DCAP4000发电厂电气监控管理系统讲稿.doc
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1、一、 发电厂电气监控管理系统开发背景1. 发电厂自动化现状从80年代后期 ,随着以微处理器为基础的分散控制系统 ()在电厂中的广泛应用 ,热工自动化控制水平有了极大的提高 ,实现了对机、炉统一监控和管理。但由于传统的原因,电气的监控仍停留在常规的表计、光字牌、手操站 ,控制逻辑通过继电器用硬接线方式实现 ,自动化水平较低。目前,大多数电厂都具有侧重于机炉的DCS系统,完成基本的运行、控制等功能,对电气系统考虑较少。电气运行人员关心的测量、保护动作、整定、事故追忆等信息在DCS系统却无法反应2. 发电厂自动化发展面临的问题近来各电厂及设计部门对提高电气系统的自动化水平表现出极大的兴趣,提出了各种
2、电气系统联网及纳入DCS的方案,并在许多电厂进行了相应试点。普遍的观点认为,电气系统纳入DCS是一个趋势,而且,在接入方式上,越来越多的考虑用通信方式部分取代“硬连接”方式。电气系统联网及接入DCS也存在不少问题和困难。一个原因是,DCS主要关心机炉系统的安全,侧重点不同,所以并不需要“无关”的数据。另一原因是,通信接口没有规范,需要具体工程具体实施,存在DCS厂家与电气系统厂家的配合问题,系统连接困难。电气系统联网后,如果只在DCS系统中有监视测量、动作情况等简单功能,不能在深层次的数据挖掘中提高电气系统的运行维护管理水平,也无法表现出电气系统联网的必要性。二、 发电厂电气监控管理系统分析发
3、电厂电气监控管理系统(ESIS),是为提高发电厂电气系统的自动化及运行管理水平,应用计算机、测量保护与控制、现场总线技术及通信技术,实现发电厂电气系统的电气运行、保护、控制、故障信息管理及故障诊断、电气性能优化等功能的综合自动化在线监控管理系统。将电气系统连接成电气监控网络,一方面接入DCS,完成必要的控制功能及与DCS的有关数据交流,另一方面,通过接入电气主站系统,充分利用电气系统联网后信息全面的优势,加强电气信息的应用,完成较为复杂的电气运行管理工作,实现电气的“综合自动化”。ESIS分为两部分,即:电气监控网络系统和电气主站系统。目前,电气综合自动化技术在变电领域已得到了普遍应用和发展,
4、功能技术水平也已日臻完善。分散分布式的电气综合自动化系统同样可应用于发电厂厂用电气系统,6KV和400V系统保护、测量、控制、通信采用分散式就地安装,用现场总线将这些前端设备及发变组保护等其它的主要保护和自动装置以通信方式连接起来,形成网络系统,系统留有与DCS系统、电气主站系统等、电厂监控信息系统(SIS)的接口,根据需要接入。电气主站系统分析电气监控网络建立后,可以获得丰富的信息,不仅能实现许多高级应用,也可以避免电气系统独立运行带来的不必要的重复工作。因此,建立电气主站系统对于提高系统电厂的电气系统运行管理水平,有极大的作用。电气主站系统,应满足电气SCADA功能的基本功能要求,并拓展电
5、气联网的应用功能,以具备电气数据应用的鲜明特色。2.2电气主站系统结构分析电气主站系统配置见图2,可采用双网或单网结构,说明如下:图2 电气主站系统示意图MIS系统运行工作站磁盘阵列数据服务器WEB服务器WAN网络打印机SIS系统电气监控管理机。路由器 数据库服务器运行商用数据库管理系统,处理实时数据,触发告警信息,保存历史数据。 WEB服务器提供浏览和查询运行系统实时数据和历史数据的JAVA控件,支持远方基于浏览器的实时数据的监视和历史数据的查询功能。 前置机工作站负责与电气监控网络系统接口,完成对电气监控网络数据采集和数据传输任务,完成对下命令的转发。 运行工作站实时显示现场数据,实现告警
6、提示,执行各种数据的录入和查询工作,提供遥控、遥调和顺控功能,实现电气数据的高级应用功能。 其它设备包括以太网连接的相关设备,如网卡、网络交换机、路由器等2.3电气主站系统设计要求 采用标准商用数据库系统标准SQL数据库语言:支持多种数据库系统的互联。提供数据库应用的开发接口 实现与MIS和SIS系统的无缝连接提供数据库中间层访问JAVA控件,实现外部系统和本系统的无缝连接。 功能设计模块化u 系统功能的模块化、层次化。u 用户接口的控件化、模块化。2.4电气主站系统功能2.4.1基本功能监视电气系统的潮流,以主接线图、棒图、曲线等形式显示测量数据和设备的状态信息;实现信号告警、越限告警、保护
