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關(guān)鍵詞:核電;數(shù)字化;儀控
一.數(shù)字化儀控發(fā)展現(xiàn)狀
常規(guī)電廠的全數(shù)字化儀控技術(shù)早在八十年代已經(jīng)得到了很廣泛的應(yīng)用,而核電站由于核安全保守政策的考慮和對數(shù)字化技術(shù)的疑慮,全數(shù)字化儀控技術(shù)一直未得到全面應(yīng)用,但在某些非核安全相關(guān)的領(lǐng)域,還是采用了成熟的分布式控制系統(tǒng),例如對汽機(jī)的控制保護(hù)、蒸汽發(fā)生器水位的控制等,甚至部分系統(tǒng),在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)使用了兩種不同的實(shí)現(xiàn)方式,如我國300MW的秦山核電站的通風(fēng)控制,其非安全級部分全面采用DCS平臺,安全級部分用繼電器邏輯搭建。隨著江蘇田灣核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)成功投入使用,全數(shù)字化儀控技術(shù)才開始受到真正關(guān)注,在此后的新建擴(kuò)建項(xiàng)目中,除秦山二期擴(kuò)建項(xiàng)目繼續(xù)保留原儀控系統(tǒng)外,其它電站都準(zhǔn)備使用數(shù)字化儀控系統(tǒng),如嶺澳二期、紅沿河都使用了法瑪通的TXP+TXS系統(tǒng),作為西屋AP1000依托項(xiàng)目的浙江三門核電和山東海陽核電,也將采用了COMMON Q+OVATION的全數(shù)字化儀控系統(tǒng)。
二.數(shù)字化儀控的主要特點(diǎn)
基于對國外成熟的數(shù)字化儀控系統(tǒng)的研究,可以總結(jié)出這些特點(diǎn),通過了解其性能和特點(diǎn),有助于在核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)選擇方案中對目前眾多的數(shù)字化控制系統(tǒng)更好地進(jìn)行比較和選擇。
(一)多樣性
所謂多樣性就是用兩種或兩種以上的完全不同的方法實(shí)現(xiàn)同樣的一個(gè)功能,包括功能多樣性、硬件多樣性和軟件多樣性。配置多樣性的目的是解決共模故障問題。共模故障即若干裝置或部件的功能可能由于出現(xiàn)單一特定事件或原因而失效,在有些資料中也稱為共因故障。
多樣性只對安全級系統(tǒng)有要求,而對非安全級沒有要求。對于傳感器的多樣性,只對模擬量有要求,對數(shù)字量沒有要求。(關(guān)于安全級說明:根據(jù)國標(biāo)GB/T 15474,可以將核電廠儀控系統(tǒng)分為安全級(1E級)、安全相關(guān)級(SR級)、非安全相關(guān)級(NS級),后面兩個(gè)也可統(tǒng)稱為非安全級。安全級用于實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng),包括停堆保護(hù)和專設(shè)安全設(shè)施驅(qū)動(dòng))。
多樣性的配置貫穿到安全系統(tǒng)的各個(gè)層次中。第一個(gè)層次是系統(tǒng)級的配置,核電站配置了一個(gè)非安全級的系統(tǒng),作為反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)的多樣性。在秦山核電機(jī)組,設(shè)置ATWS緩解系統(tǒng),用于緩解由于反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)共模故障引起的未能緊急停堆的預(yù)期瞬態(tài),當(dāng)導(dǎo)致失去核電站二次側(cè)熱阱(熱導(dǎo)出)的事件,同時(shí)又不停堆,則啟動(dòng)ATWS緩解系統(tǒng),啟動(dòng)輔助給水泵和汽機(jī)脫扣。在我國剛引進(jìn)的第三代核電機(jī)組(美國西屋的AP1000),設(shè)置了一套DAS系統(tǒng)(Diverse Actuation System),比起ATWS系統(tǒng),功能更加強(qiáng)大,驅(qū)動(dòng)對象也不僅僅限于二回路設(shè)備,還包括了堆芯補(bǔ)水箱、主泵等一回路設(shè)備。無論是ATWS緩解系統(tǒng)還是AP1000的DAS系統(tǒng),都是核電廠保護(hù)系統(tǒng)作為系統(tǒng)級的多樣性配置,而且它們是孤立系統(tǒng),與保護(hù)系統(tǒng)之間沒有任何硬件設(shè)備的連接。第二個(gè)層次是保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)部的功能多樣性配置,在保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)部,設(shè)置了兩個(gè)功能多樣性子組,稱之為功能多樣性A組和功能多樣性B組,這兩個(gè)子組實(shí)現(xiàn)同樣的停堆和專設(shè)安全設(shè)施驅(qū)動(dòng)的功能,但使用了不同的傳感器,采用不同的保護(hù)參數(shù),采用兩套獨(dú)立的機(jī)柜,兩個(gè)機(jī)柜內(nèi)安裝不同的組態(tài)軟件,采用不同的時(shí)序和計(jì)算方法,從而實(shí)現(xiàn)了保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)部的多樣性。例如同樣對壓力的保護(hù),在A組若使用壓力參數(shù)的觸發(fā),在B組則使用溫度參數(shù)的觸發(fā)(根據(jù)溫度和壓力的關(guān)系),從而形成不同的觸發(fā)機(jī)制,下圖是法馬通為田灣核電廠反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)體系結(jié)構(gòu)圖,明顯體現(xiàn)了功能多樣性的特點(diǎn)。
