调度集控系统（共8篇）
调度集控系统 篇1
摘要：介绍集控中心调度系统性能特点、功能、技术指标和作用,对位置的选择进行分析和比较。
关键词：集控中心调度系统,梯级水电站,位置选择比较,经济调度
0 引言
日鲁库、中古、汤古沟水电站工程位于九龙河流域四川省九龙县汤古乡境内,始于鸡丑山脚下,止于百尼电站取水口,平均海拔高程在3650m以上,省道(S215)贯穿3个电站首尾,交通便利,距成都约585km。3个电站都是以发电为单一开发目标,无防洪、航运、灌溉、漂木等综合利用要求。
3个水电站均为引水式电站,由首部枢纽、引水系统、厂区枢纽3部分组成。主要建筑物有:底格拦栅坝、沉砂池、暗渠、引水隧洞、压力前池(调压井)、压力管道、发电厂房、尾水渠及升压站等。
四川省九龙县汤古电力开发有限公司将日鲁库、中古电站、汤古沟电站及110kV升压站实行统一管理。为减少各水电站运行值班人员的数量,提高电站运行管理水平,改善运行人员生活环境,在中古电站旁管理站内建设集控中心调度系统,由集控中心调度系统集中监控并接受甘孜州地调调度。
1 集控中心梯级调度系统
集控中心计算机监控系统与各梯级电站采用单模光纤以太网连接,集控中心的生产管理和运行人员可以通过该系统对整个梯级电站的主辅设备进行实时、准确、可靠的操作,有效地完成各电站所有被控对象的安全监控,以及整个梯级电站的经济调度;可有效提高梯级水电站群的综合管理水平,发挥水电站群联合优化调度优势。
集控中心计算机监控系统接受电网调度机构命令,实现对各梯级的集中监控功能。
集控中心计算机监控系统支持各种应用软件及功能的开发应用,支持第三方软件在系统上无缝集成和可靠运行,支持数据网络通信,并能方便地与其它系统通信。
集控中心计算机监控系统符合安全防护的规定,严格执行国家经贸委关于“电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护规定”的要求。
集控中心计算机监控系统高度可靠、冗余,其本身的局部故障不影响现场设备的正常运行,系统的MTBF、MTTR及各项可用性指标均达到行业标准《水电厂计算机监控系统基本技术条件(DL/T578)》及《电力系统调度自动化设计技术规范(DL5003)》的规定。
集控中心计算机监控系统为分布开放系统,既便于功能和硬件的扩充,又能充分保护应用资源和投资。分布式数据库及软件模块化、结构化设计,使系统能适应功能的增加和规模的扩充,并能自诊断。
系统实时性好、抗干扰能力强。人机接口界面友好、操作方便。
远方中心计算机监控系统为容错设计,不因任何一台机器发生故障而引起系统误操作或降低系统性能。
计算机监控系统采用成熟的、可靠的、标准化的硬件、软件、网络结构和汉化系统。
系统支持在线及离线编程,远程编程维护。
该系统可广泛应用于大、中、小型梯级水电站、水电站群的联合调度和控制。
1.1 性能特点
依据梯级水电站群的水能资源,电网对各电站不同出线的电量需求,各电站水轮发电机组及主要设备的工作状况等都做出详细数据资料,在此基础上,统筹考虑电网需求、经济利益优化等因素,做出实时的发电出力安排,充分发挥上游水库对径流的调节作用,提高整个水电站群的能量效益。
1.2 主要功能
计算机监控系统能实时、准确、有效地完成对梯级电站被控对象的安全监控;数据采集和处理;安全运行监视及事件报警;梯级控制与调节;梯级、站级自动发电控制(AGC);自动电压控制(AVC);远程控制、调节和省中调(梯调、网调)调度的控制、调节;运行参数统计记录与生产管理;全梯级发电与输送电量、损耗电量平衡分析;系统自诊断与冗余切换;软件开发与维护;梯级联合经济调度控制(EDC);网络信息安全防护。
1.3 特点
(1)开放式系统。
该调度系统实现了软件、硬件、数据及用户交互方式等各方面的标准化接口,在系统上考虑到了MIS网、负荷控制、模拟盘、卫星钟外接设备,能方便地与其它系统集成,成为一个贯穿于整个梯级电站的大系统。
(2)分布式系统。
该调度系统采用了符合现代开放式系统标准的可扩充、分布式体系结构来取代传统的集中式系统,SCADA工作可以在不同的机器上协调进行,有效地降低了网络中各工作站的负荷。将整个网络作为一个多CPU的计算机系统,通过任务管理器合理地分配网络计算资源,管理系统中各模块的协调运行,监视网络站点的各个进程和线程,动态挂接模块,纠正局部模块的异常运行状态,从而在整体上提高系统的运行效率和可靠性。
(3)智能通信处理装置。
为提高整个系统的安全性、可靠性,提高系统运行速度,采用了模块独立的通信处理装置。该装置采用智能化设计,提供高的运算精度和可靠性,接口界面友好,中心频率、波特率均可根据需要调节。
(4)采用WINDOWSNT网络操作系统。
采用了跨平台的WINDOWSNT网络操作系统,既可以在服务器和工作站(可采用CICS或RISC技术)上运行,又可以在微机平台上运行。这种设计方案保护了用户的投资,不受平台限制,满足开放式系统的基本要求。
(5)通用完备的数据库管理系统。
SCADA/EMS/DMS系统是多模块、网络分布的计算环境,要求系统的数据库能够提供开放、统一的数据访问,而且SCADA/EMS/DMS系统对输入数据的准确度又有较高的要求;随着系统所需数据量的急剧增加,数据库必须能够实现大容量的数据存储和高速访问。采用开放的数据库连接标准(ODBC),用户可任选ORACLE、SYBASE、SQLSERVER等商用数据库,支持工业标准的SQL数据库查询语言,实现了网络范围内数据访问的透明性。
只要在数据库管理系统的系统基本参数中将系统中各种参数的容量加以修改,就可以轻松地扩充或减少系统的容量,且修改后,系统以前的参数自动调整,不须做任何修改。
(6)彻底的C/S(客户/服务器)体系结构。
C/S体系结构与NOVELL网络的资源共享模式有着本质的区别,在资源共享模式下,局域网中使用工作站的资源来运行所有的应用程序,服务器只是用来存放数据和程序,服务器的处理能力未能很好地发挥。在C/S模式下,任务是共同运行在客户和服务器上,这样用户得到的就不只是工作站的性能,而是工作站加服务器的性能。
在远动系统中,SQLSERVER运行于主、备后台机上,负责远动系统的数据存储及管理,如果配置高性能的后台机及相对便宜的工作站,通过客户/服务器两端功能的合理分布,在不增加总投资的情况下,可以提高远动计算机系统的总体性能。这种模式能减少在网络上传输的数据量,在远动实时数据量大的情况,可极大地减轻网络负担,有助于整个系统的稳定运行。
(7)安全机制。
系统提供了多级权限,对各级权限进行了严格的等级区分,各级用户有自己不同的权限,根据自己的权限进行相应的操作,保证了系统安全可靠地运行和参数数据库的安全。
(8)面向对象的技术。
该电力调度系统采用面向对象的思想和技术,使升级和集成更加自然和平滑,模块性更好,便于扩充和维护。
(9)多媒体技术。
该调度系统能处理字符、图像和声音等各种多媒体信息,使整个系统能以各种有声有色的信息同用户交互。
2 系统结构及硬件功能
2.1 系统结构
系统结构见图1。
2.2 硬件功能
2.2.1 网络设备
集控层配置3套接入交换机(交换机采用导轨式环网型,2个单模百兆光口,传输距离40km,8个电口),3套光口分别接入日鲁库电站、中古电站、汤古沟电站环网,3套光口均接入核心交换机,实现了集控中心与梯级电站的环形网络结构。集控中心的通信计算机同时接收梯级电站的实时数据,并且发送集控中心的控制要求。
2.2.2 SCADA/AGC/AVC服务器(双冗余配置)
SCADA服务器接收计算机通信服务器和其它服务器传送的数据,维持一个完整的实时数据库(监控系统数据库的SCADA部分)。服务器还完成开关量报警处理、模拟量越限检查、数据库数据的指定计算、实时数据传播到其服务器和工作站等任务。其它节点上的数据库分区,依赖于网络通信程序,保持各个节点上数据库的一致性。
