專利名稱：一種火電廠熱工電氣一體化控制系統(tǒng)的制作方法
—種火電廠熱工電氣一體化控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及為發(fā)電廠全廠控制提供統(tǒng)一的軟硬件平臺。
背景技術(shù)：
隨著國家能源政策的實施，節(jié)能降耗和提高可靠性是火電廠提高運行效益的本質(zhì)要求，同時，2008年電監(jiān)會發(fā)布了各個區(qū)域的《并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實施細則》和《發(fā)電廠并網(wǎng)運行管理實施細則》，開始大力考核和補償并網(wǎng)發(fā)電機組的可靠性和調(diào)度性能，這些措施使得火電廠的必須不斷強化發(fā)電機組運行的效率、運行安全性和可靠性。發(fā)電集團為了適應市場發(fā)展趨勢，提高競爭力，正逐步完善分層管理模式，電廠層逐步作為生產(chǎn)車間， 管理功能逐步遠程化、信息化。而所有這些目標的實現(xiàn)都必須依賴一個數(shù)字化的、統(tǒng)一的全廠控制平臺，沒有一個統(tǒng)一的全廠一體化控制平臺，就不可能實現(xiàn)數(shù)字化、信息化、遠程化、 高可靠性的發(fā)電廠。
火電廠控制一體化設(shè)計將使得大量技術(shù)人員從眾多型式不一的控制系統(tǒng)的繁冗的維護中解放出來，更好的投入到對生產(chǎn)技術(shù)研究上來，為提高發(fā)電廠效益提供的必備的人力資源，一體化全廠控制系統(tǒng)也極大的方便信息共享和數(shù)據(jù)交換，為生產(chǎn)運行提供全面數(shù)據(jù)支持，同時，節(jié)約了大量的備品備件的庫存，極大降低運行維持成本。發(fā)明內(nèi)容
為實現(xiàn)發(fā)電廠熱工電氣一體化控制，將電氣和熱工無縫融合在一起，實現(xiàn)完全面向電力生產(chǎn)的工藝流程。本發(fā)明公開了一種發(fā)電廠熱工電氣一體化控制系統(tǒng)。
本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案。
—種發(fā)電廠熱工電氣一體化控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括單兀機組、升壓站、熱工電氣一體化監(jiān)控主站；其特征在于
所述單元機組、升壓站分別與熱工電氣一體化監(jiān)控主站之間通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)通信；
所述單元機組通過網(wǎng)絡(luò)隔離裝置與所述升壓站實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，通過所述網(wǎng)絡(luò)隔離裝置，單元機組能夠接收升壓站的采集數(shù)據(jù)，而升壓站只能接收由單元機組發(fā)向升壓站的控制命令；
所述單元機組包括熱工自動化系統(tǒng)和廠用電電氣自動化系統(tǒng)，其中，熱工自動化系統(tǒng)包括分散處理單元DPU、現(xiàn)場儀表和執(zhí)行機構(gòu)，所述現(xiàn)場儀表將采集的現(xiàn)場信號傳輸至所述分散處理單元，所述分散處理單元為執(zhí)行機構(gòu)下發(fā)控制命令，所述分散處理單元與監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)相連；所述廠用電電氣自動化系統(tǒng)包括6KV微機綜合保裝置、380V測控裝置、其他電氣智能設(shè)備和現(xiàn)場總線主站卡，所述6KV微機綜合保裝置、380V測控裝置、其他電氣智能設(shè)備通過現(xiàn)場總線主站卡與監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)相連；
所述升壓站主要包括升壓站自動化系統(tǒng)，升壓站自動化系統(tǒng)包括線路測控裝置、 線路保護裝置和現(xiàn)場總線主站卡(CA)，線路測控裝置和線路保護裝置經(jīng)過現(xiàn)場總線主站卡(CA)接入到監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)；
單元機組直接通過監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)向所述熱工電氣一體化監(jiān)控主站上傳現(xiàn)場儀表采集的現(xiàn)場信號，所述熱工電氣一體化監(jiān)控主站通過監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)向單元機組的分散處理單元下發(fā)控制命令；所述廠用電電氣自動化系統(tǒng)中的電動機部分6KV微機綜合保護裝置和電動機部分380V測控裝置直接通過現(xiàn)場總線主站卡接入到分散處理單元中，通過分散處理單兀上傳電動機米集數(shù)據(jù)和下發(fā)電動機控制命令；電氣自動化系統(tǒng)中的6KV電源部分微機綜合保護裝置、電源部分380V測控裝置部分和其它電氣智能設(shè)備直接通過現(xiàn)場總線主站卡與監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)連接，通過現(xiàn)場總線主站完成電源部分的綜合保護和測控裝置采集信息上傳和下發(fā)6KV電源部分的微機綜合保護裝置和電源部分380V測控裝置控制指令；