在核電站全數(shù)字化儀控中,表現(xiàn)出來的一個(gè)新特點(diǎn)是軟件共模故障的影響。針對這個(gè)問題,核電廠的數(shù)字化儀控根據(jù)工藝系統(tǒng)安全分級(安全級和非安全級),用兩個(gè)不同的軟件平臺來實(shí)現(xiàn),例如田灣核電廠和嶺澳核電站,使用了法馬通公司的TXP+TXS的配置組合,前者用于非安全級,后者用于安全級。AP1000儀控系統(tǒng)使用Ovation+common Q的組合,Invensys采用IA+Triconex的組合,都是體現(xiàn)了這個(gè)思想,這兩個(gè)平臺,采用不同的設(shè)備,不同的規(guī)范要求,從而消除軟件共模故障的影響。但是,由于非安全級軟件平臺不具有抗震要求,在地震情況下,只有安全級平臺可用,不滿足多樣性要求。此時(shí),必要的基于硬件設(shè)備的后備盤可提供給操縱員使用,從而形成了這樣一個(gè)縱深防御的機(jī)制:正常情況下,由數(shù)字化儀控系統(tǒng)的兩個(gè)不同的軟件平成對整個(gè)電廠的監(jiān)控和操作;在地震或其它導(dǎo)致非安全級平臺故障時(shí),由安全級軟件平成對電廠重要系統(tǒng)的監(jiān)控和操作;在系統(tǒng)的兩個(gè)平臺都發(fā)生故障時(shí),由以硬接線為基礎(chǔ)的后備盤完成對電廠安全系統(tǒng)的監(jiān)控和操作;在整個(gè)主控室不可居留時(shí),由副控室對其監(jiān)控和操作。每道屏障互相獨(dú)立,不會因?yàn)橐粋€(gè)屏障的失效,其故障傳播到更高級別的屏障,而導(dǎo)致該級別失效。兩個(gè)軟件平臺互相獨(dú)立,軟件平臺之間采用單向傳輸(安全級向非安全級傳輸)的網(wǎng)關(guān)相聯(lián),非安全級平臺的故障不會傳播到安全級平臺;軟件平臺和后備盤互相獨(dú)立,后備盤由硬接線直接連到傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu),軟件故障不影響后備盤的操作;主控室和副控室互相獨(dú)立,主控室因火災(zāi)等原因?qū)е虏豢删恿魰r(shí),可切換到副控室操作。
與火電、水電等常規(guī)電廠比較,多樣性是核電廠的特殊要求。
(二)冗余性
所謂冗余性,是指并行的重復(fù)配置設(shè)備,包括軟件或硬件,以保證設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí),能繼續(xù)保持系統(tǒng)運(yùn)行,冗余性配置的主要目的是解決單一故障,提高系統(tǒng)的可利用率。所謂單一故障(單一故障),另外,冗余性配置使得不停運(yùn)系統(tǒng)時(shí),可進(jìn)行在線的維修和試驗(yàn)工作,冗余性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
操作員站和工程師站的冗余。在一個(gè)DCS系統(tǒng)中,往往配置有多臺操作員站,在正常使用時(shí),被劃分為多個(gè)分區(qū),如機(jī)操區(qū)、堆操區(qū)、電操區(qū),各操作員站的功能是相同的,但由于各區(qū)域的操作員所關(guān)注的信息不同,調(diào)用的參數(shù)畫面也不同。當(dāng)某個(gè)區(qū)域的操作員站因故障而退出使用,其他區(qū)域的操作員站可替代。必要時(shí),工程師站也可當(dāng)作操作員站使用,工程師站除具有操作員站所有的功能外,還具有特殊的一些功能,如控制邏輯的組態(tài)、下載和上傳等。在大多數(shù)的DCS系統(tǒng)中,工程師和操作員站除安裝位置不同,其是完全相同,只是在登錄時(shí),使用不同的用戶名,而導(dǎo)致權(quán)限不同。
網(wǎng)絡(luò)的冗余。在DCS系統(tǒng)中,往往有一個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng),所有的過程數(shù)據(jù),都在該網(wǎng)中進(jìn)行傳播,上位機(jī)和控制機(jī)柜之間通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行通訊。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)的配置是冗余熱備,當(dāng)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)故障,另外一個(gè)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)投入使用。
服務(wù)器的冗余。在DCS系統(tǒng),一般配置有若干服務(wù)器,如診斷服務(wù)器,數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等,并非所有的服務(wù)器需要冗余配置,但對可利用率有影響,或有其它特殊要求,才需要冗余配置。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器需要冗余配置,以防止服務(wù)器損毀,數(shù)據(jù)丟失。
處理器模件的冗余。處理器模件承擔(dān)著控制邏輯的計(jì)算功能,它將從輸入模件傳輸過來的數(shù)據(jù),經(jīng)過計(jì)算后,通過輸出模件,驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場設(shè)備。處理器模件的癱瘓,將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓或退出自動(dòng)運(yùn)行轉(zhuǎn)手動(dòng),因此處理器模件必須冗余配置,處理器模件之間配有一對冗余的連接線,實(shí)現(xiàn)處理器模件之間快速的、點(diǎn)對點(diǎn)的連接。在雙冗余配置中,處于運(yùn)行的處理器模件,稱為主模件,熱備用的稱為從模件,從模件與主模件一樣,參與過程數(shù)據(jù)的計(jì)算,但不進(jìn)行輸出,并且從模件檢測主模件的運(yùn)行狀態(tài),當(dāng)檢測到主模件出現(xiàn)嚴(yán)重問題時(shí),會在10ms之內(nèi)無擾切換到從模件。
通道冗余。一個(gè)過程參數(shù)從現(xiàn)場傳感器輸入到I/O模件,進(jìn)行A/D的運(yùn)算,稱為一個(gè)通道。通道的冗余,在常見使用中,有二取一、二取二、三取二、三取一、四取二五種。選用哪種配置,是出于對有效性和安全性的綜合考慮,或者說,是對誤動(dòng)和拒動(dòng)的綜合考慮,誤動(dòng)率和拒動(dòng)率這兩個(gè)指標(biāo)有一定的矛盾性,降低誤動(dòng)率則將導(dǎo)致拒動(dòng)率升高,例如對于開關(guān)量的二取一觸發(fā)邏輯,誤動(dòng)率高于二取二邏輯,拒動(dòng)率低于二取二邏輯。在控制系統(tǒng)中,側(cè)重于考慮低誤動(dòng)率,在保護(hù)系統(tǒng),側(cè)重于考慮低拒動(dòng)率。還有一些更復(fù)雜的應(yīng)用,比如在三取二后再進(jìn)行二取一,在四取二后再進(jìn)行二取一等,在核電站反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)中,過程參數(shù)量送到四個(gè)通道,在每個(gè)通道里進(jìn)行四取二表決(軟件表決),表決結(jié)果產(chǎn)生單通道停堆信號,該信號送到兩個(gè)不同類型的停堆繼電器,八個(gè)停堆斷路器分成四組,再次進(jìn)行四取二表決(硬件表決),這種冗余配置充分體現(xiàn)了核電站保守設(shè)計(jì)的策略,當(dāng)需要維修和試驗(yàn)時(shí),可旁通一個(gè)通道,變成三取二。
電源的冗余。在控制系統(tǒng)中,電源的冗余也是必要的,一般配置有雙交流電源輸入的電源模塊,當(dāng)其中一個(gè)電源喪失,電源模塊自動(dòng)切換到另一個(gè)輸入,不影響對機(jī)柜的供電。
