前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇综合自动化范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
中图分类号:TM411+.4 文献标识码:A
变电站综合自动化是将变电站的二次设备(包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等)经过功能的组合和优化设计,利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术,实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护,以及与调度通信等综合性的自动化功能。变电站综合自动化系统,即利用多台微型计算机和大规模集成电路组成的自动化系统,它能代替常规的测量和监视仪表,代替常规控制屏、中央信号系统和远动屏,用微机保护代替常规的继电保护屏,弥补了常规继电保护装置不能与外界通信的缺陷。因此,变电站综合自动化是自动化技术、计算机技术和通信技术等高科技在变电站领域的综合应用。
1传统变电站存在的问题
1.1安全性、可靠性不能满足现代电力系统高可靠性的要求
传统的变电站大多数采用常规的设备,尤其是二次设备中的继电保护和自动装置、远动装置等(有不少变电站没有自动装置和远动装置)采用电磁型或晶体管式,结构复杂、可靠性不高,本身又没有故障自诊断的能力,只能靠一年一度的整定值的校验发现问题,才进行调整与检修或必须等到保护装置发生拒动或误动后才能发现问题。
1.2供电质量缺乏科学的保证
随着国民经济的持续发展,人民生活水平和生活质量不断提高,家用电器、个人计算机越来越多地进入各家各户。不仅各工矿企业,而且居民用户对保证供电质量的要求也越来越高。衡量电能质量的主要指标是频率和电压,目前还应考虑谐波问题。频率主要由发电厂调节、保证。而电压的合格,不能单靠发电厂调节,各变电站,特别是枢纽变电站也应该通过调节分接头位置和控制无功补偿设备进行调整,使其运行在合格范围内。但传统的变电站,大多数不具备调压手段,至于谐波污染造成的危害,还没有引起足够的重视和采取有力的解决措施,且缺乏科学的电能质量考核办法,不能满足目前发展的电力市场的需求。
1.3占地面积大,增加了征地投资
实现了综合自动化的变电站与传统的变电站相比,在一次设备方面,目前还没有多大的差别,而差别较大的是二次设备。传统的变电站,二次设备多数采用电磁式或晶体管式,体积大、笨重,因此,主控制室、继电保护室占地面积大。这对于人口众多的我国,特别是对人口密度很大的城市来说,是一个不可忽视的问题。如果变电站实现综合自动化,则会大大减少占地面积,这对国家眼前和长远的利益都是很有意义的。
2变电站综合自动化的优点
2.1提高供电质量,提高电压合格率。
由于在变电站综合自动化系统中包括有电压、无功自动控制功能,故对于具备有载调压变压器和无功补偿电容器的变电站,可以大大提高电压合格率,保证电力系统主要设备和各种电器设备的安全,使无功潮流合理,降低网损,节约电能损耗。
2.2提高变电站的安全、可靠运行水平
变电站综合自动化系统中的各子系统,绝大多数都是由微机组成的,它们多数具有故障诊断功能。除了微机保护能迅速发现被保护对象的故障并切除故障外,有的自控装置并兼有监视其控制对象工作是否正常的功能,发现其工作不正常及时发出告警信息。更为重要的是,微机保护装置和微机型自动装置具有故障自诊断功能,这是当今的综合自动化系统比其常规的自动装置或四遥装置突出的特点,这使得采用综合自动化系统的变电站一、二次设备的可靠性大大提高。
2.3提高电力系统的运行、管理水平
变电站实现自动化后,监视、测量、记录、抄表等工作都由计算机自动进行,既提高了测量的精度,又避免了人为的主观干预,运行人员只要通过观看屏幕,对变电站主要设备和各输、配电线路的运行工况和运行参数便一目了然。综合自动化系统具有与上级调度通信功能,可将检测到的数据及时送往调度中心。使调度员能及时掌握各变电站的运行情况,也能对它进行必要的调节与控制,且各种操作都有事件顺序记录可供查阅,大大提高运行管理水平。
3变电站综合自动化系统技术探索
3.1后台监控机机型的选择
由于后台监控机要求实时运行,处理的数据量比较大,响应速度快,而且处在强电磁环境,所以一般普通计算机无法满足要求,在选择时应选择高性能工控机。高性能工控机能够在强电磁环境工作,抗干扰性能强,能够实时运行,硬件设备工作稳定性好,能够满足变电站后台监控系统的要求。目前在一些变电站,由于后台监控机使用商用机、家用机和其它计算机,已经出现后台监控机损坏而不能工作情况。高性能工控机能够保证变电站后台监控系统的安全稳定运行。
3.2后台监控机不间断电源的解决方案
