分析电气自动化在电气工程中的应用 电气工程及其自动化自考

发布时间:2019-08-28 01:30:11 来源: 判裁文书 点击:

  摘要:随着电子信息技术的发展,电气工程及其自动化已融于生产和社会生活的各个领域,本文以陆家嘴正大广场为实例,简述变电站综合自动化系统及变电站计算机监控系统的应用,并探究电气自动化技术的创新应用与管理。
  关键词:电气自动化;电气工程;应用
  中图分类号:F470.6 文献标识码:A
  引言:电气自动化的专业全称一般为电气工程及其自动化,其应用范围广泛,小到电气开关的设计,大到科技航天的研究。电力的发展是促进生产和提高人们生活水平的重要物质基础,随着电力应用的不断发展和深化,新时代背景下的电气自动化进程成了人民生活现代化的重要标志。
  1.正大广场实例概况
  正大广场位于浦东陆家嘴金融贸易区,左靠金茂大厦,右邻东方明珠,与外滩隔江相望,属于上海市形象工程。作为智能型大厦,其变电站尤其需要一个完善的监控系?#24120;?#20197;实现对整座大厦输配电系统的科学管理和完全保护。
  2.变电站综合自动化系统概述
  变电站是电力系统中的一个重要?#26041;冢?#23427;的运行情况直接影响到电力系统的可靠、经济运?#23567;?#32780;一个变电站运行情况的优劣,在很大程度上取决于其二次设备的工作?#38405;堋?
  变电站自动化系统就是将变电站的二次设备(包括控制、信号、测量、保护,自动装置及远动装置等),利用计算机技术和现代通信技术,经过功能组合和优化设计,对变电站实现自动监视、测量、保护,控制和协调的一种综合性的自动化系?#22330;?#30001;于它可以收集较齐全的数据和信息,且有计算机高速计算能力和判断功能,可以很方便地监测和控制变电站内各种设备的运行及操作,为变电站安全可靠经济合理运行和提高变电站自动化水平提供了现代化手段和技术保证。
  3.计算机监控系统的网络结构
  正大广场变电站采用了多目标、多任务的分层分布式计算机监控与保护一体化综合系?#24120;?#20855;有灵活的通信结构和远方执行功能。整个系统配置了符合开放标准的计算机软?#24067;?#24179;台,如标准的Client/Sever模式,即Client/Sever之间按照EthernetDDE格式和接口进行动态数据交换;系统的历史数据库具有相当的开?#21028;裕?#20449;息系统可以通过ODBC来访问,也可以通过TCP/IP标准网络通信协议传送到其它系统中。
  整个变电站监控系统的网络结构分为二层(如图1所示),第一层为服务器、工控机和PLC所组成的WindowsNT网,采用工业以太网总线。作为整个变电站的人机交换界面,它要完成对站内被控设备的监视、控制和操作,实?#20013;?#24687;的集中和管理;第二层为现场综合测量于微机保护装置等,它们分别安装在各高、低压开关柜中,完成各自保护、开关柜内的信号及测量电量的采集功能。这些现场设备与各站点之间采用屏蔽双绞线连接,由于正大广场在地理位置上分为东、西、中三个区,且3个分区工作站之间的距离较长,所以为保证整个系统的信息传输效率和实时性要求,开发时采用了带有光纤转换器的通信光纤来实现各个分区之间的网络连接。综合装置安装在开关柜上,这就使得所有的测量、报警、跳闸等信号均在就地装置内处理成数据信号后,通过屏蔽双绞电缆送上来,再经过通信协议转换送至变电站监控主机。其数据通信速率为19.2kbps。如果主机发生?#25910;希?#21508;就地装置仍可独立地完成本柜的监测保护功能,其监测和保护的信息可反映在安装柜的柜面上。
  3.1?#24067;?#31995;统配置
  正大广场电力监控系统在?#24067;?#19978;采用了冗余技术,即双服务器方案:两台服务器通过图1上海正大广场变电站监控系统网络图NT网互为热备用,但在系统正常运行时,只有主服务器(称为NT局域网的主域控制器)进行信息处理,备用服务器(称为NT局域网的备用控制器)则监视主服务器的工作并自动保持自己的数据与主服务器同步。一旦主服务器出现?#25910;希?#22791;用服务器将立即自动升级为主服务器,并向值班员发出报警以便检查出现?#25910;?#30340;服务器。当然,正常运行时可以手动进行主域、备用控制器之间的相互切换。对于双服务器系?#24120;?#36873;用以太网结构模式,更能提高系统运行的可靠性。由于本系统所要采集的信息点数多达4万多个,所以我们采用了HPE800网络服务器,完全满足了现场要求。