(三)獨(dú)立性
保證獨(dú)立性要求的方式是隔離,隔離可阻止故障的傳播,包括實(shí)體隔離、功能隔離、電氣隔離等。實(shí)體隔離使用障礙物或距離,防止設(shè)備的故障從一個(gè)區(qū)域傳播到另一個(gè)區(qū)域。使用功能隔離,降低出現(xiàn)復(fù)雜瞬態(tài)的概率。使用電氣隔離,防止故障通過供電線路或信號線路傳播,光電耦合設(shè)備是常用的電氣隔離的方式。
在核電廠的反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)中,有四個(gè)序列,這四個(gè)序列就是獨(dú)立的,首先在實(shí)體上是隔離的,分布在四個(gè)不同的房間,即使其中一個(gè)房間發(fā)生火災(zāi)或其它事故導(dǎo)致該序列不可用,也不會影響整個(gè)反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)發(fā)揮作用,同時(shí),各序列之間沒有直接的電氣連接,序列之間的通訊,通過光纖或其它專用隔離裝置。
(四)其它
除了以上這些基本特點(diǎn)外,還有很多方面,體現(xiàn)了核電數(shù)字化儀控的特殊性,例如對于新技術(shù)的應(yīng)用,一般要求經(jīng)過驗(yàn)證。先進(jìn)性不是核電廠儀控系統(tǒng)設(shè)計(jì)追逐的主要目標(biāo),可靠性才是。一些企業(yè)采用新技術(shù),解決現(xiàn)存的問題,來改進(jìn)舊的設(shè)計(jì),這是合理的,但采用過多未經(jīng)驗(yàn)證的技術(shù),被認(rèn)為是危險(xiǎn)的。很多企業(yè)項(xiàng)目中使用了的國際領(lǐng)先或國內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)數(shù)目多,或先進(jìn)程度高,作為項(xiàng)目的亮點(diǎn)來推崇,這與核電廠的保守策略是相違背的。
另外,對于人因工程的考慮,在近來逐漸得到重視,人因被認(rèn)為是可靠性和可利用性指標(biāo)的重要貢獻(xiàn);儀控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也要保證電廠在整個(gè)壽命期內(nèi),可維修和試驗(yàn),包括設(shè)備的替換和升級,冗余性也是解決在線試驗(yàn)的主要技術(shù)手段;設(shè)計(jì)簡單化和標(biāo)準(zhǔn)化,有助于降低故障的概率;在儀控系統(tǒng)的開發(fā)、設(shè)計(jì)、集成過程中,也有V&V的要求,并且要求一個(gè)第三方的團(tuán)隊(duì)對其獨(dú)立評審。
三.結(jié)束語
目前國內(nèi)還沒有設(shè)計(jì)數(shù)字化儀控系統(tǒng)安全級平臺的能力,但正在通過與國外DCS供貨商合作的方式,逐步走進(jìn)這個(gè)領(lǐng)域。
由于全數(shù)字化儀控系統(tǒng)采用統(tǒng)一的人機(jī)界面,為電廠的運(yùn)行和維護(hù)提供了便利,因此也越來越受到電廠工程人員的青睞。同時(shí),對于在建電廠良好的運(yùn)行環(huán)境,消除了對安全的疑慮,全數(shù)字化的儀控系統(tǒng)正全面走上中國核電舞臺。
參考資料:
【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng) 綜合自動(dòng)化 控制系統(tǒng)
一、引言
2008年春節(jié)來臨之時(shí),我國南方遇到了半世紀(jì)未遇的特大雨雪冰凍天氣,南方電網(wǎng)設(shè)施遭受到了毀滅性打擊,一時(shí)間造成列車停運(yùn)和較大部地區(qū)供電中斷,使南方電網(wǎng)遭受了前所未有的重大考驗(yàn)。這次災(zāi)害留給我們的教訓(xùn)是深重的。電力系統(tǒng)自動(dòng)化和現(xiàn)代化發(fā)展的水平,一定程度上影響著電力設(shè)施的穩(wěn)定和安全。本文意在電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化發(fā)展?fàn)顩r和未來發(fā)展趨勢作簡要闡述。
二、電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化相關(guān)方面的解析
電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化是基于科技發(fā)展和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)而逐步形成的一個(gè)概念,是一個(gè)綜合發(fā)電廠、變電站、輸配網(wǎng)絡(luò)和用戶的集成概念,其概念研究和實(shí)現(xiàn)的主要目的就是如何更好地掌控和監(jiān)視電力從出廠到供應(yīng)的全過程,使輸配過程更有效和通暢。電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化主要包括電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、發(fā)電廠自動(dòng)化(包火力和水力發(fā)電廠)、電力系統(tǒng)信息自動(dòng) 傳輸、電力系統(tǒng)反事故自動(dòng)化、供電系統(tǒng)自動(dòng)化以及電力工業(yè)管理系統(tǒng)的自動(dòng)化。其實(shí)質(zhì)就是如何使電力在生產(chǎn)―傳輸―用戶過程中實(shí)行有效自動(dòng)化控制,從而實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)的迅捷、損耗的最小和安全可靠。
圖1三層控制系統(tǒng)模型電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化基本工作流程是,在相對的中心地帶的調(diào)控中心裝置現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī),以此向四周輻射網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),圍繞這一中心的發(fā)電廠、變電站之間則設(shè)置信息服務(wù)和反饋的遠(yuǎn)方監(jiān)視控制裝置,并時(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控,從而形成了一個(gè)立體化的網(wǎng)絡(luò)覆蓋面,形成全面的暢通的信息傳達(dá)和指令傳輸。中心計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)總體調(diào)控,而相關(guān)的監(jiān)控設(shè)備則主要負(fù)責(zé)諸如設(shè)備操作和事故內(nèi)容的記錄、編制各種報(bào)表的記錄處理、系統(tǒng)異常事故的自動(dòng)恢復(fù)操作和常規(guī)操作的自動(dòng)化等。