在一些变电站中,没有为后台监控机配置不间断电源,使用的是站用变交流电源。使用站用变交流电源存在下列弊端:一是当系统停电时,后台监控机失去电源,不能工作;二是站用变交流电压波动较大,电压质量有时不合格,有时电压高,烧毁计算机,有时电压低,计算机不能工作,不能给后台监控机提供合格的电源;三是当站用变一次熔断器熔断时,后台监控机失去电源;四是当10 kV系统接地时,站用变交流电源受到严重的谐波干扰,影响后台监控机的正常工作。所以,综自变电站后台监控系统应配备不间断电源,以防止站用电出现故障时确保监控系统正常工作,特别是在发生事故后可以保证各种信息不至于丢失。但是,配置不间断电源会增加变电站的建设成本,而且,电池的使用寿命也较短,容量也不大,故而可以采用如下方案:配置能将直流逆变成交流的逆变器,以站内直流蓄电池为逆变器的直流电源,逆变成交流后供给后台监控机使用,容量选择1 000 VA左右。配置这种逆变器,不用另外购置直流蓄电池,节省投资,而且变电站蓄电池具有容量大、寿命长、输出稳定等优点。
3.3保护监控系统事故和预警音响信号
一些变电站的保护监控系统的事故和预警音响信号受后台监控系统的控制,当后台监控机不能工作时,事故和预警音响信号则不能发出,不能提示值班人员处理事故或故障,严重影响变电站的安全运行,对于这种情况,应与厂家联系,共同处理,将保护监控系统的事故和预警音响信号独立出来,不受后台监控系统控制,防止发生后台监控机不工作时发不出保护事故和预警音响信号情况。
结语
配电自动化是城网建设和改造中现代化管理的重要手段。目前电力供应主要的问题是城市进户线路截面小,电表容量不足,供电质量难以满足生活用电需求。农网也有结构薄弱、线损过大、可靠性不高、收费不合理等问题,因此,加强城网和农网的建设和改造是提高供电质量、开拓电力市场、促进用电消费及拉动国民经济增长的一项重要措施。城网和农网的建设和改造必须依靠科技的进步,采用先进的技术。配电自动化主要包括变电站自动化和馈线自动化。因此,发展变电站综合自动化也是当前城网和农网建设和改造的基础环节之一。
参考文献
[1]广东省电力设计研究院. 电力设计技术优秀论文集 (下册)[M].中国地质大学出版社, 2008.
关键词:煤矿开采技术;综合自动化系统;自动化管理;安全生产;煤矿企业 文献标识码:A
中图分类号:TD67 文章编号:1009-2374(2015)25-0016-03 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2015.25.008
随着信息化技术的迅速发展,计算机技术已经广泛运用到各个行业和领域,对于目前的煤矿开采技术来说,计算机技术的全面运用是其最为显著的特点,它能够使规划、信息、控制以及监测等不同的部门职能统一在一起,形成一个整体的系统。由于煤矿生产环境的复杂化和多样性,易于造成事故的发生,因此基于煤矿发展的需求来说,煤矿综合自动化系统的建设是必不可少的。
1 煤矿自动化与信息化的现状
随着网络信息技术的发展,煤矿的安全生产以及信息化和自动化的实现是我国煤矿发展的主要需求,如今已经有越来越多的矿井在投入建设或者已经建设了综合自动化的管理系统,虽然取得了一些成就,但也存在着很大的问题,目前在煤矿的检测控制以及管理方面存在着一系列的问题和缺陷:
第一,一些煤矿的自动化系统管理不够集中,各个部门的信息之间不能互通,从而造成了资源浪费的现象,由于煤矿的自动化子系统处于相对独立的状态,因此造成了各个子系统之间不能够有效地进行协调和配合,致使每一个生产环节不能很好地衔接,进一步降低了煤矿生产的效率。
第二,由于部分煤矿信息化与系统化建设不健全导致材料的严重浪费,通讯线路之间出现重复投资建设的现象,这大大增加了投资建设的费用,而且造成了整个系统庞大的维护量,维修起来不仅困难,还耗费了大量的资金。
第三,各个系统之间都要建设相对应的管理制度,并且要设置相对应的管理岗位和管理人员,各个系统还需要配备相关的维修人员、值守人员和巡检人员等,这导致了人力资源和管理资源的浪费。
第四,由于信息系统的单一,因此很难对矿山的整体进行统一的管理,再加上各个系统间无法实现网络资源的有效共享,无法实现统一的检测和调度,这些在一定程度上大大影响了生产力水平的提高,不能使各种资源进行有效的整合,从而不能发挥出其工作效率和最大限度地创造经济效益与社会效益。
2 煤矿综合自动化系统实现的目标以及其效益价值
2.1 煤矿综合自动化系统实现的主要目标
2.1.1 建设全矿井能够自动控制信息传输以及及时处理信息的总集成的系统平台,在平台的建立下实现在地面的集控中心对井下的排水、供电、轨道、通风、压风、选煤等设备的远程监测和控制,最大限度地实现井下以及其他岗位无人值守的状态,减少工作人员的工作量提高工作效率,确保矿井的安全。
2.1.2 建立全面的监测监控系统,在地面接入煤矿的自动化平台,实施煤矿的安全监控以及各个工作人员的定位等,从而使矿井的自动化信息和安全生产监测信息达到集中和共享的状态,对井下所有重要地点的温度、风速、风门以及局扇开停进行全自动的监测,此外对于井下工作人员的分布情况也进行在线的监测和统计。
