外文翻譯發(fā)電廠電氣系統(tǒng)綜合自動(dòng)化.doc

發(fā)電廠電氣系統(tǒng)綜合自動(dòng)化)摘要：針對(duì)電廠電氣系統(tǒng)自動(dòng)化水平相對(duì)落后的狀態(tài)，本文分析了在電廠電氣系統(tǒng)中采用綜合自動(dòng)化技術(shù)的可行性，必要性及幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，提出了利用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的新思路，并給出了具體的實(shí)施方案。關(guān)鍵詞：發(fā)電廠電氣系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)總控線制系統(tǒng)，集散控制系統(tǒng)，綜合自動(dòng)化綜合自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)被應(yīng)用于變電站系統(tǒng)中，并且分散分配技術(shù)也被廣泛地用于綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中。與集中的技術(shù)相比較這種技術(shù)有許多的優(yōu)點(diǎn)，比如：它有簡(jiǎn)單和柔韌的結(jié)構(gòu)，高的可靠性，方便的安裝和較低的成本。然而，綜合自動(dòng)化技術(shù)并沒(méi)有廣泛的用于發(fā)電廠電氣系統(tǒng)中。電力系統(tǒng)中起保護(hù)作用的繼電器和其他安全設(shè)備處于半自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化。因此，管理和維持高水平的工作就落后了。后來(lái)，越來(lái)越多的電廠特別是那些新建的電廠熱忠于電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)而不是傳統(tǒng)的集散控制系統(tǒng)。這篇論文分析的是發(fā)電廠電氣系統(tǒng)的現(xiàn)狀以及提出了基于微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)電廠電氣系統(tǒng)綜合自動(dòng)化的理想應(yīng)用程序，并給出了具體實(shí)現(xiàn)方案。1發(fā)電廠電氣系統(tǒng)的現(xiàn)狀這篇論文討論的是電氣系統(tǒng)，主要涉及到保護(hù)、測(cè)量和二次系統(tǒng)的自動(dòng)控制裝置。主保護(hù)包括了發(fā)電機(jī)保護(hù)，主變壓器保護(hù)和備用變壓器保護(hù)。自動(dòng)控制裝置包括了自動(dòng)調(diào)壓裝置，自動(dòng)跳閘裝置，故障波動(dòng)曲線記錄裝置和自動(dòng)同步系統(tǒng)。6千伏后備保護(hù)包括電動(dòng)機(jī)高壓綜合保護(hù)裝置，后備變壓器保護(hù)裝置和母線保護(hù)裝置，等等。400伏低壓保護(hù)包括電動(dòng)機(jī)低壓智能保護(hù)，斷路器智能保護(hù)，等等。上述這些都是屬于電氣系統(tǒng)的范疇。而普通系統(tǒng)如煤處理系統(tǒng)，灰處理系統(tǒng)，汽水系統(tǒng)并不包括在電氣系統(tǒng)內(nèi)。電氣系統(tǒng)與發(fā)熱系統(tǒng)相比其電力設(shè)備所控制對(duì)象較少，操作頻率較低的特性。電力設(shè)備具有很高的可靠性和迅速的動(dòng)作時(shí)間。單個(gè)電力設(shè)備具有較高的技術(shù)水平。目前16位或32位的單片機(jī)和大規(guī)?？删幊踢壿嬓酒挥脕?lái)建立系統(tǒng)，AC抽樣和數(shù)字信號(hào)程序技術(shù)也被廣泛采用。集散控制系統(tǒng)被廣泛的應(yīng)用于電廠中，它能完成基本的操作和控制功能。集散控制系統(tǒng)主要關(guān)系到汽水系統(tǒng)同時(shí)少量涉及電氣系統(tǒng)。傳統(tǒng)上，控制和信號(hào)在集散控制系統(tǒng)和電力系統(tǒng)之間的交換是通過(guò)“硬式電纜”來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這樣一種聯(lián)絡(luò)模態(tài)需要許多電纜，因此費(fèi)用很高。由于信息交換受到費(fèi)用的限制，因此它不可能完成復(fù)雜的操作或者完成深入的應(yīng)用。因?yàn)榧⒖刂葡到y(tǒng)是發(fā)電廠中最重要的系統(tǒng)因此，集散控制系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的聯(lián)系是必然的。許多設(shè)計(jì)方案關(guān)心的是集散控制系統(tǒng)也電力系統(tǒng)之間表現(xiàn)出來(lái)的聯(lián)系，但是他們大部分都是基于“硬式電纜”的。這項(xiàng)新技術(shù)是值得被用于這個(gè)領(lǐng)域的。2電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化可行性分析電氣系統(tǒng)自動(dòng)化的進(jìn)步是建立在綜合自動(dòng)化和現(xiàn)場(chǎng)總線或以太網(wǎng)絡(luò)工藝學(xué)基礎(chǔ)之上的。