在此基礎(chǔ)上,形成以控制部件為中心,通過計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)的結(jié)合,以及終端硬件裝置與控制計(jì)算機(jī)的結(jié)合,運(yùn)用各種軟件實(shí)現(xiàn)控制范圍的擴(kuò)大和自動(dòng)化程度的深化。電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化采用的是分層控制的操作的方式,即在調(diào)度所、控制所和發(fā)電廠、變電站的各組織分層間,按所管轄功能范圍分擔(dān)和綜合協(xié)調(diào)控制功能,以達(dá)到系統(tǒng)合理經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行目的的控制系統(tǒng)。當(dāng)前,分層控制依據(jù)電力系統(tǒng)的大小一般分為二層和三層控制。具體情況如下圖1和圖2。
圖2二層控制系統(tǒng)模型中央控制所相當(dāng)于一個(gè)中樞神經(jīng),負(fù)責(zé)總體性的控制。主要是負(fù)荷-頻率控制,主干系統(tǒng)的電壓控制,發(fā)電廠、變電站的監(jiān)視系統(tǒng),系統(tǒng)安全監(jiān)視控制,調(diào)度記錄統(tǒng)計(jì),發(fā)電計(jì)劃系統(tǒng)構(gòu)成。配有CPU(控制用計(jì)算機(jī))、CDT(循環(huán)數(shù)字遙測)、TC(遠(yuǎn)方監(jiān)視控制裝置)、SSC(系統(tǒng)穩(wěn)定控制裝置)、VQC(電壓-無功率控制裝置)。中央控制所得主要功能就是維持整個(gè)系統(tǒng)的有效運(yùn)行和設(shè)備的完整性。而中央控制所的下行任務(wù)則需要由地方控制所來完成,從而形成一個(gè)上下聯(lián)動(dòng)的完整系統(tǒng)。地方控制所主要功能是對發(fā)電廠、變電所進(jìn)行有效監(jiān)控。對地方系統(tǒng)的電壓控制、安全監(jiān)視、水工調(diào)度、運(yùn)行記錄、報(bào)告和通報(bào)發(fā)電計(jì)劃與系統(tǒng)構(gòu)成計(jì)劃等等,除發(fā)電廠無功功率控制裝置不配備外,其他設(shè)備功能基本與中央控制所相同,在此不一一贅述。
中央和地方控制所實(shí)際上是調(diào)度自動(dòng)化的主要內(nèi)容,其主要作用就是對電網(wǎng)安全運(yùn)行進(jìn)行時(shí)時(shí)監(jiān)控、對電網(wǎng)實(shí)行有效的經(jīng)濟(jì)調(diào)度以及對電網(wǎng)運(yùn)行安全分析和事故處理。這些功能的實(shí)現(xiàn)必須有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)信息傳輸網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控(SCADA),配以自動(dòng)發(fā)電控制(AGC),經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制(EDC),安全分析(SA)等等軟件來實(shí)施。
圖3配電所數(shù)字型保護(hù)控制裝置電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化對變電站保護(hù)和控制也提出了更高的要求,它必須要具有集中控制功能和有先進(jìn)的繼電保護(hù)和控制,并能遠(yuǎn)距離控制、抗電磁干擾;有事件記錄;可無人值班;能適應(yīng)全系統(tǒng)統(tǒng)一控制的需要;滿足分期建設(shè)的要求。配置的基本原則體現(xiàn)在:分層;數(shù)據(jù)分快、中、慢速傳遞;保護(hù)系統(tǒng)通信高度優(yōu)先,但不經(jīng)常占用;保護(hù)具有獨(dú)立工作能力;功能處理器配置成群;數(shù)據(jù)采集裝置設(shè)在開關(guān)站內(nèi);數(shù)據(jù)采集裝置的數(shù)量和地點(diǎn)應(yīng)具有靈活性;備用方式的選擇具有靈活性。配電變電所數(shù)字型保護(hù)控制裝置構(gòu)成如上圖3。
城鄉(xiāng)配電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜。在實(shí)現(xiàn)主網(wǎng)、發(fā)電廠、變電所自動(dòng)化的同時(shí),國外先進(jìn)的電力部門已開始用先進(jìn)的配電設(shè)備裝備配電系統(tǒng),組成配電SCADA系統(tǒng),通過光纖等通信手段控制監(jiān)測城鄉(xiāng)的配電,例如配電系統(tǒng)的電壓電流監(jiān)測、控制自動(dòng)重合器、啟動(dòng)分路開關(guān)等。電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)施的一個(gè)至關(guān)重要的手段是:數(shù)據(jù)性信息的傳輸必須有一個(gè)可靠的調(diào)度通信網(wǎng),傳輸電力生產(chǎn)過程中的安全監(jiān)測數(shù)據(jù),生產(chǎn)調(diào)度數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)及行政、財(cái)務(wù)、供應(yīng)及計(jì)劃管理數(shù)據(jù)等。電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化中的信息傳遞主要分為從上至下和從下至上兩種方式。從上至下的信息傳遞一般稱為下行信息傳遞,主要是從各級控制所下達(dá)到發(fā)電廠、變電站的指令和操作信息,從下至上的信息傳遞一般稱為上行信息傳遞,就是傳達(dá)判斷、處理所需信息。
三、我國電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化的發(fā)展方向
我國電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化的發(fā)展方向就是全面建立DMS系統(tǒng),通過DMS系統(tǒng),一,可以提高電氣綜合管理水平,適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的需要;二,使電氣設(shè)備保護(hù)控制得到優(yōu)化,消除大面積停電故障,提高供電系統(tǒng)的可靠性;三,能夠建立快速電氣事故處理機(jī)制,使故障停電時(shí)間減到最短,對生產(chǎn)裝置的影響也可以大大降低;管理人員可以隨時(shí)掌握整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行情況以及電流。電壓、電量、功率等各種運(yùn)行參數(shù),實(shí)現(xiàn)電力平衡、負(fù)荷監(jiān)控、精確計(jì)量和節(jié)約用電等多種功能;四,改變了現(xiàn)行的運(yùn)行操作及變電值班模式,實(shí)現(xiàn)了真正意義的無人值守變電站管理方式,達(dá)到大幅度減員增效的目的。