2.1.3 建立矿井的电视监控系统,通过视频的监控系统把井下的摄像机信号以及地面的重要地点的信号传输到地面的视频服务器上,在集控中心进行图像的切换和显示,保障了地面的远程控制。
2.1.4 建立全面的矿井移动通信系统,使井下的工作人员能够与集控中心清晰地通话,进一步加强各个部门和各个系统之间的联系,为地面的远程控制提供便利畅通的通讯手段。
2.1.5 建立统一的网络传输平台以及数据处理平台,完成煤矿的综合自动化系统与管理网络的无缝安全对接,把煤矿井下现场的安全监控信息、井下的视频监控信息、自动化信息以及管理信息系统有效地连接起来,实现各个部门、各个系统的各类信息在整个公司的互通和共享。
2.2 煤矿综合自动化系统的效益分析
煤矿综合自动化系统的建设所能创造的效益价值包括安全效益、投资效益、管理效益以及生产效益四个方面:
2.2.1 安全效益。建设煤矿综合自动化的系统,可以通过建立系统全面的地面监控系统,进一步全方位地实时监控井下工作人员的工作情况和工作状态,以确保井下工作人员的工作效率和人身安全。另外,能够使数据达到互通和共享,通过报警联动来减少矿井事故造成的人员伤亡和经济损失。
2.2.2 投资效益。通过煤矿综合自动化系统的设计和建设可以减少传输设备和传输线缆的重复投资建设,也能节省一部分维修资金,节省软件开发和数据库以及组态软件的重复投资建设,建设一个数据平台和监控平台以及传输平台为一体的综合性自动化的系统,达到一次性的投资和管理,进而实现长期的受益。
2.2.3 管理效益。为了使煤矿企业在进行煤矿生产时能够有效地进行整体的管理和调度,必须要建设一个管理和监测融为一体的煤矿综合自动化的系统,这样一来就可以不断提高煤矿集中管理的效率,为煤矿企业提供了一个可靠安全又高效的管理平台。
2.2.4 生产效益。煤矿综合自动化系统的建设,可以在设备出现故障的时候,能更有效地进行判断和分析,从而尽量减少停机事故的发生,延长设备的使用寿命,减少在进行人工操作时造成的操作失误,此外还可以解决运输上的管理和调度问题,进一步提高运输的工作效率。
3 煤矿综合自动化系统设计遵循的原则
煤矿综合自动化系统的建设需要满足全面性、计划性、准确性、及时性、预见性、务实性、灵活性等特性,在进行煤矿的综合自动化系统设计的过程中要遵循以下五个方面的原则,才能使整个建设更加合理有效和完整:
3.1 人机能够协调配合完成工作的原则
煤矿的综合自动化系统平台的建设需要达到一种在网络出现任何故障的情况下都能够自动报警的状态,并且能够有效地完成数据的自动采集,从而使整体的管理以及监测的工作效率都能够提高。
3.2 通过信息资源的有效整合实现综合管理的原则
各个部门之间应该有效的实现信息的互通和共享,不能没有沟通和衔接,各自为政,达到既没有多余无用的信息,又要保持信息的全面和丰富,在安全保密的前提下使每一个部门的工作人员都能够很容易得到自己所需要的信息。
3.3 兼顾分步实施与统一规划的原则
在建设煤矿综合自动化系统的体系时,要同时兼顾分步实施与统一规划,进行任务计划的分配时,从总体的目标出发,然后把建设的任务逐步的向下传达,任务传达完之后在具体实施任务的时候,要遵循从高到低、从下往上的原则,也就是首先要根据底层部门的实际情况,逐步往中层和高层迈进,一步步地最终完成目标计划。这样不仅可以使整个规划建设协调一致,不产生不必要的冲突和矛盾,还可以保证信息来源的有效性和信息处理时的依据性。
3.4 兼容并蓄的原则
应该把各类子系统的功能都融合到煤矿的综合自动化系统的平台中,在充分发挥各个子系统功能的基础上实现集中有效的调度与监控。
3.5 相对稳定与适应变化结合的原则
由于信息技术的不断更新和发展,煤矿产业很容易面临技术与管理的革新,为了更快适应新形势的变化,煤矿的自动化系统随时会进行调整和改造,因此在这种情况下,要尽量从长远的利益和目标出发,不断完善和稳定系统的建设,使系统在生命周期内不用频繁的改造和更换,进而达到能够稳定有效的使用。
4 煤矿综合自动化系统的整体架构
煤矿综合自动化系统主要是以1000M的工业以太网作为网络支撑,它主要分为内网和外网两层:内网主要是为了防止病毒或者黑客的入侵等,进而接入各个子系统和控制层;外网主要是为了方便公司内部的管理人员以及行政人员进行远程的管理和监控,它的组成主要就是信
息网。煤矿综合自动化系统的架构是由四个层次组成的:
4.1 接入层
它主要是为了实现与各个子系统的有效接入,把系统智能的控制设备和各个子系统通过接口或者其他的工业总线有效接入1000M工业以太网,数字视频监控系统则通过网络接口实现与1000M以太网的接入。
4.2 数据的收集处理层
它主要是为了实现对各个子系统之间的数据收集和处理,各个子系统把系统的数据上传到数据收集处理层,然后再经过一定的处理之后形成一个统一的数据格式,接着再上传到统一的数据平台,最后是把统一之后的数据上传到统一的网络传输平台。这样一来就能够方便上层系统随时的显示、调用和处理。