7、动作事件告警、网络故障告警、智能设备和通信通道故障告警;各种数据统计报表功能;提供远方操作运行设备的图形接口。2.4.2高级应用功能1 自动抄表系统目前,厂用电的抄表基本上由人工完成,有些电厂购买专门的抄表系统。利用测控装置本身的计量功能或转接电度表的脉冲信号,在主站进行电量的在线统计生成报表,可实现专用的厂用电抄表系统的所有功能。同时,有了各点的实时潮流信息,对分析电厂的能耗,改进电厂运行,有重要的意义。2 发电机运行状态监视实时显示可视化发电机运行状态图,为发电机运行提供指导。3 电气设备管理包括保护和自动装置的台帐、档案、维修记录等。更为重要的是,电气主站系统可以实现在线设备管理,如统计
8、设备动作情况,运行情况等。这部分信息可以传送至MIS系统,补充MIS系统的数据。4 定值管理定值的远方修改、及在线自动校核。未来电气主站系统还可以扩展为可视化发电厂继电保护整定计算与定值管理系统。5 故障信息管理包括动作及一般事件信息SOE、事件追忆、事故重演、录波分析等功能。事故重演及录波分析,对于分析事故原因进而实现事故防范有重要意义。6 故障诊断及电动机状态检修通过电动机启动时的波形可以分析鼠笼断条等故障,并根据电动机启动及运行状态的在线分析,实现电动机的状态检修。7 小电流接地选线形成电气监控管理网络后,此项功能大大优于目前的小电流接地选线装置,因联网后每路CPU间可并行采集计算,电气
9、主站系统进行综合计算判断要优于由单片机作综合运算。2.4.3系统安全管理要求运行系统登录,数据库维护和操作的权限检验,及信息的保存。2.4.4系统互联要求支持多种网络协议,与其他计算机网络互联,能方便地实现与SIS系统和MIS系统的数据接入。2.4.5远程诊断和维护要求实现远程登录,信息查询、远程维护等。DCAP-4000系统概要设计 DCAP-4000系统的体系结构 DCAP-4000系统的典型架构 DCAP-4000系统的特点 DCAP-4000系统软件模块 DCAP-4000系统数据表定义DCAP4000系统的体系结构DCAP4000系统,是基于Client/Server 结构开发的,集
10、成发电厂实时信息(SCADA信息),设备管理信息的综合信息系统。DCAP4000系统的体系结构吸取了传统分布式实时SCADA系统的优点,又根据电力自动化系统对SCADA系统及其扩展应用的需求,跟随了当今分布式实时系统的最新发展。从以下几个方面阐述DCAP4000系统的体系结构: DCAP4000系统的数据采集和规约转换结构; DCAP4000系统的数据流程; DCAP4000系统的HMI处理结构; DCAP4000系统的网络通讯结构; DCAP4000系统的数据库连接技术; DCAP4000系统的开放接口功能;系统的数据采集和规约转换结构DCAP4000系统是一个开放的全组态的综合自动化系统组
11、态平台,它不但使画面、后台语言具有可组态性,而且使数据采集设备也具有可组态性。也就是说,除了部颁规约的厂站数据采集设备之外,DCAP4000还能连接非部颁标准通讯协议,包括不同厂商的对部颁标准协议的各种变种实现。系统的数据流程DCAP4000 实时数据库描述了电力自动化系统监控、管理数据点的集合,它的基本单位为变量(点),从这种意义上讲,DCAP4000系统实时数据库就是按一定方式组织的监控和管理点(变量)的集合。规约转换、HMI、曲线、报警、数据浏览等都是基于实时数据库展开的。网络环境下的DCAP4000系统,实时数据库运行于主服务器上,且实时数据库的每个点(采集点)在全网络环境下只有唯一的