2.2.3 历史数据服务器(双冗余配置)
每台服务器具备足够大的硬盘容量,以保证足够的保存时间。二台相同的历史数据服务器按热备用方式运行,存储相同的历史数据库。
2.2.4 操作员工作站
值班员工作站的功能包括图形显示、定值设定及变更工作方式等。运行值班人员通过彩色液晶显示器可以对电站的生产、设备运行做实时监视,取得所需的各种信息。电站所有的操作控制都可以通过鼠标器及键盘实现。
2.2.5 工程师/培训工作站
工程师/培训工作站主要用于系统维护和管理人员修改系统参数、定值,增加和修改数据库、画面和报表,实现对全厂各设备的仿真操作以及对运行人员的培训,并完成保护信息管理工作站的功能。
2.2.6 ON-CALL、语音报警工作站
ON-CALL功能主要通过1台ON-CALL工作站完成。其主要完成语音/电话报警、电话查询、事故自动寻呼(ON-CALL)及手机短信报警等功能。
3 系统软件
3.1 操作系统
操作系统具备进程管理(包括批处理、分时及实时进程管理)、进程间的同步或异步通信、虚拟内存管理及内存保护、中断处理和I/O管理服务、事件驱动、多线程多队列管理、资源分配控制、文件管理、共享进程库支持、动态链接、应用编程接口等功能。
3.2 网络软件
网络软件支持灵活的结构、国际通用网络通信协议(ISO/OSI、TCP/IP、TASE.2等)、局域网通信、远程数据通信、异种网络互联等功能;能实现远程调用、终端服务、打印服务、窗口服务、图形服务、网络文件共享等应用;具有严密可靠的网络安全保护措施。
3.3 图形用户接口(GUI)
提供遵循X-Window和OSF/Motif标准的图形用户接口,并满足如下要求:所选择的GUI对每种平台保持不变的应用编程接口(API),以实现从一种平台到另一种平台迅速而方便的移植。
3.4 程序设计语言
程序设计语言(C/C++、Java等高级语言)是来自厂家的标准版本。
3.5 支持软件
支持软件包括网络通信系统、进程管理系统、人机交互系统和数据库管理系统等。
4 监控系统技术指标
4.1 容量指标
(1)系统可接入电站个数≥10个。
(2)数据库规模:数据库存放模拟量、数字量、控制量、调节量、虚拟量等,总容量不少于200000。
(3)参加AGC机组:30个对象。
(4)历史数据库的历史数据至少在线保存2年。
4.2 实时性指标
(1)以对SCADA数据库的访问速率作为实时数据库实时性能的度量标准,访问方法为对任意数据的读或写。SCADA数据库的访问速率≥50000次/s。
(2)从模拟量越限、状态量变位到相应告警动作发出的时间≤5s。
(3)对画面显示,其实时性指标为:调任何画面,其响应时间≤1s;全系统扫描时间≤10s;画面上实时数据采用变化刷新,周期为2～10s可调;时钟数据的刷新周期为1s。
(4)AGC的实时性:计算执行周期3～30s可调;每次计算时间≤3s。
4.3 系统时间精度
(1)系统时钟的精度:±1×10-6s。
(2)系统时间与标准时间误差:≤1ms/d(不累计)。
4.4 SOE时间分辨率
站间:≤10ms。
实时数据处理指标:遥测量死区最小整定值为额定值的0.5%～1%(可调);主站对遥信量、遥控量和遥调量处理的正确率为100%。
4.5 可维修性
可维修性参数平均修复时间0.5h,设备具有自诊断和故障寻找程序,按照现场可更换部件水平确定故障位置。
4.6 系统安全性
(1)操作安全性:对系统每一功能提供校核,发现有误时及时报警并撤消命令;当操作有误时,能自动和手动禁止,并报警;对任何自动和手动操作做存储记录和进行提示指导。
(2)通信安全性:系统设计保证信息传送中的错误不会导致系统关键性故障;集控中心监控系统与电站计算机监控系统级的通信包括控制信息时,对响应有效信息或没有响应有效信息有明确肯定的指示;当通信失败时,重复通信3次并发出报警信号;当个别通道超过重发极限时,发出报警。
(3)硬件、软件和固件设计安全:有电源故障保护和自动重新启动;能预置初始状态和重新预置;具有自检查能力,检出故障时能自动报警;设备故障能自动切除或切换并能自动报警;系统中任何单个元件的故障不会造成设备误动。
(4)系统部署病毒防护系统,保证病毒特征码及时、全面的更新。
5 位置选择比较
集控中心的选址对整个网络的配置有直接影响。
5.1 选址中古电站
将集控中心的位置选择在中古电站旁管理站内的原因是公司的整个行政管理部门都设置在中古电站旁管理站内。集控中心距离日鲁库电站和汤古沟电站较近,便于公司对全部3个电站设备运行状况的了解和监控。但由于汤古沟电站是电网的接入点,所以汤古沟电站需要将数据重新发送至中古电站旁管理站内的集控中心进行汇总,这样在就需要增加一套由汤古沟电站转发数据的硬件设备,对投资有一定增加。
5.2 选址汤古沟电站
如将集控中心的位置选择在汤古沟电站,由于汤古沟电站作为电网接入点,所有的数据都要在汤古沟电站进行汇总,在网络层次上传输数据明确,对投资有一定降低。但由于公司行政管理部门都集中在中古电站旁管理站内,集控中心距离日鲁库电站较远,不便于公司对全部3个电站设备运行状况的了解和监控。
6 结语
从便于公司对全部3个电站设备运行状况的了解和监控考虑,集控中心调度系统的位置宜选择在中古电站旁管理站内。
该水电站集控中心调度系统,不仅能实现远程集控、统一运营的新生产模式,还能通过建设集控自动化系统、流域水情自动测报系统和通信系统,实时、准确、可靠地完成对所属电站的安全监控,可有效提高梯级水电站群的综合管理水平,发挥水电站群联合优化调度优势,实现发电量最大化、发电收益最大化、蓄能最大化、调峰能力最大化、耗水量最小化等目标。
参考文献
[1]四川省凡永工程设计有限公司.四川省甘孜州九龙县日鲁库、中古、汤古沟水电站初步设计报告[R].成都:四川省凡永工程设计有限公司,2007
[2]许建安.中小型水电站电气设计手册[M].北京:中国水利水电出版社,2007
选煤厂配电及集控系统探讨 篇2
关键词：供配电；信息化；集控；自动化
依据选煤厂设计规范，对整个选煤厂的供电、配电、照明、防雷和接地、控制、自动化、通信等的设计和建设都进行了规范，但这些也只是在设计高度上对选煤厂建设所规定的框架，具体细化各项目因地制宜进行考虑，本文仅从实际使用角度对选煤厂供配电及PLC集控系统的设计和建设提出一些建议，以供参考。
1 选煤厂供配电系统
选煤厂中变压器最好采用干式变压器，方便生产运行期间检查及检修；中心选煤厂设置高压变配电所，矿井选煤厂高压电可引自矿井变配电所，然后作为各配电室双回供电电源；双回路供电即可保证选煤厂用电安全，可提高供用电灵活性。
作为选煤厂供配电的主体，380V配电柜供电电流最大，设备启停次数多，维修频率最高，出现问题最多，设计时除受到场地限制，应尽量避免采用GCK、GCS、MNS系列抽屉式配电柜，抽屉式配电柜在后期使用过程中优点是出现故障后更换方便，节约故障处理时间，但缺点是故障检查是需要将抽屉抽出，在此过程中抽屉已经断电，给元器件检查带来很大不便，考虑到电气故障一般处理时间较短，同时选煤厂工艺流程中煤仓的存在使得对故障处理时间要求不是很严格，所以选煤厂最好配套采用GGD系列开关柜，方便后期检修和配电柜除尘工作，充分发挥GGD柜机构合理、维护方便、防护性能好、分断能力高、容量大、动稳定性强、电气方案适用性广的优点；GGD柜缺点是回路少，占地面积大，不能与计算机联络等，但在场地及资金允许的条件下，可适当增加备用回路进行弥补，且随着现代设备集控技术的发展，GGD柜已经完美适用于集控系统，特别是对于选煤厂技术更新的集控改造工程更是优势明显。
2 PLC集中控制系统