4.3 控制层
控制层是一个开放性的网络,它连接了整个操作监控站的计算机以及其他的智能控制单元,是整个煤矿综合自动化系统的中间层。它主要是实现对各个子系统的控制和监视,控制层的设备为了能够防止井下出现安全事故的发生,适应井下的特殊工作环境,选用专门的具有煤矿防爆合格证和煤矿安全标志的设备,而且还采用了先进的智能控制设备,具有高技术、高可靠性的特性。为了减少网络的单点,进而增强通讯网络在出现突发状况时具备的生存能力,现场要采用放射式的冗余网络,
通过建立一个环状的光纤以太网结构来实现网络冗余。
4.4 信息层
所谓的信息层主要采用的是工业以太网的技术把服务器、人机接口和网关通过Web服务器连接到整个管理信息系统平台上,从而实现对公司内部各个系统信息的管理和现场数据的采集。这种技术适应了当今信息技术的发展,有效地避免了由于黑客或者病毒的侵入而造成的网络系统瘫痪的问题,能够通过图形、图像、声音以及数据等不同的方式来为管理人员提供决策的依据,方便他们进行各类报表的查询,提供了一个安全的生产信息。
5 煤矿综合自动化系统的辅助系统
5.1 通讯系统
通讯系统对于其时效性和即时性的要求非常高,它在整个煤矿安全生产的调度过程中起着不可替代的重要作用,通讯系统主要分为无线的通讯系统和有线的通讯系统,最终的目的都是为了保障在任何情况和任何状态下都尽量能够有效地运行通讯系统,进行实时的联系。
5.1.1 无线的通讯系统。无线通讯系统的建立为工作人员在进行煤矿生产时遇到突发状况时可以有效地进行应急救援提供了前提和基础,也保障了生产的调度和安全监控的有效实施,它主要是由矿井光纤网络构成了系统主干传输平台,用有线主干以及无线终端相结合的无线通信网络来全权覆盖煤矿井下的全部地点,包括地面上相关的重要部分,有效地实现了人员之间及时的语音通讯和人员之间的管理。无线的通讯系统主要是由电源、语音网关、管理主机、矿用网络交换机、矿用无线通信基站等组成的,可以为各类的工作人员和监测人员实施定位,还可以实现井上以及井下的无线通信。
5.1.2 有线的通讯系统。有线通讯系统的建立主要是因为考虑到无线的通讯系统会受到来自不同方面的干扰,抗干扰的能力比较差,从而造成通讯信号的混乱,因此才需要建立有线的通讯系统。有线通讯系统主要是为了实现在无线通讯系统受到强大的干扰而不能正常的进行工作时,代替无线通讯系统完成井下的部分单机与地面之间的通话、井下某个地点与调度室之间的通话、井下的工作人员与地面工作人员间的通话、几个工作人员同时的通话以及在出现突发状况时工作人员的紧急呼叫。有线通讯系统主要是由位于地面的主交换机与井下以及地面各地点的电话单机组成,各个地点的电话单机通过现场的总线连接到主交换机中。
5.2 工业电视系统
工业电视系统是煤矿实现自动化信息化远程监控的一个辅助系统,它可以直观地对现场的重要的设备以及工作环节和生产环节进行有效的监视,工业电视系统是由现场的传输光缆、防爆摄像机等组成的,可以有效地实现网上的资源共享。
5.3 大屏幕显示系统
通过设置大屏幕的显示系统从而对煤矿综合自动化系统的各种图像以及视频等进行多画面、高清晰的显示和分析,配备多台电视组成电视墙,可以通过这些进一步清晰直观地看到各种信息的展示,不仅可以实现实时监控和集中调度,还可以使工作人员及时地做出判断和处理。
5.4 不间断的电源系统
不间断的电源系统对于整个煤矿生产也是非常重要的,它主要是为煤矿生产的重要环节和计算机服务器等重要设备提供不间断的电源支持,在出现大面积停电的时候,可以有效地应对这种突发状况,使整个系统能够保持正常的工作,而且还保证煤矿综合自动化系统不会因为突然的停电事故而造成损坏。
5.5 集控中心机房
集控中心机房主要是包括空调的工程、电气工程以及安全工程、消防工程与设备监控工程等部分,它的环境不仅是为了满足工作人员对温度、湿度以及噪音干扰等
的需求,还为了满足计算机等各种微电子设备的需求。
5.6 接地防雷系统
接地防雷系统是为了避免由于巨大的电流以及雷击对电信和各种计算机设备造成的危害,它是必须根据国家的相关规定和合理的标准以及现场的一些实际情况来进行建设的,是为了最大限度地保障工作人员和相关设备的安全。
6 结语
煤矿综合自动化系统建设是煤矿企业发展的趋势,也是必然要求,我们应加快煤矿管理系统和检测系统的综合自动化和信息化的建设,为了保障煤矿的生产安全,为了能给煤矿的各项经营与管理提供高效便捷的信息服务渠道,我们应该结合当今信息技术的发展和创新的理念,进一步总结以往的经验和教训,取其精华,去其糟粕,不断完善和提高煤矿行业信息化的水平,实现有稳定可靠的性能、快速准确的应用以及先进实用、功能齐全的综合自动化集成系统,在大力保障煤矿安全生产的前提下创造更多的经济效益和社会效益。
参考文献
[1] 郭龙.基于OPC技术的煤矿综合自动化系统的研究与设计[D].河北工程大学,2013.