升壓站中的線路保護裝置和線路測控裝置通過現(xiàn)場總線主站卡與監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)連接，完成線路保護裝置和線路測控裝置數(shù)據(jù)采集和控制指令下發(fā)；
一體化監(jiān)控主機通過所述監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)既與單元機組連接，又與升壓站連接，完成對單元機組和升壓站統(tǒng)一監(jiān)控。
本發(fā)明具有以下技術(shù)效果
(I)實現(xiàn)了發(fā)電廠熱工、電氣統(tǒng)一管理、統(tǒng)一維護，避免出現(xiàn)各自為政的局面，有效的降低電廠成本，提高工作效率；
(2)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫，達到全網(wǎng)數(shù)據(jù)透明、數(shù)據(jù)共享，消除信息孤島，充分發(fā)揮電廠效益；
(3)統(tǒng)一的硬件平臺，減少備件種類，便于管理和檢修維護；
(4)統(tǒng)一的軟件平臺，統(tǒng)一的顯示風格，提高了系統(tǒng)故障自檢能力，便于運行人員的培訓和管理。


圖I為本發(fā)明發(fā)電廠熱工電氣一體化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2為熱工自動化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖3為電氣自動化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖4為升壓站自動化現(xiàn)場設(shè)備網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合說明書附圖并通過具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步詳細說明。
圖I為發(fā)電廠熱工電氣一體化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。主要包括監(jiān)控主站、單元機組和公用系統(tǒng)。單元機組由熱工自動化系統(tǒng)和廠用電電氣自動化系統(tǒng)構(gòu)成，公用系統(tǒng)有升壓站自動化系統(tǒng)等構(gòu)成。監(jiān)控主站的服務(wù)器通過監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)(以太網(wǎng))既與單元機組分散處理單元(即控制器DPU)連接又與公用系統(tǒng)連接，構(gòu)成系統(tǒng)實時信息主干網(wǎng)，負責與分散處理單元之間的數(shù)據(jù)信息采集和管理；單元機組和公用系統(tǒng)控制層之間設(shè)置隔離裝置，既可以通過C-NET實現(xiàn)機組控制站和公用控制站之間的數(shù)據(jù)交換；又可以實現(xiàn)單元機組和公用系統(tǒng)之間的隔離，避免網(wǎng)絡(luò)之間互相影響。單元機組直接通過分散處理單元上傳現(xiàn)場儀表采集的數(shù)據(jù)，同時通過分散處理單元下發(fā)控制命令到執(zhí)行機構(gòu)；單元機組中廠用電電氣自動化系統(tǒng)的6KV微機綜合保護(電動機)和380V測控裝置(電動機)部分直接通過現(xiàn)場總線主站卡接入到熱工自動化系統(tǒng)中的分散處理單元中，通過分散處理單元完成上傳數(shù)據(jù)和下發(fā)控令；單元機組的廠用電電氣自動化系統(tǒng)中的6KV微機綜合保護(電源)、380V測控裝置(電源)部分和其他電氣智能設(shè)備直接通過現(xiàn)場總線主站卡與監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)連接，通過現(xiàn)場總線主站卡完成上傳數(shù)據(jù)和下發(fā)控令。升壓站中的線路測控裝置和線路保護裝置通過現(xiàn)場總線主站卡與監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)連接，完成線路測控裝置和線路保護裝置的數(shù)據(jù)采集和控令下發(fā)。一體化監(jiān)控主機既與單元機組監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)連接，又與公用系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)連接，完成對單元機組和升壓站統(tǒng)一監(jiān)控。