目前，随着选煤工艺设备的不断革新和自动化技术的发展，PLC集中控制技术已经在各类工业生产现场得到广泛的应用，特别是中大型选煤厂煤流设备多，工艺流程复杂，设备及工艺参数的PLC集中控制已经普及，配套合适的上位机组态软件，大大提高了选煤厂设备控制的自动化程度和工艺参数调节准确性。
选煤厂原煤准备、洗煤、储装运三大核心生产车间，每一生产车间功能相对独立，其车间设备的控制及参数调节应自成体系，配电系统互相有一点的独立性，目的是防止某一车间工艺设备及配电系统的停电检修给其他车间的正常运行带来不利影响，所以各配电室设备启停都应有独立的带有CPU的PLC来进行控制。
对于原煤准备系统，中心选煤厂和矿区选煤厂是有所区别的。矿区选煤厂的原煤准备系统的运行可靠性将直接影响矿井提升运行，对煤矿正常生产影响很大，所以在其设备集中控制系统设计及改造时应考虑控制冗余，以提升运行可靠性，以设备PLC集中控制与设备故障就地控制互为冗余，就地控制不通过PLC，这样就可以在PLC系统运行出现故障时采用就地控制，减少对矿井提升影响时间。不管是一條、两条或多条原煤准备工艺流程，每条具备独立功能的工艺流程都应设置单独配电室及集控PLC，每个配电室的集中控制设备都应配置独立CPU，以实现控制逻辑就地存储，减少多流程间的故障干扰。平级CPU间实现网络通信互联，实现一套上位机对多条原煤流程的控制，考虑系统运行安全，应至少设置一套冗余上位机。
选煤车间参控设备及调节参数较多，工艺流程复杂，特别是密度调节，重介质悬浮液的调配精度直接影响精煤产品质量，必须实现密度控制自动化。选煤车间的密度控制通常与设备启停控制整合在同一台套PLC中，上位机操作亦合并为一，也可考虑选煤厂的实际情况将密度控制单独分开设置。以西门子300PLC为例，通常采用PLC自带PID控制单元来实现对重介悬浮液的密度检测和调节补加水动作，相应PID参数可根据现场实际情况进行微调，以缩短调节反应时间，提高灵敏度，此参数一经整定，不可随意更改；选煤车间设备较多，形式多样，一般设置一套带CPU的PLC主站，多套设置于配电室的通过DP总线通信的分站，程序存储于主站CPU中，分站一般不保存程序。选煤车间现场一般设备控制箱最好采用按钮盒形式，防锈且简单；控制复杂设备的现场控制箱位于潮湿场所最好采用不锈钢外壳，防止生锈失效。选煤车间卫生工作量大，用水冲洗设备、墙壁、地面较多，车间内部所有易受水侵害的控制箱、控制柜、按钮盒应做好防水措施，所有电器设备进出线应做好防水封堵措施。
全厂集控系统的配置架构在很大程度上影响各车间设备能否正常运行，通常可在原煤准备车间、洗煤车间、储运车间等各车间之间设置光纤通信环网，以满足通信的稳定可靠要求，各个PLC之间的联系通信可通过网络模块配合交换机实现，这样系统后期扩展较容易；交换机应选用大品牌、高速交换机，否则可能会出现不期望的数据通信拥塞、丢包现象，造成信号失真；选煤厂全厂可以设置一处调度室，配置两台集控上位机，一用一备，整合原煤、洗煤、储运等所有参控设备，实现对所有设备的上位机集中控制；矿区型选煤厂也可根据矿井需要将原煤准备系统单独设置调度室，同样密度控制系统也可根据实际需要单独设立密控室，趋势上应该采用第一种方案比较合理，符合高产高效选煤厂的要求。集控系统应自成体系，防止与其他网络系统连接，否则有可能遭遇病毒攻击，造成系统瘫痪，如果存在不可避免的外在联系，应在系统间设置硬件防火墙。
无论是对选煤厂配电系统还是集中控制系统的施工中，抑或是对选煤厂的后期改造过程中，都应对所有线路、接头及端子做出明显且永久的详细标记，电缆按规定挂标牌，特别是在选煤厂改造过程中，这是以往我们很容易忽视掉的一个小问题，其实这恰恰是一个很大的隐患，会对以后的检修带来很大的麻烦，应该引起足够重视。如何构建一个结构简单、稳定可靠、控制灵活的选煤厂配电及集控系统，是我们在实际工作中一直在思考的问题，一套设计合理、改造得当的选煤厂配电及集控系统，应该是考虑实际生产及检修需要的，更应该是立足当前、考虑长远的，系统具有很好的扩展性及兼容性、安全性和较低的故障率，过于花哨和复杂的系统特别是频繁改造的选煤厂，将会给后期正常可靠运行埋下隐患的种子，我们更加期待的是一个简单且高效的现代化选煤厂。
参考文献：
调度集控系统 篇3
1 广州调度集控系统特点
广州地区电网使用的2套调度集控一体化系统有许多新的特点。
1.1 调度与集控的一体化架构
在传统的EMS调度主站系统基础上加入了集控的元素，通过调度数据网的扩展，将系统的终端延伸到集控中心。调度集控一体化的优势在于电网信息的完全统一使用和维护，有利于调度与变电运行的集约化，更加适应复杂化程度越来越高的电网结构。调度与集控用户群的增加并非简单的数量上增加，而是电网监控职能与管理体系元素的增加。例如，广州地区调度员关心的为主网系统的情况;而监控中心、巡检中心这些集控点值班员关心的是某个站内设备的情况。不同信息送到不同的用户界面，这就是调度与集控的一体化的基础，信息分流。广州调度集控系统架构简图如图1所示。
1.2 双调度集控系统基于国际标准的信息交换
双调度集控系统基于国际标准的信息交换在广州地区调度已经实现。广州电网主备调度集控系统信息交换的实现主要包括3个方面：数据库信息、图形、图模对应关系。
2套调度集控系统信息交换流程参见图2。
1.2.1 数据库信息的交换
数据库信息的交换主要使用基于通用信息模型CIM(Common Information Model)标准的可扩展标记语言XML(eXtensible Markup Language)文件进行数据交换[1]。CIM定义了EMS信息模型中几乎所有的主要对象以及这些对象的公共类、属性和它们之间的关系，覆盖各个应用的面向对象的电力系统模型。为了保证良好的可控性与校验功能，数据的交换是异步且全模型方式实现的。全模型导入的导入方式是通过比较新旧2个CIMXML文件之间的差别，并根据此差别来更新数据库中的模型。采用CIM/XML格式作为模型交互的标准格式，可以实现不同系统之间模型数据交互。
1.2.2 图形交换
图形交换，指的是将外系统提供的符合规范的可缩放矢量图形SVG(Scalable Vector Graphics)文件转换成本系统平台内部格式(见文献2的描述)。
1.2.3 图模对应关系交换
图模对应关系的交换主要包括厂站一次接线图及图形内所有图元。所有图元自动链接数据库，不应出现错误链接或者无链接的情况。厂站一次接线图连接准确无误差。热区调用的大小、位置、调用属性(包括调用界面及程序)不丢失。
在广州主备调度集控系统基于国际标准的信息交换中也面临着一些问题。由于工程开始有某些特别的需求，在2套调度集控系统中，设备名称不是按照某种规范进行录入的。虽然实际设备名称规范基本是按照电力行业调度规程制定的，设备名称是由用户在生成和维护系统时确保的，系统也不会对名称进行任何的限制。
在长期的运营过程中，由于设备不断的增添、删除和无统一的命名规则，导致SCADA数据具有一定的随意性[3]。2套系统设备名称的不统一必然带来基于国际标准的信息交换的混乱，即使采用映射表的方式转换效果也不是很好。在大量的设备中，是否所有的设备名称都完全符合想象中的映射规则很难保证。系统曾经尝试进行名称映射，涉及了80多条转换规则，花费了大量的时间实现后发现还有20%～30%的设备无法匹配，证明采用映射表的方式纯粹是加大了维护工作量。国内外每一套EMS系统都有自己的特点，数据的结构与内容拥有自己相应的规则，如果无论在哪个系统上进行建模，都考虑另一个系统如何命名，这很可能导致这种双系统配置模式无法发挥各套系统的特长。要实现完全免维护的数据交换，只能局限于使用系统的基本功能，所以对于被导入模型数据和图形的系统，还是作为应急备用系统比较合适。
1.3 继电保护信息系统的集成