[2] 晏凤华.对煤矿综合自动化系统的研究与设计[J].内蒙古煤炭经济,2014,(6).
[3] 郭志博.矿井综合自动化系统在煤矿的建设应用分析[J].内蒙古煤炭经济,2014,(5).
[4] 乔良.基于组态技术的煤矿综合自动化系统的设计与实现[D].天津大学,2013.
关键词:配电网;监测系统;管理;终端
中图分类号:C93文献标识码:A 文章编号:
前言
近年来,我国国民经济的不断增长,城乡用电负荷与日俱增。特别经济发达地区,广大农村的城镇化,对电力供应提出了新的要求。在配电网的建设中,面临着量(规模)的建设和电能质量和服务效率的建设。在我国城市电网的主要奋斗目标中明确提出要“提高电能质量水平。特别对城乡电网的电能质量提出了明确的要求。因此,提高电网运行质量,加强对电网的优化控制成为电力系统当前的建设重点。
目前,电网以低压配电网络为主,如何利用新技术,提高供电公司的管理水平,加强对配电网的电能优化控制,提高供点电质量,降低网损提高电网运行的经济性是配电网发展的一大主题。
1 配电网概述及对策
1.1 配电网特点
当前配电网的主要特点如下:
1.1.1配电网覆盖面积大,涉及的设备众多,管理困难,负荷分散,故障率高;
1.1.2电力负荷的季节性和昼夜性变化大,峰谷悬殊,因此无功功率的季节性和昼夜性变化也大;
1.1.3低压无功补偿配置普遍不足,不能满足无功功率就地平衡的目的。部分已配置的低压无功补偿装置由于缺乏便捷的维护手段,长期处于固定运行状态或已损坏不能运行。
1.1.4电网的配变数量众多且分散,由于缺乏有效的监测手段,无法掌握其运行状态,负荷轻重、三相不平衡、功率因数、电压质量等问题难以及时发现,因此,无法及时给予调整与局部改造。
1.1.5缺乏科学决策低压无功补偿配置容量、配置方式的方法,多数采用拍脑袋的原始方法,不可避免存在顾此失彼、重复建设情况,无法发挥整体优势、规模效益。
1.1.6具备自动控制功能的低压无功补偿装置,一般都具有配电变压器信息采集的功能,但由于各装置孤立运行,不能充分发挥效益。
针对配电网这一现状,在加强设备的更新扩充的基础上,更重要的是提高管理水平,提高对电网运行的控制能力。
2对策
针对以上情况,在配电网的建设可在下列几个方面做点工作:
2.1 建设配网监测系统及在此系统上的专门控制系统(如无功优化控制系统等),来监视变压器等重要设备的运行状况,通过多种技术措施来减少三相不平衡、提高功率因数,提高设备的利用率,保障设备安全经济运行,最大限度地降低线损;
2.2 应用计算机技术,先行建设AM/FM系统,加强设备管理,提高企业的工作效率,改善供电服务质量;
2.3逐步建设配网管理系统(DMS)。为线损统计、负荷分析预测、电压合格率统计、农村配电网规划、优化供电方案、农网建设与改造项目决策等提供科学依据。
3配网监测系统的建立
配电网监测系统通过对配网的实时数据采集,包括配变、开闭所、开关柜、环网柜等,结合供电局已有的SCADA系统,用电营销系统和配网管理AM/FM系统相关信息的集成,形成对配电网实时监测,线损分析,配电网运行优化等综合应用功能,为配电网的安全、经济运行提供技术支持手段。其信息的集成关系如下图所示:
配电网监控系统和配网设备运行状态管理系统是目前在用电营销系统、SCADA系统之间架起了桥梁,使配电网的数据在应用系统中构成了闭环,使县级供电公司现有的计算机应用数据得到了为数据的综合利用建立了一个完整平台。因此配电网监测系统是县供电公司实现数字电力的一个投资少,见效快的项目。
3.1 监测系统结构
要实现对配网网的监控管理至少需要三个环节组成系统。配电终端设备,网络数据通讯通道,监控中心。与配网自动化系统的差别在于供电网络是在传统方式的简单优化,不需要完全重构。在设施的技术手段上,在完善供电数据后,主要着重开发在此数据下的应用,如配网设备状态评估、配网自愈控制、配网风险评估等。
配电终端设备应该具备电网信息采集,信息数据通讯能力和电压无功控制调节能力。因此需要具有“四遥”功能的馈线远端装置,以及具有投切电容或有载调压配电变压器。配电终端设备可以认为是监控系统的控制对象。
网络数据通讯通道负责配电终端与监控中心的数据通讯,它提供了配电终端和监控中心的数据交换平台,使得网络运行数据可以上传到监控中心,控制命令可以下发到终端设备。
