外文翻譯發(fā)電廠電氣系統(tǒng)綜合自動化.doc

發(fā)電廠電氣系統(tǒng)綜合自動化)摘要：針對電廠電氣系統(tǒng)自動化水平相對落后的狀態(tài)，本文分析了在電廠電氣系統(tǒng)中采用綜合自動化技術(shù)的可行性，必要性及幾個關(guān)鍵問題，提出了利用現(xiàn)場總線技術(shù)的新思路，并給出了具體的實施方案。關(guān)鍵詞：發(fā)電廠電氣系統(tǒng)，現(xiàn)場總控線制系統(tǒng)，集散控制系統(tǒng)，綜合自動化綜合自動化系統(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，比如：它有簡單和柔韌的結(jié)構(gòu)，高的可靠性，方便的安裝和較低的成本。然而，綜合自動化技術(shù)并沒有廣泛的用于發(fā)電廠電氣系統(tǒng)中。電力系統(tǒng)中起保護作用的繼電器和其他安全設(shè)備處于半自動運行狀態(tài)，并沒有實現(xiàn)綜合自動化。因此，管理和維持高水平的工作就落后了。后來，越來越多的電廠特別是那些新建的電廠熱忠于電氣綜合自動化系統(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算機技術(shù)的發(fā)電廠電氣系統(tǒng)綜合自動化的理想應(yīng)用程序，并給出了具體實現(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、測量和二次系統(tǒng)的自動控制裝置。主保護包括了發(fā)電機保護，主變壓器保護和備用變壓器保護。自動控制裝置包括了自動調(diào)壓裝置，自動跳閘裝置，故障波動曲線記錄裝置和自動同步系統(tǒng)。6千伏后備保護包括電動機高壓綜合保護裝置，后備變壓器保護裝置和母線保護裝置，等等。400伏低壓保護包括電動機低壓智能保護，斷路器智能保護，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作時間。單個電力設(shè)備具有較高的技術(shù)水平。目前16位或32位的單片機和大規(guī)?？删幊踢壿嬓酒挥脕斫⑾到y(tǒng)，AC抽樣和數(shù)字信號程序技術(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)同時少量涉及電氣系統(tǒng)。傳統(tǒng)上，控制和信號在集散控制系統(tǒng)和電力系統(tǒng)之間的交換是通過“硬式電纜”來實現(xiàn)的，這樣一種聯(lián)絡(luò)模態(tài)需要許多電纜，因此費用很高。由于信息交換受到費用的限制，因此它不可能完成復雜的操作或者完成深入的應(yīng)用。因為集散控制系統(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)出來的聯(lián)系，但是他們大部分都是基于“硬式電纜”的。這項新技術(shù)是值得被用于這個領(lǐng)域的。2電力系統(tǒng)綜合自動化可行性分析電氣系統(tǒng)自動化的進步是建立在綜合自動化和現(xiàn)場總線或以太網(wǎng)絡(luò)工藝學基礎(chǔ)之上的。以微型計算機為基礎(chǔ)的保護和自動化設(shè)備被廣泛地應(yīng)用在電廠電氣系統(tǒng)中。測量，邏輯判斷，動作記錄和人-機界面的功能都可以由軟件來完成。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)之間通過現(xiàn)場總線進行信息交換。現(xiàn)場總線控制技術(shù)目前已被廣泛用于工業(yè)和電力系統(tǒng)中，并且這項技術(shù)越來越受到重視。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的通信速率，通信距離，抗干擾能力都有了極大的改善。其許多標準也被制定，如西門子公司的Profibus和ABB公司的FF標準等。這些標準都是很有影響的現(xiàn)場總線技術(shù)，而且在工業(yè)自動化領(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。以微型計算機為基礎(chǔ)的電氣系統(tǒng)，現(xiàn)場總線系統(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)綜合自動化的實現(xiàn)途徑電力系統(tǒng)的綜合自動化先要通過現(xiàn)場總線將用于保護的繼電器和自動裝置連接起來，然后把他們連接到集散控制系統(tǒng)再通過通信設(shè)備與可能的電站相連。電站執(zhí)行一個比如測量或者維護的程序時，這種基本的操作功能由集散控制系統(tǒng)來完成。隨著技術(shù)的發(fā)展，這些控制功能也可以由通訊手段來實現(xiàn)。