继电保护信息系统是一个继电保护运行管理系统，同时又是一个辅助分析和辅助决策系统。调度集控一体化系统信号的采集不局限于变电站的硬接点信号，还包括微机保护的配置与报警信息。调度集控一体化系统利用南方电网103规约从保护子站读取保护装置的具体配置和定值。保护子站实时地向主站传递保护装置的报警信息，这样保护动作信息可以实时地反映在调度集控一体化系统的告警窗。保护信号、录波文件又由调度集控系统传递到保护信息分析应用平台进行更加专业细致的分析。系统可以实现对电网的在线仿真和分析，在调度员培训仿真DTS(Dispatcher Training Simulator)系统应用中集成了继电保护信息后将更加真实的电网场景反映给电网运行人员，为电网运行人员提供宝贵的电网实操作经验。继电保护仿真对DTS模拟系统在事故情况下的继电保护装置动作及运行情况有着重要的意义[3,4,5,6]。广州继电保护信息系统构架图见图3。
1.4 可视化功能模块集成
利用可视化技术，可以实现文献[7]中提到的“动用人类各种感官，实现人和计算机的全面沟通”。可视化功能是运用计算机图形学或者一般图形学的原理和方法，将科学与工程计算等产生的大规模数据转化为图形、图像，以直观的形式表示出来。使用OpenGL技术的可视化功能已经无缝嵌入广州调度集控系统，主要为三维等值线/面的使用。
实现等值线或等值面的关键是用空间插值算法建立数学模型，然后进行着色。电力系统可视化运行数据的过程包括4个步骤：过滤、映射、绘制、反馈[8]。在广州调度集控系统可视化模块中主要使用了克里金插值法(Kirging)和反距离加权插值法(Inverse Distance to Power)。等值线主要包括母线等值线、线路等值线等。母线等值线主要是沿着母线图形的中心点，按照母线的数据和给出的着色范围进行填充着色。例如，采用冷暖色作为着色范围，电压越高的母线颜色越接近暖色，电压越低的地方越接近冷色，这样在网络母线电压图上就可以直观地观察电压分布情况。线路等值线主要是按照线路潮流的数据和给出的着色范围进行填充着色。同样的道理，线路的负荷轻重可以非常直观地观察。如果想对区域的潮流或者电压分布更加直观了解，可以将等值面用3D视图的方式显示出来。具备可视化功能的电网电压色温图可以直观且快速地让电网运行人员了解电网的电压现状。
1.5 双热系统的配置
冗余系统的技术方案取决于空间、目的、功能、技术要求、通信要求、维护量、费用等，而双热系统的配置与网络安全分区配置可以提高系统可靠性[9]。电力自动化网架的庞大与复杂导致数据采集问题的发生难以杜绝，双热系统的配置比主备系统配置更加能够满足大型地区调度对EMS高可靠性的需求;而横向隔离装置、纵向加密认证网关、安全拨号网关的广泛使用和合理布局提高EMS的网络安全;独立的网络监控系统为EMS系统的底层稳定性提供了保障。
由于双系统共用交换机来节省成本和减低网络复杂性的方式比较受欢迎，但是需要注意许多复杂结构网络的问题。广州调度集控系统主要网络架构参见图4。
1.5.1 选择2层还是3层网络架构问题
一般超过20多个网络交换设备的网络系统建议选择3层结构，否则容易使信息经过2个交换机时，有可能不断恶性循环而产生广播，出现严重的广播风暴，造成系统瘫痪。对于广州这样的大型调度集控系统，由于引入了分布广泛的大量的集控交换机与工作站。整个广州调度集控系统有近80个网络设备。第2层交换暴露出弱点：对广播风暴、异种网络互连、安全性控制等不能有效解决，所以整个广州调度集控熟数据网络构架宜采用3层的网络交换结构。
1.5.2 选择快速生成树协议还是生成树协议问题
生成树协议的主要功能有2个。
a.在利用生成树算法、在以太网络中，创建一个以某台交换机的某个端口为根的生成树，避免环路。
b.在以太网络拓扑发生变化时，通过生成树协议达到收敛保护的目的。
如果当前的网络包含了很多在交换机之间的第2层的连接，特别是如果在做许多的虚拟局域网VLAN(Virtual Local Area Network)聚合，就要认真考虑快速生成树协议，这有助于改善交换机失效后的恢复时间。根据对定时器的设置情况，恢复时间可以是3～60 s，如果不需要定时器调整(timer-tweaking)，恢复时间只需100～300 ms。
1.5.3 选择RIP协议还是OSPF协议问题
相比选路信息协议RIP(Routing Information Protocol)而言，开放最短路径优先协议OSPF(Open Shortest Path First)更适合用于大型网络，主要体现在OSPF没有跳数的限制，支持可变长子网掩码VLSM(Variable-Length Subnet Mask);使用组播发送链路状态更新，在链路状态变化时使用触发更新，提高了带宽的利用率，收敛速度快且具有认证功能。
2 应用过程中出现的问题
2.1 集控工作站资源释放问题
广州调度集控系统原先使用debian3.1版本的linux作为DF8003的集控工作站。在使用过程中发现由于Xfree86占用太多资源而造成集控工作站图形界面速度慢甚至死机的情况。据调查，其他地区调度也存在linux系统启动界面达到一定程度时，容易出现X-Window资源不足的问题[10]。debian3.1使用XFree86作为其X-Window系统的其中一个实现，但第三方程序开发容易造成资源无法正确释放，出现系统速度逐渐减慢的情况。当前较新的debian4.0与redhat4.0企业版已经没有使用Xfree86的x-sever，而是用新的XFree86 4.4 RC2版本，或者称作XOrg的X-Window系统，经过测试后发现XOrg较好地解决了这个资源无法释放的问题。
2.2 系统稳定性
系统稳定性主要包含系统程序稳定性与数据库稳定性。系统程序的稳定性问题常见的是数组溢出和程序逻辑的错误，只有靠严格的测试与版本管理才能够杜绝这种错误发生。国内厂家最常见的数据库稳定性问题在于对边界问题的考虑不够周到。在广州调度集控系统中常发生由于某种类型的记录数目超过了数据库规定的最大限制而发生的系统稳定性问题，这样的类似问题应做到预先考虑，在数据表的记录达到90%或者其他一个特定的比例时应该发出报警，避免问题的发生。对于数据库与程序数组的规划要考虑到电网的容量与规划，这样可以有效提高系统的稳定性。
2.3 原始数据的准确性
“8·14”美加大停电的事故中，不准确的数据输入到中西部独立输电系统运营者MISO(Midwest Independent System Operator)的状态估计软件中，第一能源公司FE(First Energy)控制室内告警和记录系统失效，几个FE的远程测控终端RTU(Remote Termina Unit)故障，直至FE的EMS/SCADA计算机故障。使得FE的调度员失去了EMS/SCADA实时监控电网安全运行的重要(唯一)技术手段。再完美的调度系统，也要以站端自动化的准确数据来源为基础[11]。
3 提高复杂调度集控系统安全性的新方法
目前，调度集控系统在大型城区电网的应用的问题主要集中在系统的容量和功能越来越强大，但是面临的安全风险却越来越大。这样的风险往往是由于系统的复杂化与网络化带来的。在这种形势下，针对复杂地调系统的运行安全要使用新的方法。
3.1 图形的管理发布机制
图形的准确性直接影响到调度集控运行人员的判断。图形状态的划分，即调试态、发布态、完成态的建立保证了调度员、集控员被误导的可能性降到最低;图形的独占功能保证同一时刻内同一幅图形在全系统内只可能被一台工作站打开与编辑，避免了图形维护的交叉。.
3.2 针对遥控安全性设置的安全机制
广州调度集控系统指定了所有遥控操作必须在间隔图内操作，禁止在厂站接线图上进行操作，避免了“走错间隔”情况的发生;遥控需要录入用户口令，并且需要重新录入要遥控的设备编号，很大程度上避免了控错开关的可能性。对于调试进行中的厂站，系统管理员可以关闭整站的遥控。.
