序設計時,要將主程序的一個完整的運轉周期作為設計基準,然后將一個主程序運轉周期內(nèi)的子程序功能作為各個子程序的設計目標。這樣能夠明確主程序的功率計算、轉速狀態(tài)獲取、PSS4B計算等主程序功能,同時也能在運行的過程中,滿足一些特定條件順利調取子程序完成數(shù)據(jù)采樣、數(shù)據(jù)接收以及數(shù)據(jù)上傳等功能。具體主程序流程如圖1所示。
3結論
電氣自動化技術是目前國內(nèi)電力工程實現(xiàn)自動化、智能化的主要技術。依據(jù)電力工程具體規(guī)格和類型,設計具體的電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng),既能夠實現(xiàn)對發(fā)電機組運作章臺的遠距離實施數(shù)據(jù)監(jiān)測和控制,同時還能應用與繼電保護裝置中,提升變電站的業(yè)務穩(wěn)定性。因此,各地電力工程在籌建階段就應該調研設計具體的工程電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng),兼顧電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)的實用性和可擴展性。要想實現(xiàn)這一點,就需要進一步加大對電力工程電氣自動化技術的研發(fā)力度,同時有計劃的穩(wěn)步推進電力工程的智能化、集約化實踐改革步伐,做到技術研發(fā)和技術實踐同步。
作者:彭濤 單位:徐州市茂鑫電力工程有限公司