分析電氣自動化在電氣工程中的應用 電氣工程及其自動化自考

發布時間:2019-08-28 01:30:11 來源: 判裁文書 點擊:

  摘要:隨著電子信息技術的發展,電氣工程及其自動化已融于生產和社會生活的各個領域,本文以陸家嘴正大廣場為實例,簡述變電站綜合自動化系統及變電站計算機監控系統的應用,并探究電氣自動化技術的創新應用與管理。
  關鍵詞:電氣自動化;電氣工程;應用
  中圖分類號:F470.6 文獻標識碼:A
  引言:電氣自動化的專業全稱一般為電氣工程及其自動化,其應用范圍廣泛,小到電氣開關的設計,大到科技航天的研究。電力的發展是促進生產和提高人們生活水平的重要物質基礎,隨著電力應用的不斷發展和深化,新時代背景下的電氣自動化進程成了人民生活現代化的重要標志。
  1.正大廣場實例概況
  正大廣場位于浦東陸家嘴金融貿易區,左靠金茂大廈,右鄰東方明珠,與外灘隔江相望,屬于上海市形象工程。作為智能型大廈,其變電站尤其需要一個完善的監控系統,以實現對整座大廈輸配電系統的科學管理和完全保護。
  2.變電站綜合自動化系統概述
  變電站是電力系統中的一個重要環節,它的運行情況直接影響到電力系統的可靠、經濟運行。而一個變電站運行情況的優劣,在很大程度上取決于其二次設備的工作性能。
  變電站自動化系統就是將變電站的二次設備(包括控制、信號、測量、保護,自動裝置及遠動裝置等),利用計算機技術和現代通信技術,經過功能組合和優化設計,對變電站實現自動監視、測量、保護,控制和協調的一種綜合性的自動化系統。由于它可以收集較齊全的數據和信息,且有計算機高速計算能力和判斷功能,可以很方便地監測和控制變電站內各種設備的運行及操作,為變電站安全可靠經濟合理運行和提高變電站自動化水平提供了現代化手段和技術保證。
  3.計算機監控系統的網絡結構
  正大廣場變電站采用了多目標、多任務的分層分布式計算機監控與保護一體化綜合系統,具有靈活的通信結構和遠方執行功能。整個系統配置了符合開放標準的計算機軟硬件平臺,如標準的Client/Sever模式,即Client/Sever之間按照EthernetDDE格式和接口進行動態數據交換;系統的歷史數據庫具有相當的開放性,信息系統可以通過ODBC來訪問,也可以通過TCP/IP標準網絡通信協議傳送到其它系統中。
  整個變電站監控系統的網絡結構分為二層(如圖1所示),第一層為服務器、工控機和PLC所組成的WindowsNT網,采用工業以太網總線。作為整個變電站的人機交換界面,它要完成對站內被控設備的監視、控制和操作,實現信息的集中和管理;第二層為現場綜合測量于微機保護裝置等,它們分別安裝在各高、低壓開關柜中,完成各自保護、開關柜內的信號及測量電量的采集功能。這些現場設備與各站點之間采用屏蔽雙絞線連接,由于正大廣場在地理位置上分為東、西、中三個區,且3個分區工作站之間的距離較長,所以為保證整個系統的信息傳輸效率和實時性要求,開發時采用了帶有光纖轉換器的通信光纖來實現各個分區之間的網絡連接。綜合裝置安裝在開關柜上,這就使得所有的測量、報警、跳閘等信號均在就地裝置內處理成數據信號后,通過屏蔽雙絞電纜送上來,再經過通信協議轉換送至變電站監控主機。其數據通信速率為19.2kbps。如果主機發生故障,各就地裝置仍可獨立地完成本柜的監測保護功能,其監測和保護的信息可反映在安裝柜的柜面上。
  3.1硬件系統配置
  正大廣場電力監控系統在硬件上采用了冗余技術,即雙服務器方案:兩臺服務器通過圖1上海正大廣場變電站監控系統網絡圖NT網互為熱備用,但在系統正常運行時,只有主服務器(稱為NT局域網的主域控制器)進行信息處理,備用服務器(稱為NT局域網的備用控制器)則監視主服務器的工作并自動保持自己的數據與主服務器同步。一旦主服務器出現故障,備用服務器將立即自動升級為主服務器,并向值班員發出報警以便檢查出現故障的服務器。當然,正常運行時可以手動進行主域、備用控制器之間的相互切換。對于雙服務器系統,選用以太網結構模式,更能提高系統運行的可靠性。由于本系統所要采集的信息點數多達4萬多個,所以我們采用了HPE800網絡服務器,完全滿足了現場要求。