四、對電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化的幾點(diǎn)思考
電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化是一個(gè)集傳統(tǒng)技術(shù)改造與現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)步于一體的技術(shù)總體推進(jìn)過程。雖然,當(dāng)前電力系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化已經(jīng)進(jìn)入以計(jì)算機(jī)技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)開發(fā)為主要標(biāo)志內(nèi)的階段,但對于我國這樣一個(gè)電力需求大、電網(wǎng)建設(shè)復(fù)雜而電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化改革開始較晚的國家來說,在追趕先進(jìn)技術(shù)的同時(shí),還必須要注重對傳統(tǒng)技術(shù)和設(shè)備的改進(jìn),只有這樣才能保證電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化的早日全面實(shí)現(xiàn)。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:核電廠、電儀系統(tǒng)、數(shù)字化改造
中圖分類號:TL48 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
一、數(shù)字化儀控發(fā)展現(xiàn)狀
常規(guī)電廠的全數(shù)字化儀控技術(shù)早在八十年代已經(jīng)得到了很廣泛的應(yīng)用,而核電站由于核安全保守政策的考慮和對數(shù)字化技術(shù)的疑慮,全數(shù)字化儀控技術(shù)一直未得到全面應(yīng)用,但在某些非核安全相關(guān)的領(lǐng)域,還是采用了成熟的分布式控制系統(tǒng),例如對汽機(jī)的控制保護(hù)、蒸汽發(fā)生器水位的控制等,甚至部分系統(tǒng),在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)使用了兩種不同的實(shí)現(xiàn)方式,如我國300MW的秦山核電站的通風(fēng)控制,其非安全級部分全面采用DCS平臺,安全級部分用繼電器邏輯搭建。隨著江蘇田灣核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)成功投入使用,全數(shù)字化儀控技術(shù)才開始受到真正關(guān)注,在此后的新建擴(kuò)建項(xiàng)目中,除秦山二期擴(kuò)建項(xiàng)目繼續(xù)保留原儀控系統(tǒng)外,其它電站都準(zhǔn)備使用數(shù)字化儀控系統(tǒng),如嶺澳二期、紅沿河都使用了法瑪通的TXP+TXS系統(tǒng),作為西屋AP1000依托項(xiàng)目的浙江三門核電和山東海陽核電,也將采用了COMMONQ+OVATION的全數(shù)字化儀控系統(tǒng)。
二、核電廠儀控?cái)?shù)字化改造發(fā)展趨勢
目前,我國核電行業(yè)儀控?cái)?shù)字化系統(tǒng)還處于起步階段,但隨著全球信息化和數(shù)字化技術(shù)的迅猛發(fā)展,核電儀表控制系統(tǒng)的數(shù)字化是當(dāng)前核電技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。日木福島發(fā)生核事故之后,客觀上對核電安全的要求提高,這也給儀控設(shè)備行業(yè)帶來了新的發(fā)展機(jī)遇,確保核電廠核能發(fā)電的安全可靠性成為核電廠儀控制數(shù)字化改造的驅(qū)動(dòng)力。作為儀控?cái)?shù)字化系統(tǒng)在國內(nèi)首次應(yīng)用的江蘇田灣核電站,其出色的運(yùn)行業(yè)績?yōu)楹穗娬緝x控領(lǐng)域的發(fā)展提供了良好實(shí)踐。儀控?cái)?shù)字化系統(tǒng)降低了人為誤操作引起的非計(jì)劃停堆停機(jī)的概率,井從軟件和硬件上確保了電站安全系統(tǒng)的}高可靠性;儀控?cái)?shù)字化系統(tǒng)自田灣核電站投人臨時(shí)運(yùn)行至今一直穩(wěn)定運(yùn)行,從米發(fā)生由于系統(tǒng)軟件或硬件原因造成的非計(jì)劃停堆;與傳統(tǒng)的模擬儀控系統(tǒng)相比,數(shù)字化儀控系統(tǒng)大大提高了核電廠運(yùn)行的效率、安全性和可靠性。田灣核電站的投運(yùn),標(biāo)志著國內(nèi)核電市場全數(shù)字化儀控時(shí)代已到來,目前在建的核電站均采用了全數(shù)字化的儀控技術(shù)。
三、核電廠電氣系統(tǒng)
一般核電廠電氣系統(tǒng)示意圖如圖1所示。
圖1一般核電廠電氣系統(tǒng)示意圖
輸配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與機(jī)組容量、電網(wǎng)系統(tǒng)環(huán)境等密切相關(guān),各核電廠設(shè)計(jì)會有較大差異。將核電廠電氣系統(tǒng)納人DCS監(jiān)控具有非常重要的意義。其主要特點(diǎn)有:
1、可減少使用控制開關(guān)、儀表、光字牌等,降低了事故發(fā)生的機(jī)率,同時(shí)減少控制器占用的面積。
2、DCS監(jiān)控系統(tǒng)是采用標(biāo)準(zhǔn)化模塊集成,降低了設(shè)備的維護(hù)與維修費(fèi)用和工作量,井且操作簡單,圖形化顯不更直觀。
3、DCS系統(tǒng)具有自檢功能,大大的加強(qiáng)了核電儀控的安全性,采用數(shù)字化運(yùn)行規(guī)程能夠降低人為操作失誤帶來的安全隱患,并且具有連鎖保護(hù)功能,可以通過計(jì)算機(jī)對其控制。
4、數(shù)字化操作可以實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)顯不、交換與共享。DCS控制的電氣裝置能夠與核電儀控設(shè)備有機(jī)的結(jié)合在一起,完成遠(yuǎn)程操控。
5、智能化的設(shè)備終端減少了電纜的鋪設(shè)數(shù)量,降低了核電廠儀控?cái)?shù)字化改造費(fèi)用。
四、核電廠儀控?cái)?shù)字化系統(tǒng)方案