3.3 封锁数据库中调试完成站的参数修改权限
数据库内的变电站远动信息表在调试完成后即可将该站所有参数封锁，保证了调试后数据的不可篡改性。
3.4 良好的系统运行环境和快速切换
利用现有的EMS系统数据采集和报警功能，通过EMS系统来监视系统的运行环境。如将UPS的工作状态通过RTU扫描送到EMS系统，当外部电源中断、UPS电池电压过低都会从EMS系统发出报警提示，便于对设备故障进行及时处理[12]。在系统侦测时段中适当选取判定次数和执行间隔的可变间隔的侦听程序方法可缩短故障切换时间[13]。
4 系统发展方向
按照国内大型地区调度的自动化水平，离全面闭环控制的智能调度阶段还有一段距离，但是在多个局部实现闭环控制的调度集控系统目前还是可行的。多个局部实现闭环控制的调度集控系统可以形成基于混成控制系统的构架。混成控制系统以事件处理为核心，通过定义事件将经济运行和安全运行目标统一到一个处理框架内，实现复合目标趋优化控制[14]。要实现这个目标，就要很好地设计EMS应用软件的支撑环境，应用软件对实时、历史、未来和培训的多态支持，以及各应用软件之间的功能整合等问题[15]。以本体论的多智能体为基础的EMS与传统的EMS相比，在系统的开放性上更符合电力系统发展的趋势[16]。在统一平台支撑下，WAMS和EMS的一体化将有利于WAMS和EMS应用功能的进一步扩展[17]。
5 结语
调度集控系统 篇4
目前, 汉中电网共有1个地调自动化系统, 型号为OPEN3000, 3个集控自动化系统型号为DF1800, 以及3个县配调自动化系统。分别有由度中心, 变电处和三县局负责运行和维护工作, 每一套系统都由数据采集和应用软件组成, 并有自己独立的电源系统。其中地调系统接入40个厂站信息, 集控系统接入35站信息。现在的运行模式要求一个站信息分别接入两个系统, 两个系统分别建立各自数据库, 分别进行信号核对, 不同主站系统由不同人员进行同样日常维护, 而且主站系统的基本功能完全一致, 因此先在运行模式设备配置重复, 投资大, 人员维护量增大, 系统相互独立不能互为备用。鉴于上述情况, 如果将调度, 监控、县配调系统功能集中在一套系统, 使用同一套数据库, 按照不同的用户需求设置不同的用户权限, 在不同的地方安装远程终端, 正常情况下两套系统需独立在线运行, 各自承担不同的任务;在一套系统故障情况下, 另一套系统要能快速的接管, 同时承担两套系统的任务。既满足所有系统要求又节约成本, 减少投资, 减轻维护人员工作量, 这种调控一体模式的自动化系统将是未来的发展趋势。
2、调控一体模式的调度集控互为备用系统
(1) 调控一体互为备用模式的前提必须是地调和集控系统独立运行, 两套系统均需按独立运行的技术要求配置, 配置各自的数据采集设备、网络设备、前置服务器、SCAD A服务器、数据库服务器、维护工作站、用户工作站。一套系统可不依赖与另一套系统而独立采集本系统所需的数据, 同时也必须具备独立采集另一套系统所需数据的能力。 (2) 两套系统应采用同一厂家的同一版本软件, 使用相同数据库, 数据能够互相备份。由于调度系统与集控系统面向不同的专业用户, 应用需求和软件功能方面存在一定的差异, 有些集控特色功能调度系统不一定具备或完整, 如信息分层、责任分区、保护信号处理等, 反之亦然。因此, 要求两套系统的实时监控功能范围一致, 并且同样的功能业务逻辑一致、使用方法一致。 (3) 将地调系统与各集控系统通过光纤组成网络相连, 并将各站信号通过数字通道和数据网分别送至地调和集控系统, 考虑到系统维护、监视和管理的方便, 不同通道传送的数据应该是一致的。
3、两种互备模式比较
(1) 方案一:大系统模式。调度系统与集控系统互联为一套大系统运行, 调度与集控实时互备, 任一套系统正常, 即可保证整个大系统的正常运行。两套系统的硬件配置满足独立运行的技术要求, 专线通道一般在调度系统接入, 集控系统一般只需接入网络通道。两套系统主网互联, 做为一套大系统运行。在厂站通道故障的情况下, 只要有一路通道能正常接入任一台前置服务器, 该厂的实时监控不受影响。数据维护相对比较简单方便, 任一侧的修改 (包括模型、图形、参数) 均能自动同步至另一侧, 两套系统的商用数据库保持一致。
两套系统的四台前置服务器按集群方式工作, 每台前置服务器各自承担一部分通道的接入任务。其他服务器按主备方式工作, 大系统中同类服务器只有一台值班, 其他为备用。
在服务器故障的情况下, 只要大系统中同类服务器有一台能正常工作, 系统的正常运行不受影响。在某一侧的所有服务器故障的情况下, 系统的正常运行不受影响。在两套系统的联接中断的情况下, 大系统拆分为两套独立系统运行。由于两套系统的硬件配置均满足独立运行的要求, 因此, 系统的整体运行不受影响。
(2) 方案二:独立模式。调度系统与集控系统互联, 正常情况下两套系统独立运行, 一旦一套系统异常, 另一套系统能接替对方的相应功能, 实现互为备用。两套系统的硬件配置满足独立运行的技术要求, 专线通道一般在调度系统接入, 集控系统一般只需接入网络通道。两套系统主网互联, 正常情况下两套系统独立运行, 一旦一套系统异常, 另一套系统能接替对方的相应功能, 实现互为备用。任一侧的模型、图形、参数的更新可以自动复制至另一侧。两套系统的数据库结构、静态信息 (模、图、参数) 完全一致, 历史数据各自存储。
两套系统独立运行, 相关工作站访问各自系统的服务器, 两套系统间只有系统维护信息及系统心跳信号交换, 无其他数据交换。
(3) 相比较而言, 方案一实现方式简单, 两套系统数据库的数据完全一致, 据维护方便, 系统建设相对容易, 两套系统联接线的数据流量较大, 需要较为可靠的网络连接及较高的网络带宽, 对于网络可靠性要求较高。针对不同的故障范围, 实现了通道、应用、系统多级别的全方位互备, 系统运行可靠性高。
方案二软件实现相对复杂, 系统建设难度相对大一些。两套系统联接线的数据流量较小, 对网络连接的要求相对较低。通道级、前置级的互备一般采用自动方式切换;系统级的互备一般采用手动方式切换。
对于目前现状, 建议采用第一种模式, 实现方法简单, 维护便捷, 互备更加可靠。
4、地调系统升级
要组建调控一体主站系统, 第一步应先将目前OPEN300系统升级, 增加集控系统监控模块, 继电保护模块, 并根据需要增加硬件配置, 使其完全具备集控、县调功能。并将所有厂站信号直接接入地调系统, 增加和修改数据库以及图形界面, 并按区域设置用户权限, 满足各自需求。所有功能满足后, 试运行一个月, 然后逐步将三个集控系统停下来进行改造。
5、几点建议
(1) 目前3个集控系统, 建议先将中心监控系统与地调进行互备, 待技术成熟且运行稳定后再考虑与其他系统进行互备。 (2) 在数据网组建完成后组建独立的继电保护信息主站和子站, 将保护数据完全独立, 简化综自信息, 既可减轻地调系统数据处理负担, 又可以使监控人员对信号的理解和分析处理更加简单明了, 还可以缩短专业人员对保护事件的分析处理时间。 (3) 调控一体模式的调度集控互为备用系统建成后, 系统采用同一厂家的同型号软件, 使用同一数据库, 维护更加简单, 所有主站由应同一批人员进行维护管理, 有利于系统安全和人员的职责划分。
6、结语
调度集控系统 篇5
近年来,流域梯级电站远程集控中心(简称集控中心)[1]在全国各地相继建立, 为电厂的生产管理模式注入了新的活力,“都市水电” 也由梦想变成了现实。 从目前集控中心的建设情况来看,虽然各有差异,但目的相同,都是为了追求企业的最大综合效益[2]。从实际运行效果来看,也是比较成功的。集控中心已经成为流域水力发电企业生产调度的主要手段,但是,仍然存在流域水资源未得到充分利用、流域整体竞争力不强、流域整体调节性能未得到充分发挥等问题[3],因此流域梯级电站实行智能联合调度[4]以及对集控中心进行信息化管理迫在眉睫。
建立集控中心并对其进行信息化可以充分发挥流域水能资源综合效益,综计资料表明,通过对梯级电站进行集中控制,可优化水库长期调度,使发电量增加1.5%~2%。 另一方面,实现梯级电站信息化集中远控,可大幅度降低运行管理费用。 对集控中心进行信息化,实现电站的“无人值班”(少人值守)运行方式,将减少电站现场值班人员的配置及配套设施建设, 从而降低电站运行管理费用[1]。
从20 世纪60、70 年代开始,设计、科研等部门就梯级电站联合调度及优化运行课题,进行了大量的理论探索和工程实践,并取得了丰硕的成果;到80 年代,我国已普遍实行水库及水电站优化调度。 目前,成熟的计算机监控、远程通信技术、遥感传感等技术使大型电站群通过远距离集中控制实现联合运行成为可能。
2流域梯级电站智能联合调度远程集控中心信息化管理构建
2.1 基于CPS的梯级电站智能联合调度信息化管理
在传统电力体制下,机组发电调度由电网公司负责,电网考核企业的主要指标是企业发电设备的安全性、可靠性、稳定性及投运率等。 这就使得企业的中心工作主要围绕发电设备的运行、维修、检修及水工建筑物来开展,形成了以保证电厂设备完好为核心的生产管理体系。 在该体制下,企业的水库调度只能对电网调度及企业生产组织指挥机构起到参谋作用, 而不能发挥决策作用,造成水电企业“重电,轻机,轻管水”[5]的生产管理模式。