以微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的保護(hù)和自動(dòng)化設(shè)備被廣泛地應(yīng)用在電廠電氣系統(tǒng)中。測(cè)量，邏輯判斷，動(dòng)作記錄和人-機(jī)界面的功能都可以由軟件來(lái)完成。并且，所有這些設(shè)備都具有通信界面，能夠和主系統(tǒng)或其他系統(tǒng)之間通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行信息交換。現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)目前已被廣泛用于工業(yè)和電力系統(tǒng)中，并且這項(xiàng)技術(shù)越來(lái)越受到重視。現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的通信速率，通信距離，抗干擾能力都有了極大的改善。其許多標(biāo)準(zhǔn)也被制定，如西門子公司的Profibus和ABB公司的FF標(biāo)準(zhǔn)等。這些標(biāo)準(zhǔn)都是很有影響的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，而且在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)如今工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)變成了新的熱點(diǎn)。以微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的電氣系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)或者以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用程序和通信功能由給發(fā)電廠綜合自動(dòng)化提供支持的集散控制系統(tǒng)提供。3電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)途徑電力系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化先要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線將用于保護(hù)的繼電器和自動(dòng)裝置連接起來(lái)，然后把他們連接到集散控制系統(tǒng)再通過(guò)通信設(shè)備與可能的電站相連。電站執(zhí)行一個(gè)比如測(cè)量或者維護(hù)的程序時(shí)，這種基本的操作功能由集散控制系統(tǒng)來(lái)完成。隨著技術(shù)的發(fā)展，這些控制功能也可以由通訊手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。建立電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化有兩個(gè)主要的問(wèn)題，一是如何建立電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，另一個(gè)是如何使電力系統(tǒng)與集散控制系統(tǒng)相連?，F(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)是建立網(wǎng)絡(luò)的主要問(wèn)題。由于保護(hù)和自動(dòng)裝置由不同的廠家生產(chǎn)，所以其物理上的層和通信協(xié)議可能會(huì)有所差異，這樣就使得設(shè)備之間不可能被簡(jiǎn)單的聯(lián)系起來(lái)。因?yàn)橐y(tǒng)一現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)很困難，解決這一問(wèn)題的一個(gè)方法是把電力系統(tǒng)分割成一些子系統(tǒng)。根據(jù)電力系統(tǒng)的功能這些子系統(tǒng)被分為6千伏子系統(tǒng)，400伏子系統(tǒng)，變壓器保護(hù)子系統(tǒng)和AVR子系統(tǒng)等等。每一個(gè)子系統(tǒng)支持一種相同的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。舉例來(lái)說(shuō)，線路保護(hù)、電動(dòng)機(jī)保護(hù)、變壓器保護(hù)在6千伏電壓等級(jí)上必須支持同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。400伏系統(tǒng)的保護(hù)或者智能斷路器要用同一種標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)和AVR應(yīng)該用同一標(biāo)準(zhǔn)。這些子系統(tǒng)可以單獨(dú)地和集散控制系統(tǒng)相連，或者在連接了一種特別的通信控制器之后再與集散控制系統(tǒng)相連。