核電儀控系統(tǒng)是核電站“神經(jīng)中樞”,體現(xiàn)了工業(yè)控制領(lǐng)域的前沿技術(shù),可分為模擬、模擬加數(shù)字、全數(shù)字三種類型,經(jīng)歷了三代的發(fā)展過程。火電廠儀控?cái)?shù)字化系統(tǒng)主要形式包括分散控制系統(tǒng)DCS;可編程控制器PLC;現(xiàn)場,急線控制系統(tǒng)FCS。其中,分散控制系統(tǒng)DCS是火電廠采用模擬量控制發(fā)電機(jī)、發(fā)電爐、發(fā)電等的主要系統(tǒng);可編程控制器PLC是火電廠采用開關(guān)量控制用水、用煤、用灰等的輔助系統(tǒng);現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS是火電廠儀控全數(shù)字化發(fā)電控制系統(tǒng)。分散控制系統(tǒng)DCS與可編程控制器PLC經(jīng)過多年的研究和完善技術(shù)已經(jīng)非常成熟,可以將這兩個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用在核電廠儀控?cái)?shù)字化系統(tǒng)中,將核島、常規(guī)島和部分核電廠BOP系統(tǒng)采用分散控制系統(tǒng)DCS以模擬量控制發(fā)電機(jī)、發(fā)電爐、發(fā)電等的主要系統(tǒng);部分核電廠BOP系統(tǒng)的開關(guān)量控制可以采用可編程控制器PLC系統(tǒng)。另外直接采用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS打造多變量與節(jié)點(diǎn)、串行和數(shù)字通信系統(tǒng)取代原有的單變量與節(jié)點(diǎn)、井行和模擬系統(tǒng),現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS能夠?qū)崿F(xiàn)核電廠數(shù)字化智能控制,其中包括的裝置有智能儀表、開關(guān)、執(zhí)行器等。
五、核電廠儀控?cái)?shù)字化改造研究
1、面對核電廠儀控系統(tǒng)設(shè)備的老化問題進(jìn)行改造
核電廠儀控系統(tǒng)設(shè)備老化問題改造無論是采用分散控制系統(tǒng)DCS與可編程控制器PLC結(jié)合還是采用現(xiàn)場,急線控制系統(tǒng)FCS與可編程控制器PLC結(jié)合都可以解決設(shè)備老化問題,但是經(jīng)過改造后的核電廠儀控?cái)?shù)字化系統(tǒng)的耐用度和耐久性是兩者比較的關(guān)鍵。其中采用,急線控制系統(tǒng)FCS與可編程控制器PLC結(jié)合更具有較高的優(yōu)勢,主要表現(xiàn)在總線控制系統(tǒng)FCS使用控制器數(shù)量較少,主要采用現(xiàn)場智能設(shè)備,解決了分散控制系統(tǒng)DCS大量控制器老化的問題;總線控制系統(tǒng)FCS的設(shè)備與系統(tǒng)之間的相互信息傳遞可以實(shí)現(xiàn)不同廠家、不同元器件的相互溝通,從而能夠解決設(shè)備元器件停產(chǎn)或者更新帶來的兼容性問題;總線控制系統(tǒng)FCS具有自我診斷的能力,從而能夠降低設(shè)備故障的發(fā)生。
2、核電廠儀控?cái)?shù)字化系統(tǒng)性能研究
分散控制系統(tǒng)DCS和總線控制系統(tǒng)FCS都可以對核電廠性能進(jìn)行提高,其中分散控制系統(tǒng)DCS經(jīng)過多年的經(jīng)驗(yàn)積累,技術(shù)已經(jīng)非常完善,井為很多核電廠所采用??偩€控制系統(tǒng)FCS是采用數(shù)字化智能系統(tǒng),相比模擬信號精準(zhǔn)度和可靠性更高。
3、核電廠儀控?cái)?shù)字化系統(tǒng)功能研究
分散控制系統(tǒng)DCS和總線控制系統(tǒng)FCS都具有龐大的核電設(shè)備控制功能,但是總線控制系統(tǒng)FCS相對是從現(xiàn)場獲得信息,能夠更及時(shí)丫更全面、更真實(shí)。
4、核電廠儀控?cái)?shù)字化系統(tǒng)可靠性研究
核電廠核能發(fā)電的可靠性是核電使用的關(guān)鍵環(huán)節(jié),在可靠性方面總線控制系統(tǒng)FCS相比分散控制系統(tǒng)DCS具有無法比擬的優(yōu)勢,其中包括:
(1)總線控制系統(tǒng)FCS的控制環(huán)節(jié)相比分散控制系統(tǒng)DCS少,所以降低了故障發(fā)生的環(huán)節(jié)。總線控制系統(tǒng)FCS減少了分散控制系統(tǒng)DCS的大部分輸人/輸出單元和控制站,井且實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化控制減少了數(shù)據(jù)傳輸?shù)沫h(huán)節(jié)。
(2)具有自我檢測和診斷能力,對設(shè)備故障具有超前檢測、診斷和維護(hù),保證了系統(tǒng)故障的降低。
(3)總線控制系統(tǒng)FCS的設(shè)備與系統(tǒng)之間的相互信息傳遞可以實(shí)現(xiàn)不同廠家、不同元器件的相互溝通,從而能夠解決設(shè)備元器件停產(chǎn)或者更新帶來的兼容性問題。
5、核電廠儀控?cái)?shù)字化系統(tǒng)運(yùn)行管理研究
核電廠儀控?cái)?shù)字化系統(tǒng)儲存著完整的核電運(yùn)行數(shù)據(jù),井具有實(shí)時(shí)性。通過核電廠儀控?cái)?shù)字化系統(tǒng)能夠提高核電廠的運(yùn)行管理水平,對尤其是對核電運(yùn)行數(shù)據(jù)庫的分析,其中包括安全性分析、可靠性分析、供電能力經(jīng)濟(jì)效益等。
6、核電廠儀控?cái)?shù)字化改造經(jīng)濟(jì)性研究
核電廠儀控?cái)?shù)字化改造對于核電的供應(yīng)造成一定的影響,從改造方案上分析,總線控制系統(tǒng)FCS相比分散控制系統(tǒng)DCS更具有經(jīng)濟(jì)性。因?yàn)?總線控制系統(tǒng)FCS變送器使用數(shù)量較少,采用的多功能現(xiàn)場智能設(shè)備直接完成對核電廠設(shè)備和一起的數(shù)字化控制。
結(jié)束語
通過對數(shù)字化儀控系統(tǒng)改造的闡述可以看出,核電站廠數(shù)字化儀控系統(tǒng)的科技改造,使數(shù)字化儀控系統(tǒng)運(yùn)行很好地滿足了核電站機(jī)組生產(chǎn)過程監(jiān)測和控制、保護(hù)的要求,優(yōu)化了數(shù)字化儀控系統(tǒng)功能及其維修過程,保證了機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行,為探索數(shù)字化儀控系統(tǒng)的維護(hù)和優(yōu)化創(chuàng)新提供了良好的借鑒。
參考文獻(xiàn)
[1]戴鵬.核電廠儀控?cái)?shù)字化改造研究[J].核科學(xué)與工程,2011.