圖2為熱工自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)按照功能分為三層，即監(jiān)控層、控制層和現(xiàn)場層。現(xiàn)場層包括現(xiàn)場儀表和執(zhí)行機構(gòu)，控制層包括分散處理單元(控制器DPU)和 I/O板卡，分散處理單元通過I/O板卡連接至所述現(xiàn)場儀表和執(zhí)行機構(gòu)，監(jiān)控層包括所述一體化監(jiān)控主站。分散處理單元通過DP-NET實現(xiàn)與I/O板卡之間的數(shù)據(jù)通信，完成現(xiàn)場儀表的數(shù)據(jù)采集和執(zhí)行機構(gòu)的控制功能；各分散處理單元通過C-NET組成高速實時控制網(wǎng)絡(luò)， 完成分散處理單元之間的數(shù)據(jù)通信；監(jiān)控層通過O-NET完成一體化監(jiān)控主站間的數(shù)據(jù)交換以及一體化監(jiān)控主站和控制層之間的數(shù)據(jù)交換，并可以在一體化監(jiān)控主站接入其他廠家的 PLC，完成與其他輔控系統(tǒng)的整合。所述現(xiàn)場儀表、執(zhí)行機構(gòu)可以通過硬接線與所述I/O板卡相連，也可以直接通訊卡與所述分散處理單元相連，支持Profibus、CAN、Lonfforks等多種標準現(xiàn)場總線協(xié)議。
圖3為廠用電電氣自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)自上而下分監(jiān)控層、通信控制層和間隔層三層，監(jiān)控層包括一體化監(jiān)控主站，通訊控制層包括現(xiàn)場總線主站卡，間隔層包括6KV微機綜合保護、380V測控裝置電動機和電源部分、其他電氣智能保護裝置。通信控制層和間隔層設(shè)備可分散分布配置，易于設(shè)備維護和系統(tǒng)擴展。監(jiān)控層完成對整個廠用電電氣自動化網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)收集、處理、顯示、監(jiān)視功能。通信控制層完成監(jiān)控層和間隔層之間的實時信息交換，實現(xiàn)與廠用電電源相關(guān)的電氣智能設(shè)備的采集和控制功能。間隔層由6KV 微機綜合保護、380V測控裝置電動機和電源部分、其他電氣智能保護裝置組成，完成就地電氣設(shè)備的保護、測量、控制功能，通過現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)等通訊方式與通信控制層通信。 6KV微機綜合保護(電動機)和380V測控裝置(電動機)直接通過現(xiàn)場總線主站卡接入到熱工自動化系統(tǒng)的分散處理單元中，通過分散處理單元完成上傳數(shù)據(jù)和下發(fā)控令；6KV微機綜合保護(電源)、380V測控裝置(電源)部分和其他電氣智能設(shè)備直接通過現(xiàn)場總線主站卡與監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)連接，通過現(xiàn)場總線主站卡完成6KV微機綜合保護(電源)、380V測控裝置(電源)部分和其他電氣智能設(shè)備采的上傳數(shù)據(jù)和下發(fā)控令。
圖4為升壓站自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。主要完成監(jiān)控功能、操作控制功能、遠動功能、操作票功能、系統(tǒng)自診斷和自維護等。按照監(jiān)視、控制、管理的范圍將設(shè)備分為監(jiān)控層、 控制層、間隔層(現(xiàn)場層)三個層次，監(jiān)控層主要包括一體化監(jiān)控主站，控制層主要包括通訊卡，間隔層主要包括線路保護裝置和線路測控裝置。監(jiān)控層設(shè)備負責監(jiān)視、控制、管理整個站的信息；控制層負責將間隔層設(shè)備的信息收集上傳站控層，該層主要設(shè)備是現(xiàn)場總線主站卡?，F(xiàn)場總線主站卡用于接入線路保護裝置和線路測控裝置，實現(xiàn)對線路保護裝置和測控裝置的數(shù)據(jù)采集和下發(fā)控制命令。通訊卡可以下放到現(xiàn)場，就地安裝在開關(guān)柜上，也可以組屏安裝。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)電廠熱工電氣一體化控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括單兀機組、升壓站、熱工電氣一體化監(jiān)控主站；其特征在于所述單元機組、升壓站分別與熱工電氣一體化監(jiān)控主站之間通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)通信； 