  直接用屏蔽双绞电缆连接3个分区可能会影响信息传输速率,所以我们配置了3台D-LinkHUB,各区的工作站和PLC分别挂在各区的HUB上,且用带有光纤转换器的通信光纤将这3台HUB连为一个整体。变电站的监控中心设在东区,所以连接在东区HUB上的还有上位机和变电站的抄表系?#24120;?#20004;台网络打印机(一台供定时打印,另一台供召唤和报警打印)则通过打印服务器也接在东区NT网上。由于西区信息量较少,所以只用一台前置机作为信息交换站,而东、中区都采用两台前置机:一台用于读取遥测遥控继电器(YCK)上的信息,另一台则通过串行接口与现场设备通信,采集现场微机测量仪表、微机保护装置、发电机以及直流屏等的所有遥测遥信量。在工作站的?#24067;?#37197;置上选用了ICPRACK300型,其芯片采用了PIII733处理器,内存128M,机内配有双网卡,并配有两块CI—134型一转四智能MOXA卡,这样每台机器就有8?#21453;型?#35759;口,完全解决了信息量多使通讯速?#24335;?#20302;的问题。另外,东、中、西3个区各配置一台SEG公司的PLC,用于执行所有的遥控命令,它们不仅具有自诊断功能,而且能综合来自数字模块的状态信息块的参数信息,经由中央处理器处理,检测出事故、?#25910;?#21644;状态的变化信号以通过RS485将相关的计算机送至上位机,实现PMCS(电能管理控制系?#24120;?#30340;数据交换。可编程控制器的电源有限流装置和过电压保护装置、RAM的容量以及中央控制单元的处理能力完全能适应监控站的要求,实现变电站测控系统的数据采集、处理和控制功能。
  3.2软件系统配置
  正大广场变电站监控系统上位机和前置机都以WindowsNT作为操作平台,以力控组态软件作为开发平台来制作界面并实现其它功能。整个软件系统主要由主控、人机界面、图形系?#22330;?#25968;据库系?#22330;?#25253;表系?#22330;?#25253;表操作、设备参数管理、历史趋势等几大块组成。力控作为全球领先的?#24067;?#30417;督程序接口HMI,提供了一个查看控制和信息资源的集成视图,且能生成在管理级别上的监控和数据采集程序,使用户通过生产过程的图形显示来监视并对运行状况作出反应。力控包含两大部分:开发环境用来建立图形显示并定义与I/O系统和其它端口的各种连接;运行环境可动态显示图?#20301;?#38754;。力控的面向对象图形?#23376;?#37197;置应用程序。这意味着开发节奏更快,对象和对象组可以方便快捷地移动和改变大小。力控强大的面向对象设计工具使用户可以自由地绘图,并进行动画链接,以提高复杂的尺寸、颜色和位置等改变,方便生成具有?#24049;?#21160;画效果的图形界面。力控提供分布式报警功能,该功能可同时支持多个报警服务器或“提供者?#20445;市?#29992;户在多个远程位置查看报警信息。
  4.电气自动化技术的创新应用与管理
  (1)实现了监控运行一体化模式的转变,使DCS系统能够分析、汇总整体机组的信息状况和运行参数,最大限度的将机组潜力发掘出来,并激发系统自身的控制功能,将控制时进行合理的缩减,简化控制系?#22330;?#21333;元化统一火电机组方便信息的采集和提供,对电网的系统管理运行进行了强化,大大提高了工作效率。
  (2)可以通过计算机系统进行实时的保护、控制,能够尽早的发现安全隐患,并进行合理的调整、更新,转变保护策略,实现防患于未然的管理目标,保障自动化电气系统能够安全、?#24049;?#30340;?#20013;?#36816;?#23567;?
  (3)目前电气自动化系统还没有根本的满足DCS系统进行全通信电气控制的目标。电气自动化系统和之间始终需要部分硬接线。我们首先应该解决连锁热工工艺问题,将后台电气系统的实际应用水平提高,并将电气系统的控制水平、逻辑,自动化能力,管理运行绩效等全面提升。
  (4)优质通用型网络结构更够提供电气系统?#24049;?#26381;务运营的支撑。科学的运用创新型自动化电气技术,能够完善并保障电厂实现对现场控制设备的实时监控,同时营造了?#24049;?#30340;信息数据传输、汇集环?#24120;?#23545;电厂全集成性自动化运行目标的实现有积极的意义。
  5.结语
  电气自动化系统的应用可以促进电气工程的发展。因此,我们要?#29992;?#20010;方面着手去提高电气自动化系统的水平,使其能够在电气工程中充分发挥其优势,使电气工程能够安全运行,从而提高电气工程的经济效益。
  参考文献:
  [1]高伟,计算机控制系?#24120;?#20013;国电力出版社,2000(03).
  [2]汪锡建,计算机自动测量与控制,上海正大广场变电站计算机监控系统的研制,2001(04).
  

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