關(guān)鍵詞:變電站;綜合自動(dòng)化;
中圖分類號: TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A 文章編號:
1、引言
變電站自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)有了較長時(shí)間的發(fā)展,對于實(shí)現(xiàn)無人值班、提升供電質(zhì)量、促進(jìn)電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)代化發(fā)揮了重要的作用。基于此,本文關(guān)于變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的探討有著重要的意義。
2、基本原理
在常規(guī)的變電站系統(tǒng)中,綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是其二次系統(tǒng)的一個(gè)非常重要突破。在常規(guī)的二次系統(tǒng)中,主要包括繼電保護(hù)、就地監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)裝置以及故障錄波等,一般主要的功能有繼電保護(hù)、測量、遠(yuǎn)動(dòng)以及錄波等。這些功能使得在常規(guī)的變電站中存在著各種線纜錯(cuò)亂復(fù)雜的現(xiàn)象,不僅給系統(tǒng)的可靠性以及安全性帶來了很大的影響,還會使其所占用的面積比較大,難以具備較好電能質(zhì)量的控制能力,而且維護(hù)的工作量比較大,亟需對其進(jìn)行改變。
伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,在變電站中微機(jī)技術(shù)得到了很大的應(yīng)用。各種裝置也被應(yīng)用到了實(shí)際的工作中,比如微機(jī)保護(hù)、微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)、微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)故障錄波等裝置。雖然在功能上,這些微機(jī)有著一定的差異,不過它們卻有著大致相同的硬件配置。而綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要是通過采集相關(guān)數(shù)據(jù)量,然后配合輸入以及輸出電流,以計(jì)算管理綜合自動(dòng)化的思路對當(dāng)前微機(jī)化的二次部分進(jìn)行優(yōu)化,使其能夠更好地對軟件及硬件資源進(jìn)行共享。
具體來說,在變電站中,綜合自動(dòng)化主要是對二次設(shè)備進(jìn)行功能的組合以及優(yōu)化。這里的二次設(shè)備主要有測量儀表、繼電保護(hù)、信號系統(tǒng)、遠(yuǎn)動(dòng)裝置以及自動(dòng)裝置等,然后結(jié)合當(dāng)前的現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號處理技術(shù)以及通信技術(shù)等,來實(shí)現(xiàn)對主要設(shè)備以及輸、配電線路的自動(dòng)化監(jiān)控、控制、測量以及保護(hù)等目的,最終實(shí)現(xiàn)綜合性自動(dòng)化功能。
在這一綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中,其最主要的部分是微型計(jì)算機(jī)以及規(guī)模非常大的集成電路,能夠代替常規(guī)工作中的各種測量及監(jiān)視儀表,控制屏、遠(yuǎn)動(dòng)屏以及中央信號系統(tǒng),使得繼電保護(hù)裝置不再存在以往不可以和外界通信的問題。另外,由于這一系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)更全信息以及數(shù)據(jù)的采集,具備比較強(qiáng)的邏輯判斷能力、高速計(jì)算能力,可以對控制站中各種設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行很好的監(jiān)視及控制作用。所以,整體而言,變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具備結(jié)構(gòu)微機(jī)化、功能綜合化、運(yùn)行管理智能化,操作監(jiān)視屏幕化等特征。
客觀來說,正是這一系統(tǒng)的出現(xiàn)使得變電站智能化、小型化的目標(biāo)成為現(xiàn)實(shí),而且也極大地?cái)U(kuò)大了其控制的范圍,提升了變電站的穩(wěn)定性、可靠性以及經(jīng)濟(jì)性,為無人值班提供了很好的支持。
3、基本功能
變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能有采集電氣量以及對電氣設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制。通過這一技術(shù),我們可以保證變電站的安全運(yùn)行。另外,當(dāng)出現(xiàn)問題的時(shí)候,繼電保護(hù)以及故障錄波等不僅能夠很快的對電氣量進(jìn)行采集、監(jiān)視以及控制,還可以以最快的速度對故障進(jìn)行排除,實(shí)現(xiàn)故障后的恢復(fù)操作。
3.1繼電保護(hù)
在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中,微機(jī)繼電保護(hù)主要可以分為輸電線路的保護(hù)、母線保護(hù)、電力變壓器保護(hù)、電容器保護(hù)、自動(dòng)重合閘、小電流接地系統(tǒng)的自動(dòng)選線等。由于在這個(gè)系統(tǒng)中,我們也要對繼電保護(hù)的獨(dú)立性以及安全性進(jìn)行確保,因此,我們要依據(jù)被保護(hù)電力單元之間的間隔對繼電保護(hù)進(jìn)行獨(dú)立的設(shè)置,使其能夠直接的由先關(guān)電壓互感器以及電流互感器輸入電氣量,進(jìn)而由觸點(diǎn)輸出對相應(yīng)斷路器的跳閘回路進(jìn)行直接的控制。
在保護(hù)裝置之中,還存在著通信接口的設(shè)置,主要用于接入到通信網(wǎng)中,當(dāng)出現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作之后,保護(hù)裝置將會向微機(jī)設(shè)備提交相應(yīng)的報(bào)告,不過這并不意味著繼電保護(hù)會對通信網(wǎng)有很大的依賴。
3.2監(jiān)視控制的功能
在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中,對于傳統(tǒng)的監(jiān)控裝置不可以和外界通信的問題有著很大的改善。它可以取代以往的測量系統(tǒng),比如錄波器、變送器以及指針儀表等;也可以取代以往的操作結(jié)構(gòu),比如模擬盤、操作盤、手動(dòng)同期及手動(dòng)無功補(bǔ)償?shù)仍O(shè)備;當(dāng)然,也可以取代以往的告警裝置以及報(bào)警裝置。比如光子牌、中央信號系統(tǒng)等;最后,還可以代替以往的機(jī)械式以及電磁式防誤閉鎖設(shè)置。
總體來說,這方面主要的功能有:對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集和處理,這些數(shù)據(jù)包括開關(guān)量、模擬量、數(shù)字量以及脈沖量等;對運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視;實(shí)現(xiàn)測距以及故障錄波等功能,對事故的順序進(jìn)行記錄;實(shí)對閉鎖功能進(jìn)行控制和安全的操作;進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理以及記錄。
3.3自動(dòng)控制裝置
在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中,一個(gè)非常重要,也是非常關(guān)鍵的功能是可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,它可以有效地提升電能的質(zhì)量。當(dāng)前,在一些較為典型的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中,都會有自動(dòng)控制裝備的配置,比如電壓、無功綜合控制裝置、備用電源自投控制裝置、低頻率減負(fù)荷控制裝置以及小電流接地選線裝置等。
3.4遠(yuǎn)動(dòng)和數(shù)據(jù)通信的功能
一般來說,其通信的功能主要可以分為上級調(diào)度通信以及內(nèi)部現(xiàn)場級通信這兩部分。其中,現(xiàn)場級通信主要用來解決當(dāng)前系統(tǒng)中各子系統(tǒng)和上位機(jī)之間信息和數(shù)據(jù)交換的問題,其通信的范圍主要為內(nèi)部。對于集中組屏系統(tǒng)而言,實(shí)際的工作范圍在主控制室的內(nèi)部;對于分散式安裝的系統(tǒng)來說,其范圍則包括子系統(tǒng)的安裝地和主控制室,也就是說通信的距離變長了。
一般來說,綜合自動(dòng)化系統(tǒng)會有RTU的所有功能,也就是表示其不僅能夠把采集所得的各種開關(guān)量、模擬量信息以及事件順序記錄能傳輸?shù)秸{(diào)度中心,還可以對來自調(diào)度中心的各種操作、修改以及控制指令進(jìn)行接收。
4、硬件結(jié)構(gòu)
(1)集中式