所述單元機組通過網(wǎng)絡(luò)隔離裝置與所述升壓站實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，通過所述網(wǎng)絡(luò)隔離裝置，單元機組能夠接收升壓站的采集數(shù)據(jù)，而升壓站只能接收由單元機組發(fā)向升壓站的控制命令；所述單元機組包括熱工自動化系統(tǒng)和廠用電電氣自動化系統(tǒng)，其中，熱工自動化系統(tǒng)包括分散處理單元DPU、現(xiàn)場儀表和執(zhí)行機構(gòu)，所述現(xiàn)場儀表將采集的現(xiàn)場信號傳輸至所述分散處理單元，所述分散處理單元為執(zhí)行機構(gòu)下發(fā)控制命令，所述分散處理單元與監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)相連；所述廠用電電氣自動化系統(tǒng)包括6KV微機綜合保裝置、380V測控裝置、其他電氣智能設(shè)備和現(xiàn)場總線主站卡，所述6KV微機綜合保裝置、380V測控裝置、其他電氣智能設(shè)備通過現(xiàn)場總線主站卡與監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)相連；所述升壓站主要包括升壓站自動化系統(tǒng)，升壓站自動化系統(tǒng)包括線路測控裝置、線路保護裝置和現(xiàn)場總線主站卡(CA)，線路測控裝置和線路保護裝置經(jīng)過現(xiàn)場總線主站卡 (CA)接入到監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)；單元機組直接通過監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)向所述熱工電氣一體化監(jiān)控主站上傳現(xiàn)場儀表采集的現(xiàn)場信號，所述熱工電氣一體化監(jiān)控主站通過監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)向單元機組的分散處理單元下發(fā)控制命令；所述廠用電電氣自動化系統(tǒng)中的電動機部分6KV微機綜合保護裝置和電動機部分380V測控裝置直接通過現(xiàn)場總線主站卡接入到分散處理單元中，通過分散處理單元上傳電動機米集數(shù)據(jù)和下發(fā)電動機控制命令；電氣自動化系統(tǒng)中的6KV電源部分微機綜合保護裝置、電源部分380V測控裝置部分和其它電氣智能設(shè)備直接通過現(xiàn)場總線主站卡與監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)連接，通過現(xiàn)場總線主站完成電源部分的綜合保護和測控裝置采集信息上傳和下發(fā)6KV電源部分的微機綜合保護裝置和電源部分380V測控裝置控制指令；升壓站中的線路保護裝置和線路測控裝置通過現(xiàn)場總線主站卡與監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)連接，完成線路保護裝置和線路測控裝置數(shù)據(jù)采集和控制指令下發(fā)；一體化監(jiān)控主機通過所述監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)既與單元機組連接，又與升壓站連接，完成對單元機組和升壓站統(tǒng)一監(jiān)控。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)電廠熱工電氣一體化控制系統(tǒng)，其特征在于所述現(xiàn)場儀表、執(zhí)行機構(gòu)可以通過硬接線連接到I/O板卡后再與所述分散處理單元相連，也可以直接通過現(xiàn)場總線主站卡與所述分散處理單元相連，支持Profibus、CAN、 Lonfforks等多種標準現(xiàn)場總線協(xié)議。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)發(fā)電廠熱工電氣一體化控制系統(tǒng)，包括單元機組、升壓站、熱工電氣一體化監(jiān)控主站，監(jiān)控主站通過監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)和分散處理單元(控制器DPU)連接，構(gòu)成系統(tǒng)實時信息主干網(wǎng)，負責與分散處理單元之間的數(shù)據(jù)信息采集和管理；同時通過電氣通訊卡完成與各種電氣智能裝置的數(shù)據(jù)采集和管理。電氣中與生產(chǎn)工藝密切相關(guān)的設(shè)備，納入分散處理單元中，完成設(shè)備的控制，側(cè)重過程自動化，電氣中廠用電源、升壓站相關(guān)的納入機組和公用電氣監(jiān)控，側(cè)重其監(jiān)控。本發(fā)明將發(fā)電廠電氣設(shè)備和熱工設(shè)備控制功能無縫融合在一起，完全面向電力生產(chǎn)的工藝流程。
文檔編號G05B19/418GK102541014SQ20121000723
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者劉娜, 奚志江, 焦邵華, 王海燕, 賀晉衛(wèi), 陳莉 申請人:北京四方繼保自動化股份有限公司