建立電力系統(tǒng)綜合自動化有兩個主要的問題，一是如何建立電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，另一個是如何使電力系統(tǒng)與集散控制系統(tǒng)相連。現(xiàn)場總線標準是建立網(wǎng)絡(luò)的主要問題。由于保護和自動裝置由不同的廠家生產(chǎn)，所以其物理上的層和通信協(xié)議可能會有所差異，這樣就使得設(shè)備之間不可能被簡單的聯(lián)系起來。因為要統(tǒng)一現(xiàn)場總線系統(tǒng)很困難，解決這一問題的一個方法是把電力系統(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)，變壓器保護子系統(tǒng)和AVR子系統(tǒng)等等。每一個子系統(tǒng)支持一種相同的現(xiàn)場總線標準。舉例來說，線路保護、電動機保護、變壓器保護在6千伏電壓等級上必須支持同一個標準。400伏系統(tǒng)的保護或者智能斷路器要用同一種標準。發(fā)電機變壓器保護和AVR應(yīng)該用同一標準。這些子系統(tǒng)可以單獨地和集散控制系統(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)通過傳輸控制協(xié)議與電力系統(tǒng)相連?？刂茊栴}：理想的控制模式是所有的檢測和控制功能都通過集散控制系統(tǒng)的顯示屏來完成。但是目前由于電的互鎖和可靠性問題，集散控制系統(tǒng)仍然需要用到電纜。一般系統(tǒng)：發(fā)電機和集散控制系統(tǒng)都能檢測到一般系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。一般控制系統(tǒng)的控制功能能夠被發(fā)電機和集散控制系統(tǒng)識別。但是只有集散控制系統(tǒng)才能一直識別一般系統(tǒng)的控制，而且這些控制還可以在兩個集散控制系統(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，測量信息，開關(guān)狀態(tài),動作信息，設(shè)定故障點，故障診斷，控制命令等等。實際上集散控制系統(tǒng)只與這些數(shù)據(jù)的一部分有關(guān)，其他的數(shù)據(jù)只能用于更先進的電程序。不像變電站的綜合自動化，電力系統(tǒng)綜合自動化有兩個主題。一個是集散控制系統(tǒng)另一個是電站。電站系統(tǒng)能完成以下一些功能。數(shù)據(jù)獲得和監(jiān)測：在電路圖和其他圖片的協(xié)助下，它能監(jiān)測到附加系統(tǒng)的所有參數(shù)。自動儀表閱讀：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)來記錄耗電量。憑借電力自動化系統(tǒng)，電站能夠完成自動讀表的所有功能。設(shè)備管理:它包括,計算、保護記錄、自動裝置和時時功能（比如運行時間記錄）設(shè)定管理點：這個功能能夠完成遠動功能，并且時時自動核對監(jiān)控。故障信息管理：它可以完成，動作報警，故障取消，故障重復，故障記錄和分析。故障診斷：這項功能可以診斷出電動機的狀態(tài)，比如轉(zhuǎn)軸斷裂和電動機停機?？傊?，其他的一些應(yīng)用比如發(fā)電機的監(jiān)測和穩(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)綜合自動化方案系統(tǒng)框價的圖形如圖1和圖2所示，每個圖形顯示了一臺發(fā)電機以及與它對應(yīng)的自動化系統(tǒng)。在圖1中,電氣系統(tǒng)被區(qū)分為四個部份#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)計來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。對于典型的發(fā)電廠設(shè)計，一個系統(tǒng)中有兩臺發(fā)電機，僅僅有兩個子系統(tǒng)（#2，6千伏子系統(tǒng)和#2，400伏子系統(tǒng)）必須加到#2發(fā)電機上。在圖1中現(xiàn)場總線層用不同的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(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，并且由以臺網(wǎng)絡(luò)連接集散控制系統(tǒng)，那么通信模式也會相應(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，互鎖的電動機被集散控制系統(tǒng)-DPU所控制，其他的設(shè)備則通過以太網(wǎng)