  直接用屏蔽雙絞電纜連接3個分區可能會影響信息傳輸速率,所以我們配置了3臺D-LinkHUB,各區的工作站和PLC分別掛在各區的HUB上,且用帶有光纖轉換器的通信光纖將這3臺HUB連為一個整體。變電站的監控中心設在東區,所以連接在東區HUB上的還有上位機和變電站的抄表系統,兩臺網絡打印機(一臺供定時打印,另一臺供召喚和報警打印)則通過打印服務器也接在東區NT網上。由于西區信息量較少,所以只用一臺前置機作為信息交換站,而東、中區都采用兩臺前置機:一臺用于讀取遙測遙控繼電器(YCK)上的信息,另一臺則通過串行接口與現場設備通信,采集現場微機測量儀表、微機保護裝置、發電機以及直流屏等的所有遙測遙信量。在工作站的硬件配置上選用了ICPRACK300型,其芯片采用了PIII733處理器,內存128M,機內配有雙網卡,并配有兩塊CI—134型一轉四智能MOXA卡,這樣每臺機器就有8路串行通訊口,完全解決了信息量多使通訊速率降低的問題。另外,東、中、西3個區各配置一臺SEG公司的PLC,用于執行所有的遙控命令,它們不僅具有自診斷功能,而且能綜合來自數字模塊的狀態信息塊的參數信息,經由中央處理器處理,檢測出事故、故障和狀態的變化信號以通過RS485將相關的計算機送至上位機,實現PMCS(電能管理控制系統)的數據交換。可編程控制器的電源有限流裝置和過電壓保護裝置、RAM的容量以及中央控制單元的處理能力完全能適應監控站的要求,實現變電站測控系統的數據采集、處理和控制功能。
  3.2軟件系統配置
  正大廣場變電站監控系統上位機和前置機都以WindowsNT作為操作平臺,以力控組態軟件作為開發平臺來制作界面并實現其它功能。整個軟件系統主要由主控、人機界面、圖形系統、數據庫系統、報表系統、報表操作、設備參數管理、歷史趨勢等幾大塊組成。力控作為全球領先的硬件監督程序接口HMI,提供了一個查看控制和信息資源的集成視圖,且能生成在管理級別上的監控和數據采集程序,使用戶通過生產過程的圖形顯示來監視并對運行狀況作出反應。力控包含兩大部分:開發環境用來建立圖形顯示并定義與I/O系統和其它端口的各種連接;運行環境可動態顯示圖形畫面。力控的面向對象圖形易于配置應用程序。這意味著開發節奏更快,對象和對象組可以方便快捷地移動和改變大小。力控強大的面向對象設計工具使用戶可以自由地繪圖,并進行動畫鏈接,以提高復雜的尺寸、顏色和位置等改變,方便生成具有良好動畫效果的圖形界面。力控提供分布式報警功能,該功能可同時支持多個報警服務器或“提供者”,允許用戶在多個遠程位置查看報警信息。
  4.電氣自動化技術的創新應用與管理
  (1)實現了監控運行一體化模式的轉變,使DCS系統能夠分析、匯總整體機組的信息狀況和運行參數,最大限度的將機組潛力發掘出來,并激發系統自身的控制功能,將控制時進行合理的縮減,簡化控制系統。單元化統一火電機組方便信息的采集和提供,對電網的系統管理運行進行了強化,大大提高了工作效率。
  (2)可以通過計算機系統進行實時的保護、控制,能夠盡早的發現安全隱患,并進行合理的調整、更新,轉變保護策略,實現防患于未然的管理目標,保障自動化電氣系統能夠安全、良好的持續運行。
  (3)目前電氣自動化系統還沒有根本的滿足DCS系統進行全通信電氣控制的目標。電氣自動化系統和之間始終需要部分硬接線。我們首先應該解決連鎖熱工工藝問題,將后臺電氣系統的實際應用水平提高,并將電氣系統的控制水平、邏輯,自動化能力,管理運行績效等全面提升。
  (4)優質通用型網絡結構更夠提供電氣系統良好服務運營的支撐。科學的運用創新型自動化電氣技術,能夠完善并保障電廠實現對現場控制設備的實時監控,同時營造了良好的信息數據傳輸、匯集環境,對電廠全集成性自動化運行目標的實現有積極的意義。
  5.結語
  電氣自動化系統的應用可以促進電氣工程的發展。因此,我們要從每個方面著手去提高電氣自動化系統的水平,使其能夠在電氣工程中充分發揮其優勢,使電氣工程能夠安全運行,從而提高電氣工程的經濟效益。
  參考文獻:
  [1]高偉,計算機控制系統,中國電力出版社,2000(03).
  [2]汪錫建,計算機自動測量與控制,上海正大廣場變電站計算機監控系統的研制,2001(04).
  

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