监控中心是整个优化控制系统的核心部分,在监控中心,工作人员可以根据网络实际运行信息对网络的进行监视、优化控制、设备管理等工作,有效提高工作效率和自动化水平。
配网监测系统的结构除了考虑自身系统的结构以外,还必须考虑与其它外部系统的接口,其系统结构如下图所示:
3.2 远端装置
目前远端装置主要有:馈线终端单元(FTU),配变综合监控仪(TTU),静止式三相多功能电能表,低压无功补偿装置(VQC)等。用户可根据需要选用。其中主要考虑的因素除了功能外,还应考虑系统的运行、维护成本,及首次投入成本。§3.3网络通讯
配电网的通讯有以下的特点:点数多,配电网中的数据采集点可以达到上千的采集点;采集点的分布极其分散;单个点的数据量小,只传数据,不传语音。由于配电网的复杂性,因此决定了配电网的通讯系统必须具有:可靠性、经济性、寻址量、双向通讯能力、易操作和维护方便等特点。同时,在进行优化控制计算时需要的大量的遥测、遥信量,数据传输量大,为了满足实时性要求网络必须拥有较宽的带宽和较快的速度。针对电网通讯的特点,对专线(光纤、双绞线)、电话线、无线通讯等通讯方法,根据其通讯方式优缺点的比较,从电力网本身的特点出发,光纤无疑是最好的选择,但是成本太高。对优化控制网络来说,由于计算程序中包含了数据的状态估计,适量的数据误差是允许的。双绞线和电话组网无论从速度、容量和经济性上都不适合用于区域性的电力系统控制网络。农村电网覆盖广,控制点分散,而且环境恶劣,在维护和检修上都有诸多不便。因此,优先选用公共数据网(GPRS)来提供通讯通道的方案。既满足数据传输的需要,又减少了安装、维护、检修的工作量。
3.3GPRS数据通讯平台。
GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的简称,是GSM为基础的数据传输技术,可说是GSM的延续。GPRS和以往连续在频道传输的方式不同,是以封包(Packet)式来传输,因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算,并非使用其整个频道,理论上较为便宜。其传输速率可提升至56~114Kbps。而且,因为不再需要现行无线应用所需要的中介转换器,所以连接及传输都会更方便容易。
使用GPRS有以下突出优点:实现永远在线使用无须拨号;提高数据传输速度及传输量;组网简单无需维护;具有强大的通讯保障能力。
通过GPRS的网络交换中心把数据传输到调度中心。控制命令下发时,也是通过网络交换机把命令通过拨号器发到终端。于是有了统一的网络通讯模型如下:
关键词:电气自动化;改造;应用
引 言
电气综合自动化系统充分利用计算机技术,顺应了市场经济发展的需要,提高了发电厂、电力企业的经营管理水平实现效益和安全的双重效果,为电力工业的发展提供了有力支持。在发电厂的电气系统实施综合自动化,运行人员通过操作工作站的显示器、鼠标和键盘对全厂电气设备进行监控和管理,有效提高发电厂的发电和供电质量,尽可能减少电路运行故障,并且还能通过自动化控制管理系统实现无人值班。电气综合自动化系统的改造和应用,不仅使电气系统的控制模式发生了根本改变,也将大大提高了发电厂的自动化管理水平和社会经济效益。
1.电气综合自动化的改造
1.1 做好提前准备和合理规划工作
电气综合自动化改造是个复杂的工程,需要牵涉到各种设备。在改造之前,要坚持科学、合理、节约的原则,做好提前准备和合理规划,综合考虑设备选型、选址布置、预留接口和通讯规约等方面。这样,在满足外部环境条件的情况下,不仅可以节约时间,而且还能节省大量的人力和物力。同时,发电厂现有的监视、五防、控制、保护等装置情况各不一样,因此,在综合自动化改造中应该注重整体的把握,做到实用、简练,功能重复的设备要避免并列运行。在进行电气综合自动化系统改造中,受到现场实际情况的限制,一些设备的监控难以纳入综合自动化系统的实施中,因此,可以在满足基本监控功能的条件下,充分顾及这些不具备改造条件的设备,在整体框架下预留接口,为后期改造做足准备。
1.2 解决好自动化改造的关键性技术
在实施发电厂电气自动化改造过程中,有两个关键的技术问题需要解决好:一是如何构造发电厂电气综合自动化系统的通讯网络,另一个问题是如何实现电气综合自动化系统与分散控制系统(DCS)的通信接口。