12、标识。数据处理模块,处理实时数据和告警事件;实时地更新实时数据库;生成和刷新历史数据库记录。数据库结构发生变化时,为了不影响HMI和报表等程序,我们设计了数据库操作中间层,所有对数据库的访问都通过调用中间层提供的标准函数进行。中间层对实时库和历史库的操作采取不同的方法,实时库的操作是在Client端中间层和Server端中间层之间进行,历史库的操作仅通过Client端中间层进行。DCAP4000监控管理系统已集成了电力设备的运行信息和管理信息,主要体现在以下几个方面:l 设备的投运时间l 设备的动作信息l 设备的检修记录l 设备厂家,型号,编号,出厂日期l 设备参数客户端和服务器的数据交换如图
13、1.2.1所示:图1.2 客户端和服务器的数据交换MIS系统和CIS系统与DCAP4000的主服务器进行数据交换,为了不影响实时系统的快速响应要求,为了保持系统的相对独立,做到MIS系统及CIS系统和DCAP4000系统数据库的无缝连接,外部系统和主服务器数据库的数据交换都必须通过主服务器的中间层来进行,中间层提供面向连接的标准服务,并控制外部访问的优先级和保证实时系统的安全性。DCAP4000系统还提供WEB服务功能,通过系统WEB服务器提供的组件,客户端可以通过浏览器查询、浏览实时数据和历史数据。DCAP4000系统实时数据处理过程如图1.2.2所示:图1.2.2 实时数据处理流程图1.2
14、.3 系统的HMI功能DCAP4000系统可以按自己或最终用户的要求构造满意的人机界面。在DCAP4000系统中,常用的构造人机界面的美工工具都具有动画属性,包括“颜色、大小、位置、文本、角度、闪烁、隐藏”等属性,这些属性可以简单地与以监控变量或内存变量为参数的表达式连接,系统提供高效的画面刷新机制保证图形元素属性随变量表达式属性的变化而变化;系统提供独立功能的控件用于显示系统的报警信息、曲线、棒图等,这些控件也可以以某种单位与监控点变量或表达式及其历史数据库连接,完成有关的查询和显示功能。对于电力高级应用需求我们采用控件的方式设计,便于二次开发,和组合功能强大的图形接口。DCAP4000系统
15、HMI的基本处理过程如图1.2.2所示:图1.2.3 DCAP4000系统HMI处理示意图基于这种处理方式,DCAP4000系统提供强大的HMI 组态和编程功能,具体说明如下:u 动画连接功能 DCAP4000系统根据不同的窗口画面元素提供: 位置(实现图形元素的移动) 尺寸(向不同方向的缩放) 使用连接(实现对用户操作的控制) 颜色(线颜色、填充颜色、字体颜色的变换) 旋转(顺时针、逆时针、可调节参考点) 闪烁 隐藏 文本输出 声音等动画连接功能,定义图形元素在生产过程不同状态或时间下画面的动画属性。u 操作功能 DCAP4000系统提供对每类图形元素均适用的用户操作连接,包括: 断路器及电
16、动刀闸的操作 主变档位调节 执行顺控流程 操作票管理 挂牌操作(接地、检修) 小电流接地选线 旁母代路操作 事故追忆 装置参数和保护定值的查询及修改 保护信号复归 故障录波分析 设备管理及检修记录(包括装置自诊断信息)查询 告警事件的确认及浏览 操作记录的浏览 召唤、浏览及打印报表 显示或隐藏窗口 滑动杆连接(垂直或水平连接以显示和改变有关变量的当前值) 离散变量操作(开、关、反转、触发、重置、变量值的输入等) 菜单命令连接 帮助文本连接用户可设置有关操作的权限,以实行在运行时刻有关操作的安全性管理,用户还可定义有关操作的快捷键(键盘热键)。u 强劲的后台语言编程功能 DCAP4000系统提供
17、类Basic语言的后台语言及其编辑器,方便用户定义系统的各种操作: 不同状态(系统启动、运行中和退出前,窗口显示前、显示中和关闭前)需要进行的初始化操作或其它操作(定时功能、模拟调试功能等); 不同条件(变量值的改变、用户按下预先设定的快捷键、表达式的值满足某些条件); 对不同图形元素。通过它,用户可实现通常只有通用语言才能实现的功能。u 其它辅助功能 包括异常事件打印,定点报表打印,画面的缩放、导航,图形元素位置的静态调整、显示顺序的改变、分层分级显示等。1.2.4 系统的网络通讯结构DCAP4000系统网络通讯充分考虑了系统需要的网络数据对实时性的不同要求,提供点对点(Peer to Pe
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