梯级电站的远程集控中心智能联合调度信息化管理将对企业原有的生产管理体制进行改革, 企业中心工作不仅局限于保证设备完好,而是追求企业的综合效益最大化;远程流域调度集控中心成为流域开发公司的生产调度控制中心和生产信息中心;整个生产过程如图1 所示:流域调度集控中心首先通过由计算机技术、传感技术、数据库技术、RFID技术、RS技术、通讯技术等构成的信息物理融合系统(CPS)对来水量、发电量以及发电上网量进行准确的预测,将水位、水情、发电量以及用电量传输给智能联合调度系统, 在满足防洪需要和保证综合利用要求的前提下,依据调度规程编制调度计划及控制。
在各个电站发电运行过程中集控中心通过CPS的监控反馈功能从各节点获得流域实时水情水位以及电站运行信息, 并对信息进行解码,利用数据挖掘技术对信息进行分析,通过控制论技术对各物理实体进行实时高效的调整, 以对各节点实行远程智能控制,并将分析结果发送给水文防汛部门、电网调度部门及其他部门,根据“水电互动,方案最优”[5]的调度规则,来做进一步的调度规划。
2.2 基于现代网络及信息技术的流域调度机构信息化管理
对梯级电站进行统一调度管理, 这就要求梯级电站群设置唯一的流域调度指令,对外要统一接受有关部门的调度指令,对内要统一对电站的防洪、发电等进行调度。 各梯级电站通过计算机技术、传感技术、数据库技术以及通信等技术建立与流域调度机构的调度、通信、可视化监控等的网络连接,直接接受流域调度中心的调度命令,调度执行梯级枢纽监控系统。
智能联合梯级调度机构作为企业内一个新兴的职能部门,它的成立也必将改变企业原有的组织结构和电力生产组织管理关系; 同时梯级电站实行智能联合调度的也可能使企业行政管理迈向信息化,形成智能行政管理系统(在此不展开详述)。
2.3 远程集控生产模式信息化管理
梯级电站的远程集中监控和统一管理是梯级电站智能联合调度的实现途径, 只有将各梯级电站的运行状态信息等集中于统一的梯级调度机构, 才能为梯级电站的智能联合调度提供信息基础和决策依据。 梯级电站智能联合调度在远程集控生产模式下,流域调度机构成为了各梯级电站的远程集中控制中心,所有梯级电站调度控制指令均由流域梯级调度机构下达并远程执行,现场仅保留少数值守人员,也即采取“无人值班”或“少人值守”的运行方式。
3总结
先进可靠的梯级调度信息物理融合系统是梯级电站智能联合调度实现的关键,只有建立了完善的水库调度、电力监控、通信、水情自动测报系统等现代化程度高的自动化系统,才能保证远程集控中心信息化的顺利实施。 梯级调度系统作为水电企业的生产调度管理系统,需接入电网调度系统,因此必须符合机电网要求的规程、规范,并且还要满足电网对调度自动化系统的安全性、可靠性、稳定性和时效性的要求;此外梯级调度系统与企业内的生产关系、行政体系也密切相关,必须紧密结合企业生产调度关系,形成梯级电站自动化调度的能力。
摘要：随着信息网络技术的高速发展与广泛应用,人类社会也由工业经济时代步入了网络经济时代,信息发挥着越来越重要的作用,成为了管理的基础、决策的依据,对企业来说已经成为了一种重要的资源,信息化管理也成为水电企业适应市场变化的一个重要战略部署,水电企业调度进行信息化的节奏越来越快,要求也越来越高,文章在智能联合调度的基础上通过对流域梯级电站集控中心进行信息化管理构建,优化了水电企业运载生产、提升了管理水平、增加了企业效益。
关键词：梯级电站,智能联合调度,集控中心,信息化
参考文献
[1]胡浩远,丁杰.对流域梯级电站远程集控中心的几点思考[J].电子世界,2012(20):49-50.
[2]徐刚,夏甜.基于改进与优化调度图的梯级电站联合调度[J].水利水电科技进展,2014(3):44-49.
[3]曾华.马边河流域梯级电站群联合调度探讨[C]//四川、贵州、云南三省水电厂(站)机电设备运行技术研讨会论文集,2010.
[4]羊本勇.地方流域梯级电站联合调度监控系统的实现[J].四川水力发电,2007(5):84-86.
通用输煤集控系统的研制 篇6
1 输煤系统的控制要求
输煤系统在各种不同的场合, 可能有各自具体的特点, 但控制要求的共性很大, 具体如下:设备控制方式分集控自动/集控手动/就地三种可转换方式;设备保护状态分闭锁运行, 解除闭锁保护运行, 可选择。启动流程时逆煤流依次启动设备。停机时, 要求顺煤流方向依次延时停设备。运行中下游设备停机, 上游设备必须闭锁停机。等待处理完故障, 从故障点开始继续顺序启机等。
2 流程控制中的关键技术
2.1 流程状态划分
首先将流程控制做如下定义:多个设备按照固定顺序启动, 按照固定顺序停止, 并在运行中带有闭锁保护的控制方式。由以上的控制要求看, 输煤控制是一种复杂的流程控制, 它含有多种逻辑组合即多个流程, 而且需要在出现故障时能够进行合理的处理。
如果把每个设备看作一个封装好的对象, 这个对象能够对启车命令、停车命令做出响应, 并汇报自身的运行状态的话, 则何时对它发出启/停命令则是控制的关键。基于这种考虑, 流程控制中首先要对流程的不同阶段做出清楚的划分, 做出不同阶段合理过渡, 并做好流程状态的标志。现将流程分为三个状态:流程的启动, 流程运行, 流程结束。
流程的启动阶段:由H M I发出流程启动命令, 且流程中设备没有全部运行的阶段。
流程的运行阶段:流程中设备全部运行的时刻开始, 到发出流程结束命令为止。
流程的结束阶段:由H M I对运行中的流程发出停止命令, 且流程中设备没有全部停机的阶段。
将流程分成不同的阶段 (状态) 后, 对设备的启停时序和对流程状态切换等控制任务就能清晰的描述出来, 如:所有启机的指令只能在流程的启动阶段发, 预告信号只能在流程的启动阶段并且该设备没有启动时发, 出现故障, 应该取消流程启动状态。
2.2 流程状态的实现及功能模块的定义
程序中对流程状态的定义有多种办法, 这里采用线圈的置位复位命令来控制线圈, 处理上更灵活, 更接近计算机的思考模式, 有时复杂问题能够以简单方式解决。现给出Quantum PLC中流程状态的程序实现过程示意, 其中:
CLC01:HMI的流程启动命令, 自保持;
LCQT01:表示流程正处于启/停状态;当没有给出启动某个流程的命令 (CLC01) 或该流程已经启动完毕时 (KCWB01) , LCQT01为0;
KCWB01:表示流程中设备全部运行, 即启动完毕;
TCWB01:表示流程中设备全部停机, 即停车完毕;
fault01为流程故障, 是流程中所有设备的故障总标识, 任何流程中设备的运行状态故障都置该位, 并马上做相应处理。
上述给出LCQT01的编制过程, LCQT01的时序编制后, 各个阶段可表示如下, 流程启动阶段:CLC01 AND LCQT01;流程运行阶段:CLC01 AND LCQT01;流程停止阶段:C L C 0 1 A N D L C Q T 0 1。设备的启动命令在相关流程的启动阶段发出, 设备的停机命令在相关流程的停机阶段发出。
这是一种由框架到具体内容的思路开发, 在一个实践证明安全可行的框架下填充内容, 避免了很多重复的思考和工作, 有效达到快速开发的目的。对于各种不同P L C, 虽然程序语言有差异, 但其功能是相似的, 本系统中使用的功能指令所有P L C均能提供。而且, 各种PLC的开发环境都提供变量名编程, 屏蔽具体的地址, 也可以后导入地址, 这就为该方法通用化提供方便。
通用的输煤系统的功能模块一般包括以下功能模块:流程状态控制模块, 完成上述流程状态的控制;设备控制模块部分, 完成每个设备的各种方式启动、各种方式停机处理, 相似设备较多时可做成子程序模板供调用, 设备在此应封装成具有输入输出接口的对象;给煤量等调节环节;故障、报警等处理, 对流程故障, 设备故障充分考虑、全面定义、合理处理。
2.3 输煤系统功能及应用
安全简便的“一键式”设备启动方式。设备的各种停机故障均有故障锁存显示功能, 可实现语音报警、实时打印。故障信息统一管理, 以便对报警信息进行事故分析, 查找原因。
生产实时监测数据均可存贮于生产实时数据历史数据库中, 可实现历史回显、历史趋势分析进行综合分析。各种HMI软件都能提供软件间的实时通讯功能 (如D D E/O P C等) , 并能提供与关系数据库的连接, 在完成控制功能的基础上, 汇总用户的管理需求, 可与企业联网, 实现管控一体化。
上述思想在某电厂具体应用:受控设备包括胶带机、碎煤机、给煤机等共计近100个设备。控制器采用美国GE公司90-70 PLC, 分布式远程I/O结构采用Geniuns总线, 共计22个远程分站, HMI采用美国Intouch软件。主画面涵盖体现了主上煤系统、辅助上煤系统、储煤系统、塔楼配煤系统的所有设备的运行情况。
3 结语
通用输煤集控系统, 通过对流程阶段的划分使控制任务具体明晰, 多次用于工程的快速开发取得较好效果, 即全面归纳了输煤系统的实际要求, 又缩短了开发周期。该系统应用在多个电厂至今, 运行一直很稳定, 用户反映运行效果良好, 既提高了运行效率和稳定性, 又减轻了工人的劳动强度。
参考文献
[1]詹成军, 丘纪燕.PLC在电厂输煤系统中的应用[J].机械工程与自动化, 2006 (5) :119～121.