通讯网络电气综合自动化系统的三个层次(现地控制层、通信层和系统层)通过通讯网络形成一个有机的整体,通讯网络的实时性和可靠性决定了整个电气综合自动化系统是否高效、可靠地工作。处于现地控制层的是大量的智能二次设备,其通讯接口以串行口RS-485居多,有的也能提供现场总线和以太网的通讯口。单元机组的综合保护测控装置通过通信层的通信控制机接入系统层,并与DCS系统通讯,为保证数据交换的实时性,在设备选型时应选择采用快速通信技术的综合保护测控装置,在电磁干扰较强的现场可以采用光纤通信。通信控制机与系统层的通讯一般通过以太网接入,与DCS系统的通讯一般通过串行口或以太网接入DCS系统的分散处理单元(DPU)。系统层通常采用以太网作为通信主干网,通过通信服务器与分散控制系统(DCS)、管理信息系统(MIS)和厂级监控信息系统(SIS)进行数据交换。
1.3 做好软、硬件的升级改造环节
软件的升级改造是电气自动化系统改造中的一个关键环节,对于软件的升级包括应用软件的省级、平面软件的设计和那些管理软件的应用等这些方面。软件的升级对于电厂的自动化有着重要的作用,但是我们在做好软件的升级的同时也不应忽视了硬件设备的更新和改造。要积极对那些硬件设备进行日常的维护和管理,并要积极的引进先进的技术和设备。并且在电气自动化系统中可以运用信息网络技术中的新应用系统――总线技术,它可以为各个系统间的相互沟通和交流提供很好的帮助,使得设备信息和生产很好的结合在一起,不仅节省资源,节约成本,而且很好的实现信息的交互。
2.电气综合自动化的应用
2.1 单位机组监控方面
发电厂DCS的普及使单位机组的监控更为可靠。当前,发电厂普遍开始采用信息智能化的软件和相关的仪表。比如可以对现场智能传感器设置远程控制和组态的仪表智能管理软件,也可以远程的修正安装位置和零位漂移。对精度进行自动的标注,计算出各个产生的误差,把生成的曲线报告标定好,自动跟踪记录仪器仪表的状态变化。做完阀门性能的全面评估后对实现维护提供策略。掌管重要转动设备状态的智能控制软件对重要转动设备状态进行分析,重要转动设备包括引风机、给水机、送风机,它的采用要建立在可靠状态的监控技术上,通过振动和机电诊断,对是否存在不平衡、轴承磨损、负荷过重等现象进行综合快速分析,识别发生故障的原因,在故障还没达到恶劣影响程度下发出警报,对停止检修提供帮助和指引。
2.2 优化控制过程方面
电气综合自动化技术的应用是为了提高了模拟量控制系统调节的范围和质量指标。目前一些模糊控制、状态预测控制、自适应和人工神经网络系统等技术在不少发电厂中被采用,它们有的达到了很好运行效果。电力行业竞争不断激烈化,发电厂需要采用安全的、为企业带来经济效益的、通用性强的、方便安装调试的控制优化专用软件。它们对于燃烧以及蒸汽温度的优化起到很大的作用。现在机组采用的AGC都是单机的模式,通过调度把负荷直接转至AGC机组。由于电网的负荷变动很快,投入的机组不断处于相应变化的变负荷状态,使锅炉的蒸汽压力和锅炉的内部温度波动范围过大档板、辅机和阀门等机器设备频繁产生动作,这就需要从过程方面进行电气自动化改进。针对生产成本不断增加投入资金越来越大这一问题,发电厂要具备全局意识从不同角度、不同方向考虑和分析成本增加的原因,探索出降低成本的方法并在满足这一要求的前提下适当延长机组设备的使用年限。
2.3 管控一体化方面
管控一体化指DCS和MIS管理信息系统结合,被此渗透,结合成为一个层次面广的、集管理控制、网络化的、调度决策于一体的综合自动化控制系统信息系统这个系统基于单元机组DCS。管理信息系统通过对单元机组监控网络提取信息,然后加工成厂级管理监控信息,在远程计算机系统的帮助下对电网调度系统发送相应的信息,接受调度的指令,这样一来实现了对所有电气设备的保护、控制、监视和信息管理,实现了整个电网管理控制的一体化。
3.结 语
综上所述,电气综合自动化系统已经在发电厂或一些小型发电企业中得到了广泛的应用,其以自身所具备的诸多优势得到了电力管理者以及电力系统维护人员的青睐。当前,发电厂及电力系统的自动化水平日益提高,DSC已经成熟,通过利用先进的通信技术将电气设备测控装置直接连接起来,运用现代化、自动化以及智能化的控制技术对电力系统进行管理和改造升级,构建监控智能一体化系统,不但能够提高电厂自动化水平和电气运行管理水平,还能保证电力系统可靠运行达到提高发电厂供电效率的目的,是一项值得大力推广的新技术。
参考文献
[1]史振宇.发电厂电气综合自动化管理系统的研究[J].河北华北电力大学,2006.