這種結(jié)構(gòu)形式不僅可以對變電站中的開關(guān)量、模擬量進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集,并具有實(shí)時(shí)監(jiān)控、打印、制表以及事件順序的記錄等功能。其優(yōu)點(diǎn)在于集中、占地面積小、性價(jià)比高,因此,針對小規(guī)模的變電站,這種結(jié)構(gòu)形式比較有利。
但是,其缺點(diǎn)也很明顯:首先,由于引線比較多,前置管理機(jī)的任務(wù)較為繁重,使得系統(tǒng)整體的可靠性比較低,如果前置機(jī)出現(xiàn)問題,將失去所有的功能。其次,由于其軟件比較復(fù)雜,因此在調(diào)試的過程中難度比較大。第三,由于其組態(tài)不靈活,因此我們往往要另行設(shè)計(jì)其軟硬件,存在著較大的工作量。
(2)分層(級)分布式系統(tǒng)集中組屏結(jié)構(gòu)
這種形式中存在著模塊化的結(jié)構(gòu),具有較高的可靠性,而且由于軟件較為簡單,因此,調(diào)試比較方便,便于靈活組態(tài)。另外,由于這種結(jié)構(gòu)具有和控制中心進(jìn)行通信的功能,因此,我們不需要單獨(dú)給調(diào)度采集信息。當(dāng)然,獨(dú)立性比較強(qiáng)也是其一大優(yōu)勢,其各種輸入以及輸出的回路都是獨(dú)立的,因此整體收到的干擾較少,工作的穩(wěn)定度比較高。
(3)分布分散式和集中結(jié)合
這種結(jié)構(gòu)是將每一個(gè)電網(wǎng)元件作為對象,比如一條出線、一組電容器、變壓器等,實(shí)現(xiàn)保護(hù)、測量、控制一體組屏。它能夠?qū)ψ冸娬径尾糠值呐渲眠M(jìn)行有效地簡化,進(jìn)而減低控制室的占地面積。另外,這種結(jié)構(gòu)施工的過程中比較簡單,運(yùn)行的過程中可靠性較高,檢修起來也較為方便。
(4)全分散式
這種結(jié)構(gòu)和集中組屏有著較大的區(qū)別,它能夠?qū)⒈Wo(hù)以及SCADA集成功能模塊以分散的方式安裝到各開關(guān)柜中,然后利用局域網(wǎng)絡(luò)卡以及光纖技術(shù)對這些模塊進(jìn)行連接,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全分散式啟動(dòng)化系統(tǒng)。
5、結(jié)語
關(guān)于變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)的研究有著重要意義。當(dāng)前,隨著各種新的技術(shù)日益成熟,必然會給變電站自動(dòng)化技術(shù)帶來較大的影響。因此,我們要加強(qiáng)自身的學(xué)習(xí)和實(shí)踐,只有對其進(jìn)行不斷地探索,才能更好的將這一技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。
參考文獻(xiàn)
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[2] 劉國榮.一種變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)想[J]. 廣東輸電與變電技術(shù). 2011 (05)
【關(guān)鍵詞】 變電站 綜合自動(dòng)化系統(tǒng) 升級改造 后臺操作隨著陜焦公司生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,傳統(tǒng)的變電所已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)管理模式的需求,變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)在本公司得到了廣泛的應(yīng)用。目前,變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)分散運(yùn)行于陜焦化工有限公司的兩個(gè)變電站和六個(gè)開閉所,在設(shè)計(jì)建設(shè)初期,陜焦公司一直將推廣應(yīng)用該供電自動(dòng)化過程控制系統(tǒng)放在非常重要的位置,要求與變電站同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)投運(yùn)。
1 變電站綜合自動(dòng)化概要及在陜焦公司變電站運(yùn)行中的作用
變電站綜合自動(dòng)化是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)對變電站主要設(shè)備和輸、配電線路的自動(dòng)監(jiān)視、測量、控制、保護(hù)及調(diào)度通信等的綜合自動(dòng)控制監(jiān)視功能,它全面提高了陜焦公司變電站的技術(shù)水平和管理水平與供電質(zhì)量,帶來經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也促進(jìn)了配電系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展。如何才能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制功能呢?變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能自動(dòng)化,分層、分布化結(jié)構(gòu),操作監(jiān)視屏幕化,運(yùn)行管理智能化,通信手段多元化,測量顯示數(shù)字化,要完成一系列指標(biāo)需要變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)必備以下條件:(1)繼電保護(hù)功能;(2)操作控制功能;(3)測量與監(jiān)視功能;(4)事件順序記錄與故障錄波和測距功能;(5)人機(jī)聯(lián)系功能;(6)電壓、無功綜合控制功能;(7)低頻減負(fù)荷控制功能;(8)備用電源自投控制;(9)通信功能。
2 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在陜焦公司的應(yīng)用及分布
陜焦公司變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)它在陜焦公司,下面將變電站綜合自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)的名稱型號以及在陜焦公司的安裝投運(yùn)時(shí)間位置簡單匯總到以下表格:(如表1)。
變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)簡單介紹(如表1)。
3 綜合變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)
綜合變電站自動(dòng)化系統(tǒng)將陜焦公司的一次設(shè)備與系統(tǒng)控制裝置整合在一起,電氣抗干擾性能,設(shè)備抗熱寒、抗雨雪、防腐蝕等各項(xiàng)環(huán)境指標(biāo)將達(dá)到極高的地步,使保護(hù)監(jiān)控一體化。它實(shí)現(xiàn)了對供電系統(tǒng)各負(fù)荷、電流、電壓、有功電量、功率因數(shù)等參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控,開關(guān)柜遠(yuǎn)距離后臺操作,當(dāng)供電負(fù)荷發(fā)生過流、低電壓等故障時(shí),可迅速將故障回路切斷,降低了運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度,確保了操作人員安全,使供電系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。
4 變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在陜焦的發(fā)展前景
變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)自投運(yùn)來,運(yùn)行雖然一直比較穩(wěn)定,但隨著時(shí)代的進(jìn)步與科技的發(fā)展,傳統(tǒng)變電站不斷涌現(xiàn)出新的問題,使變電站采用更先進(jìn)系統(tǒng)的技術(shù)改造來取代老系統(tǒng)成為一種必然趨勢。變電站綜合自動(dòng)化逐漸取代了傳統(tǒng)的變電站,提高了供電質(zhì)量與電力系統(tǒng)的運(yùn)行管理水平,降低了造價(jià)減少總投資,促進(jìn)無人值班變電站管理模式的運(yùn)行。自2009年以來,陜焦公司將老高壓配電室逐步拆除用新系統(tǒng)所取代,目前陜焦公司兩個(gè)變電站與六個(gè)開閉所均采用綜合自動(dòng)化系統(tǒng),它不但使操作工的工作環(huán)境有了很大的改善,還使系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行,在使用的同時(shí),檢修人員定期對系統(tǒng)中的重要設(shè)備及關(guān)鍵裝置進(jìn)行檢查、試驗(yàn)、維護(hù)、保養(yǎng),2015年5月份為確保公司甲醇廠供電系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行,公司又對214、215開閉所綜合保護(hù)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行了升級改造,及時(shí)對存在隱患的無擾動(dòng)穩(wěn)定控制裝置進(jìn)行更換,確保供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中,還會不斷涌現(xiàn)出新的問題需要我們?nèi)ッ鎸?,我們一定會迎難而上,不斷去挑戰(zhàn)與克服重重困難與險(xiǎn)阻,將陜焦變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)更上一個(gè)新臺階。