關(guān)于電力系統(tǒng)和集散控制系統(tǒng)之間的連接有以下幾方面的內(nèi)容：連接模式：電氣系統(tǒng)與集散控制系統(tǒng)之間的連接有兩中途徑。一種是DPU（數(shù)據(jù)程序單位）集散控制系統(tǒng)的基極。另一種是由以太網(wǎng)絡(luò)。在DPU模式中集散控制系統(tǒng)必須提供一種或者幾種通信通道，這些通道使用RS485和MODBUS協(xié)議。在以太網(wǎng)絡(luò)模式中，集散控制系統(tǒng)通過(guò)傳輸控制協(xié)議與電力系統(tǒng)相連。控制問(wèn)題：理想的控制模式是所有的檢測(cè)和控制功能都通過(guò)集散控制系統(tǒng)的顯示屏來(lái)完成。但是目前由于電的互鎖和可靠性問(wèn)題，集散控制系統(tǒng)仍然需要用到電纜。一般系統(tǒng)：發(fā)電機(jī)和集散控制系統(tǒng)都能檢測(cè)到一般系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。一般控制系統(tǒng)的控制功能能夠被發(fā)電機(jī)和集散控制系統(tǒng)識(shí)別。但是只有集散控制系統(tǒng)才能一直識(shí)別一般系統(tǒng)的控制，而且這些控制還可以在兩個(gè)集散控制系統(tǒng)之間轉(zhuǎn)換。集散控制系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)之間的信息交換：這些信息包括，測(cè)量信息，開(kāi)關(guān)狀態(tài),動(dòng)作信息，設(shè)定故障點(diǎn)，故障診斷，控制命令等等。實(shí)際上集散控制系統(tǒng)只與這些數(shù)據(jù)的一部分有關(guān)，其他的數(shù)據(jù)只能用于更先進(jìn)的電程序。不像變電站的綜合自動(dòng)化，電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化有兩個(gè)主題。一個(gè)是集散控制系統(tǒng)另一個(gè)是電站。電站系統(tǒng)能完成以下一些功能。數(shù)據(jù)獲得和監(jiān)測(cè)：在電路圖和其他圖片的協(xié)助下，它能監(jiān)測(cè)到附加系統(tǒng)的所有參數(shù)。自動(dòng)儀表閱讀：在大多數(shù)電站中，附加系統(tǒng)的儀表閱讀靠人工完成。一些有能力的電廠用一種特殊的讀表系統(tǒng)，建立特殊的網(wǎng)絡(luò)來(lái)記錄耗電量。憑借電力自動(dòng)化系統(tǒng)，電站能夠完成自動(dòng)讀表的所有功能。設(shè)備管理:它包括,計(jì)算、保護(hù)記錄、自動(dòng)裝置和時(shí)時(shí)功能（比如運(yùn)行時(shí)間記錄）設(shè)定管理點(diǎn)：這個(gè)功能能夠完成遠(yuǎn)動(dòng)功能，并且時(shí)時(shí)自動(dòng)核對(duì)監(jiān)控。故障信息管理：它可以完成，動(dòng)作報(bào)警，故障取消，故障重復(fù)，故障記錄和分析。故障診斷：這項(xiàng)功能可以診斷出電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)，比如轉(zhuǎn)軸斷裂和電動(dòng)機(jī)停機(jī)?？傊?，其他的一些應(yīng)用比如發(fā)電機(jī)的監(jiān)測(cè)和穩(wěn)態(tài)的系統(tǒng)分析都包含在電站系統(tǒng)中。4電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化方案系統(tǒng)框價(jià)的圖形如圖1和圖2所示，每個(gè)圖形顯示了一臺(tái)發(fā)電機(jī)以及與它對(duì)應(yīng)的自動(dòng)化系統(tǒng)。在圖1中,電氣系統(tǒng)被區(qū)分為四個(gè)部份#1，6千伏子系統(tǒng)#2，400伏子系統(tǒng)；6千伏通用子系統(tǒng)和400伏通用子系統(tǒng)。所有的子系統(tǒng)都由DPU與集散控制系統(tǒng)相連。通信控制器必須被設(shè)計(jì)來(lái)可以兼容不同的通信協(xié)議。如果所有的通信控制器都用同樣的通信協(xié)議，那么這種控制器就有可能被取消。對(duì)于典型的發(fā)電廠設(shè)計(jì)，一個(gè)系統(tǒng)中有兩臺(tái)發(fā)電機(jī)，僅僅有兩個(gè)子系統(tǒng)（#2，6千伏子系統(tǒng)和#2，400伏子系統(tǒng)）必須加到#2發(fā)電機(jī)上。在圖1中現(xiàn)場(chǎng)總線層用不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。我們推薦6千伏子系統(tǒng)用環(huán)行網(wǎng)絡(luò)，而400伏子系統(tǒng)用輻射型網(wǎng)絡(luò)。如果我們分離DPU界面，并且由以臺(tái)網(wǎng)絡(luò)連接集散控制系統(tǒng)，那么通信模式也會(huì)相應(yīng)的轉(zhuǎn)變成以太通信模式。圖2顯示了DPU-以太網(wǎng)絡(luò)混合通信模式。在這種模式下，互鎖的電動(dòng)機(jī)被集散控制系統(tǒng)-DPU所控制，其他的設(shè)備則通過(guò)以太網(wǎng)