集控站远程图像监控系统设计 篇7
关键词：无人值守,图像监控,集控站
电力是国民经济的命脉,是一切经济活动的支柱,但随着国民经济的发展和人民生活水平的提高,电网发展也日新月异,变电站点越来越多,分布也越来越广,相反的是变电运行人员数量增长缓慢,随着时间的延长,矛盾日趋加剧。为此,为实现电网管理的现代化,保证供电系统的安全运行,变电站无人值守被广泛推崇,而集控站建设正是在此背景下应运而生。
集控站的建成,实现了远方变电站的无人化和对其“遥控、遥调、遥测、遥信”的“四遥”功能,但要实现变电站全面的自动化管理,如对变电站现场环境的实时监视,防盗、防火和报警等功能,目前常规的自动化系统还达不到要求。而通过远程图像监控系统不仅可以远程监控设备的运行情况,还能实时获得来自监控现场的报警信息,对可能或已经发生的异常现象及时处理并保存现场的图像资料,从而实现一个重要功能——遥视。
1 许昌供电系统现状及需求
许昌供电公司负责许昌地区5县2区的日常生产和生活供电,自2004年以来,电网较之从前有了大幅度的发展,新增1座500kV、2座220kV和3座110kV变电站,目前辖区拥有500kV变电站1座,220kV变电站5座,110kV变电站19座,供电负荷日趋增多。
随着变电站点的日益增多,生产运行人员的数量呈现日趋不足的趋势,为了实现集中管理,110kV变电站先后全部实现了无人值守,并先后组建了220kV薛坡集控站和220kV付庄集控站,已基本实现了220kV变电站对辖区110kV变电站的集中管理模式和对其的“四遥”即:遥测、遥信、遥调、遥控功能,为电力安全生产提供有效的辅助作用。
但随着变电站改造的进一步深入,“四遥”功能已渐渐跟不上现代化变电站的要求。而在“四遥”的基础上如何增加“遥视”功能、实现对110kV变电站的远程图像集中监控、使领导和集控站值班人员在计算机上实时监控远程变电站设备的运行情况、操作的执行情况、处理突发事件情况以及如何由220kV集控站对110kV变电站的“四遥”转变为“五遥”,使变电站真正实现无人值守和电力系统的现代化管理,在变电站远程集中监控的同时又具备实时监控设备运行状态、预期故障发现、迅速排除故障、记录和处理相关数据等功能?这些难题又成为许昌供电系统集控站建设的需求。
2 图像监控系统设计原理及原则
图像监控系统主要是运用多媒体数字压缩和复用技术,通过摄像机扫描现场图像,利用光电信号转换技术,使图像视频信号转换为数字信号,通过点对点和多点对一点的网络拓扑方式,以现有的光纤信道为传输介质,将远方图像传送到主控制中心以及局监控终端。
3 图像监控系统设计
运程图像监控系统一般由前端系统、传输系统、后端系统三大部分组成。
前端系统:主要完成监控现场音视频信号的采集、数字化、压缩编码、接入红外、烟感等各种开关量报警,接入温湿度等各种模拟量报警,提供警铃、射灯、摄像机云镜控制接口。
传输系统:主要完成多媒体、控制、报警等数据的网络传输。
后端系统:主要完成流媒体数据的解码、存储以及控制、报警、管理等功能,系统应用软件主要体现在后端系统中。(图像监控系统组成图如图1所示)。
由于子站站点多,工程量大,系统建设实行“先子站、后主站、同步联调”的建设原则。两个集控站建设,子站数量多(10个变电站)、范围广、施工量大难度高,因此,子站施工是本次系统建设的关键点。具体施工过程如下。
(1)摄像头的安装
摄像头的位置必须和集控站运行人员协商,科学地考虑带电安全距离和人员施工安全,防止由于高电压带电设备放电带来安全隐患。为了满足较少镜头监视较大范围的要求,合理利用变电站现场条件,将镜头挂接在带云梯的龙门架人字形立柱上,或者挂接在变电站主控楼上,高度一般为10～20m。
(2)布放线缆
缆线主要由电源线、视频线和控制线组成。必须结合现场实际情况进行规范布线,尽量利用现有的电缆沟,避免开挖过多的地面;线缆应该有较强的抗拉和抗磨损能力并做好防水、防火及绝缘处理。
(3)安装设备
设备主要是硬盘录像机,为保证系统的抗干扰和抗雷击能力,应采用通过CE认证的设备,通信接口全部采用光电隔离器件,保证视频电缆传输距离和视频质量,配置视频防雷模块、电源防雷模块和RS-485防雷模块。
(4)系统调试
系统调试包括通道调试和整机调试。应先调试主站至各个子站的E1通道和IP通道,确保所有通道正常后进行整机系统测试,包括每个监控点的遥控、录像及报警联动功能。
4 实施效果分析
220kV薛坡集控站和220kV付庄集控站远程图像监控系统自投运以来,整体情况稳定、图像传输实时、画面清晰、控制快捷可靠,满足设计方案的所有基本功能要求,达到了相应的技术指标。
另外,系统的建成顺利实现了对下属11个110k V变电站的集中控制和管理,运行值班人员通过运用视频监控系统,实现了变电站日常工作监视、报警录像统计、分析,事故图像资料调查等工作,切实提高了变电站的防事故、防误操作、防盗、防火能力,真正意义上实现了主站对子站的“五遥”。薛坡集控站远程图像监控系统图如图2所示。
5 结束语
集控站图像监控系统项目的实施,使220kV变电站达到了“五遥”功能,自动化水平上了一个新的台阶。图像监控系统的远方巡视、远方核查、安防报警和多媒体交互等功能,提高了变电站的防事故、防误操作、防盗、防火能力,使值班人员和相关领导能及时准确地了解无人值班变电站的现场情况,对操作情况进行全过程的监视和核对,对重点区域进行全方位的防盗防火预警,从而降低了无人值班变电站的日常巡视、检修等费用,产生了良好的社会效益和经济效益。运行实践表明远程图像监控系统对变电站的安全运行及防盗、防火等方面起到了非常重要的作用。
参考文献
[1]张飞.视频监控系统在佛山供电局的整合.电力系统通信,2008,(11):50~51
[2]高维忠,李保宪,吴博,韦婷.实时网络视频监控系统在河南电力的应用.电力系统通信,2007,(5):7~9
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[4]傅月利.无人值班变电所中图像监控系统.农村电气化,2008,(9):33~34
井下胶带机集控系统的应用 篇8
1.1 实现胶带运输系统的自动化控制
(1) 可通过皮带的顺序控制, 减少皮带空转, 提高有效的开机率, 减少无功电耗, 降低成本。
(2) 可大量减少看护人员, 相应减少工资投入, 并可充实设备维护检修队伍, 提高维护质量, 减少事故发生, 变发生事故后的被动检修为主动的定期检修, 提高设备的使用率。
(3) 可以保证煤矿的安全生产, 防止胶带打滑、冒烟、纵撕等重大机电事故及人身事故的发生, 改善工作环境, 提高劳动生产率。
(4) 可以有效地保护运输机胶带, 延长胶带的使用寿命, 减少事故停机时间, 提高运输能力, 增加出煤量。
1.2 本次建设范围
被控设备包括:顺槽二台皮带机、顺槽一台皮带机、小强力皮带机。
皮带搭接示意图如下。
2 项目总体目标
井下胶带机集控系统的最终目标为:实现一键流程起、停三条皮带, 达到减员增效、安全生产的最终目标。
3 方案设计
3.1 系统组成