【关键词】流程工业 综合自动化
所谓流程工业指的是一种能够连续生产的工业体系,其本身被用于我国多个行业的生产制造中,在我国经济与社会的发展中发挥着重要作用。随着我国计算机信息技术的不断发展,人工智能与智能控制被引入流程工业的过程控制中,这种引入在一定程度上解决了我国流程工业的能耗能、生产产品质量低、竞争力弱的现状,所以为了推动我国流程工业的相关发展,对流程工业的综合自动化技术进行相关研究,就有着很强的现实意义。
1 流程工业综合自动化的必要性
在我国市场竞争日益激烈的今天,在流程工业中采用综合自动化技术,对企业来说有着非同一般的意义,这也是因为流程工业本身的特点决定了其本身在生产中对综合自动化的需求。具体来说,由于近年来计算机信息技术的飞速发展,企业本身对市场的应对能力变强,这种变强使得相关企业为了生存就必须对自身的生产效率、产品质量等进行充分提高,这样才能保证自身的安全发展。此外,流程工业本身就是一个较为复杂的生产系统,这种复杂不仅使得其在综合自动化前的生产效率、生产质量较低,更使得其本身具有较强的危险性,而由于工业生产的连续性,这就使得传统的设备优化工作较难进行,在种种的流程工业发展现状中,我们能够深切感受到流程工业综合自动化的必要性。
2 流程工业综合自动化体系结构
在本文中提到的流程工业综合自动化技术,又被称为现代集成制造技术,其通过综合自动化系统完成自身对于流程工业的具体支持。在当下世界范围的流程工业自动化技术中,由于很多国家都认识到这一技术形式所能够起到的推动流程工业发展的效果,所以当下流程工业中运用的综合自动化系统有着多种类别,例如欧共体的CIM-OSA、法国的GRAI-GIM、美国的PURDUE等,在下文中笔者将对美国的PURDUE流程工业综合自动化系统与BPS/MES/PCS三层结构的流程工业综合自动化系统的结构进行具体论述。
在PURDUE流程工业综合自动化系统中,其本身分为经营决策层、企业管理层、生产调度层、过程监控层以及过程控制层五个层次,这种构成机构本身将生产过程管理过程进行明显的区分,而在这一系统中这些分层的功能实现则需要依靠计算机网络系统与数据库管理系统。PURDUE流程工业综合自动化系统的体系结构,在流程工业中能够发挥很大的促进作用,但PURDUE流程工业综合自动化系统由于本身对五层结构的分工有着不明确的问题,这就使得这一系统的开发出现了很大的困难,在这种情况下,采用BPS/MES/PCS三层结构的流程工业综合自动化系统成为了业界主流。在这一流程工业综合自动化系统的结构中,其由BPS经营计划系统、MES生产执行系统、PCS过程控制系统三层结构组成,这种结构组成有效避免了分工不明确问题的出现,在极大程度上促进了流程工业的相关发展。在BPS/MES/PCS三层结构的流程工业综合自动化系统中,其中BPS经营计划系统负责对整个生产过程的监控,以此保证流程工业生产的优化控制;而MES生产执行系统则负责对整个系统生产与经营管理中产生的诸多信息进行承上启下的管理,以此保证整个系统的顺利运行;而PCS过程控制系统在系统中则负责对产品的处理对象、客户、交货期等信息进行处理,以此保证原料供应商与客户的较好连接,在这一系列的系统功能发挥中,流程工业的产品质量与生产效率都将得到大幅度增长。
3 流程工业综合自动化的支撑环境
在流程工业的综合自动化系统中,计算机网络与数据库技术在其中发挥着举足轻重的作用,也正是因为这些作用的发挥,使得综合自动化系统能够在企业的流程工艺中起到共享资源、协调作业的作用,在下文中笔者将结合自身实际工作经验,对计算机网络系统这一流程工业综合自动化的支撑环境进行具体论述。
3.1 综合自动化系统计算机网络系统的特点
在流程工业的综合自动化系统中,作为其支撑环境的计算机网络系统本身由三级不同职责类型的局部子网络互联构成,其中作为局部子网络之一的PCS级网络、MES级网络以及BPS级网络所发挥的功能我们在上文中已经有了具体介绍,但在这里需要注意的是,流程工业综合自动化系统支撑环境的计算机网络系统本身的三级局部子网络中,其对通讯等方面的要求也存在的不同之处,这些要求的不同主要集中在通讯的吞吐量、延时、实时性等方面,针对这种情况,相关企业在对其进行应用时,就需要对相关通讯协议、拓扑结构等进行针对性准备,以此保证自身流程工业综合自动化技术的较好使用。
3.2 综合自动化系统计算机网络系统的计算模式
在流程工业的综合自动化系统中,其采用的计算模式也是其重要组成部分之一,在我当下流程工业的综合自动化系统中,采用C/S或B/S两层、三层的混合计算模式的综合自动化系统,是业界的主流。在这其中的C/S或B/S两层结构的计算模式,需要配置网络浏览器进行使用;而B/S/S三层结构的计算模式,则能够通过减少网络通信和竞争,增强综合自动化系统的处理性能;而混合结构的计算模式,则能够通过综合利用C/S或B/S两层与B/S/S三层结构的计算模式进行具体的工作。在实际运用中,B/S/S三层结构的计算模式是当下业界的主流。
4 结论
综上所述,在我国当下的流程工业中,综合自动化技术的采用能够在很大程度上促进其本身的相关进步,而为了这种进步的步伐拉大,笔者结合自身工作经验进行了本文的相关研究,希望能够以此推动我国流程工业的相关发展。
参考文献
[1]徐用懋,张猛.流程工业的综合自动化技术[J].工业控制计算机,2002(11):5-10.
[2]邵惠鹤.流程工业自动化发展趋向与先进控制技术[J].自动化博览,2002(02):30-35.
[3]徐用懋,张猛.流程工业的综合自动化技术概述[J].自动化博览,2003,S1:63-66.
[4]徐用懋,张猛.流程工业的综合自动化技术[J].数字化工,2003(05):20-21.
作者简介
王金爽,男,辽宁省丹东市人。现就读于沈阳理工大学自动化专业。