每套单机电控系统具有以下设备:主控制器、控制驱动设备、电源、速度传感器、急停闭锁、语音、跑偏、纵撕、烟雾、堆煤、红外温度、Pt100外壳温度、洒水、相关连接线缆等。
(1) 主控制器:采用KXJ11-660矿用隔爆兼本安型PLC控制箱, 即胶带机现场控制分站, 在胶带机设置一台主控制器。
(2) 就地操作台:采用TH11矿用本安操作台, 用于完成胶带机各个设备的起停, 同时用于显示各个设备的运行状态。
(3) KGS7速度传感器:检测胶带机运行的实时带速。
(4) KHJ-0.02/15急停闭锁:实现胶带输送机沿线紧急停车, 每100米一台, 故障地址自动识别。
(5) KXT22语音信号器:胶带输送机沿线语音通话、语音报警、语音预告, 每200米一台。
(6) KGE28跑偏传感器:检测胶带机跑偏, 每300米一台, 具有故障地址自动识别功能, 跑偏传感器接插即用。
(7) GVY-2K纵撕:检测胶带撕裂, 安装于皮带机尾。
(8) KGN1烟雾传感器:检测胶带机机头驱动滚筒与胶带发生摩擦后冒烟, 每台胶带机设置一台。
(9) 堆煤:检测胶带机机头是否堆煤, 每台胶带机设置一台。
(10) KGW200H红外温度传感器:检测主驱动滚筒温度, 模拟量输出能够实时显示温度值。
(11) GWP150B表面温度传感器:为Pt100, 用于检测设备表面, 每台电机设置一台。
(12) DF20/8洒水:每台胶带机每个主驱动滚筒上设置一台洒水电磁阀, 当皮带产生打滑冒烟或者温度过高时, 自动启动。
3.2 工作方式
井下胶带机集中控制系统有两种控制操作方式, 即于小强力机头对三条皮带进行联机操作和现场单机就地操作方式。小强力机头联机操作方式是本系统的主要操作方式, 现场单机就地操作方式主要用于设备的调试和维护。就地的优先级大于集控。
3.2.1“联机操作”方式
即通过小强力皮带机头现有操作台, 结合操作台大屏幕彩显, 实现选定的流程内工艺设备的自动起、停 (逆煤流启系统、顺煤流停系统) 。在此种方式下, 设备之间的连锁关系可以方便地设定或取消。
3.2.2 现场单机操作
现场每条皮带机头设置有操作台, 实现单台设备的起停控制, 该操作方式主要供单机调试、维护使用。
3.3 控制功能 (在“联机操作”工作模式下)
(1) 起动:将小强力皮带机操作台上工作方式旋钮旋至“联机”档位, 按下‘流程启’按钮, 系统接到起车指令后, 首先以语音方式发起动预警告, 然后按胶带机启动工艺流程按顺序启动各台受控设备, 自动控制皮带运行。
在起动过程中, 如果正在启动的设备发生故障, 则未启动设备不再起动, 起动过程暂停。待查清故障原因后, 由操作人员决定是等待故障排除后继续起动, 还是终止本次流程起动。
(2) 停车:按下‘流程停’按钮, 系统接到停机指令后, 首先停顺槽二台皮带机, 待皮带上煤拉空后, 再顺序停止一台皮带及小强力皮带机。各皮带之间停车时间可方便设定。
(3) 紧急停车:接到紧急停机指令或出现停车保护故障信号后, 同时停三条皮带机。
(4) 连锁控制:三条皮带机之间起停实现互锁, 保证了各皮带之间可能出现的各种情况均能可靠安全的运行生产。
3.4 显示与记录功能
(1) 状态显示:井口集控室及现场控制站上能够动态模拟显示集控系统中每条胶带机相关设备的运行参数, 如:主电机状态、CST状态、给煤机状态、制动闸状态。
(2) 故障指示:井口集控室及现场控制站上能够动态实时显示各胶带机跑偏、闭锁、纵撕、超温、打滑、烟雾、堆煤、洒水、电机故障等故障信号, 对于沿线保护 (如:闭锁、跑偏) 能够自动识别故障位置并进行实时显示。
(3) 模拟量显示:井口集控室及现场控制站上能够动态实时显示闭锁位置、跑偏位置、皮带速度、电机电流、驱动滚筒红外温度等。
(4) 记录和历史查询功能:井口集控室及现场控制站上具有对各类操作、胶带机开停、传感器状态、故障、开机次数统计、运行状态等数据的记录和查询功能。
4 工程实施
为实现安全可靠的联机集控系统, 需要铺设光缆, 将三条皮带机的集控系统接入井下工业环网, 实现其联网及数据交互传输。
4.1 以太网通讯
要实现三条皮带机联机控制, 首先需要三条皮带机的集控系统能够实现数据交互, 这样才能可靠的实现最终要求。因此, 本次系统第一步也是最重要的一个环节, 就是三条皮带机控制系统的PLC之间实现通讯。
(1) 在STEP7中新建一个项目, 分别插入原有三条皮带机的程序站, 注意硬件组态时确保三个站在同一以太网网段;
(2) 在SIMATIC Manager画面下选择“组态网络”, NET Pro会根据当前的网络组态情况自动生成网络组态画面, 在弹出的对话框中, 选择“xspd”站的315-2PN/DP, 右键选择“插入新的连接”,
在弹出的对话框中显示可与之建立连接的站 (例如yt_1、et_2) , 选择连接类型为S7连接, 点击OK后会出现属性对话框, 勾选“建立主动连接”, 同时记住本地ID, 此ID作为后续模块标识。
4.2 集控流程编写
建立皮带集中控制的关键点在于滤清集控流程, 本项目集控流程复杂, 前后闭锁关系较多, 因此, 编程时采用了分块多段编程方式, 将每一个环节单独分开, 确保流程清晰, 闭锁关系明确。
4.2.1 通讯连接
将小强力皮带PLC作为控制主站, 所有集控流程在此PLC内执行, 利用以太网通讯将控制命令分别向第二、第三级控制分站发送。
这里要强调的是以太网通讯是整个流程控制能够顺利执行的关键点, 各主分站之间的通讯是否正常, 建立以太网通讯的光纤是否可靠, 都将直接影响到集控流程可靠运行。
4.2.2 闭锁关系确立
前后皮带之间的闭锁关系, 利用前后级皮带的电机运行状态及变频状态来进行双重关联, 确保可靠运行。
关于变频器与PLC之间的连接, 有两种方:RS485通讯和硬接线控制, 在本项目中, 为了尽可能避免干扰或其他不确定因素引起通讯失败, 故采用了硬接线方式, 将变频器内控制点及反馈点 (运行状态、故障等) 之间接入PLC的I/O接口。
4.2.3 故障停车
关于流程运行时故障停车, 涉及多种方式, 举例说:当第一级皮带 (小强力) 故障停车时, 为确保皮带机头不堆煤, 主站立即向第二级、第三级皮带同时发送故障命令, 后两级分站接收到故障命令及时停车, 确保不产生机头堆煤;当第二级皮带 (顺槽一台) 故障停车, 该皮带PLC仅向第三级分站 (顺槽三台) 发出故障命令, 第三台及时停车, 而此时主站 (小强力) 无须停车且可正常运行。
故障停车能够可靠执行是整个集控流程非常重要的一个环节, 一旦这一环节出错, 整个流程将不能可靠运行, 因此, 在编写程序过程中, 必须结合实际情况, 重复且多次试运行, 将所有可能发生的情况都考虑在内。
4.3 系统调试
在编写完程序之后, 为了可靠运行系统, 需进行严格的系统整体调试。
系统调试的过程就是发现并解决问题的过程, 将调试用电脑连接主站PLC, 并在线监测程序, 在皮带机头各放人员一名, 保持通讯。调试程序应该注意方法, 通常由简入难, 逐步进行。