微機(jī)控制技術(shù)在高壓供電系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉崗

摘 要：利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將測(cè)量、控制、保護(hù)、通訊一體化的微機(jī)綜合保護(hù)控制系統(tǒng)目前在工礦企業(yè)高壓供電系統(tǒng)中的應(yīng)用日益廣泛，微機(jī)綜合保護(hù)控制系統(tǒng)主要設(shè)備是由計(jì)算機(jī)、微機(jī)型保護(hù)裝置及網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備等組成，應(yīng)用目的是實(shí)現(xiàn)供配電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。

關(guān)鍵詞：微機(jī)綜合保護(hù)控制；計(jì)算機(jī)；變配電；通訊；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）12-0195-01

民用建筑、工礦企業(yè)高壓供電網(wǎng)絡(luò)多以10KV系統(tǒng)為主，10KV開(kāi)關(guān)設(shè)備保護(hù)和操作的傳統(tǒng)形式是繼電器控制，而微機(jī)綜合保護(hù)控制系統(tǒng)目前在10KV及以上供電設(shè)備的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，微機(jī)綜合保護(hù)控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)就在于它是基于先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟硬件、自動(dòng)控制、傳感器和光纖網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)，融合了電子式互感器、繼電保護(hù)、測(cè)控、通訊、當(dāng)?shù)乇O(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控，遠(yuǎn)程指揮等主要功能，能夠最大限度地滿足供電安全、穩(wěn)定和高效運(yùn)行的要求。

1 微機(jī)綜合保護(hù)控制系統(tǒng)的概況

微機(jī)綜合保護(hù)控制系統(tǒng)主要設(shè)備是由計(jì)算機(jī)、微機(jī)型保護(hù)裝置及網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備等組成，其中微機(jī)型保護(hù)裝置是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將測(cè)量、控制、保護(hù)、通訊一體化的一種經(jīng)濟(jì)型保護(hù)；針對(duì)配網(wǎng)終端高壓配電設(shè)備量身定做，以三段式無(wú)方向電流保護(hù)為核心，配備電網(wǎng)參數(shù)的監(jiān)視及采集功能，可省掉傳統(tǒng)的電流表、電壓表、功率表、頻率表、電度表等，并可通過(guò)通訊口將測(cè)量數(shù)據(jù)及保護(hù)信息遠(yuǎn)傳上位機(jī)，方便實(shí)現(xiàn)供配電自動(dòng)化。微機(jī)型保護(hù)裝置主要運(yùn)用單片機(jī)技術(shù)、過(guò)程控制理論、傳感器技術(shù)、信號(hào)轉(zhuǎn)換技術(shù)、電力運(yùn)行技術(shù)等，微機(jī)型保護(hù)裝置適用于110KV及以下電壓等級(jí)的保護(hù)、監(jiān)控及測(cè)量，可用于線路、變壓器、電容器、電動(dòng)機(jī)、母線PT檢測(cè)、備用電源自投回路及主設(shè)備的保護(hù)、控制與監(jiān)視。單元化的設(shè)計(jì)使其不但能方便地配備于一次設(shè)備，也可以集中組屏、集中控制。

微機(jī)綜合保護(hù)控制系統(tǒng)軟件采用計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議采用TCP/IP、UDP/IP通信協(xié)議，數(shù)據(jù)庫(kù)采用MS SQLServer2000、Oracle、MS Access 2000等大型工用數(shù)據(jù)庫(kù)，通訊模型上支持傳統(tǒng)的IEC103規(guī)約、IEC101、IEC104、XT9712，同時(shí)提供IEC61850的通訊方式。由于采用了IEC61850的通訊方式，使得該系統(tǒng)與各保護(hù)廠家的設(shè)備實(shí)現(xiàn)了直接的互操作性，大大節(jié)約了系統(tǒng)工程化、開(kāi)發(fā)、集成、現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收、維護(hù)的人力費(fèi)用和時(shí)間，降低了規(guī)約轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)庫(kù)翻譯的成本，降低了電網(wǎng)建設(shè)的費(fèi)用，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和快速反應(yīng)能力，使系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性也大大提高。

2 案例分析

目前國(guó)內(nèi)的微機(jī)綜合保護(hù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)均采用GB、IEC等標(biāo)準(zhǔn)，二次系統(tǒng)設(shè)備的組成也采用了單純的計(jì)算機(jī)數(shù)字信息處理系統(tǒng)。

以某企業(yè)變配電微機(jī)綜合保護(hù)控制系統(tǒng)為例，詳細(xì)介紹其組成結(jié)構(gòu)如圖1。

其系統(tǒng)為三層設(shè)備兩層網(wǎng)結(jié)構(gòu)：

三層是指主控層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、間隔層。

1）組成特點(diǎn)：主控層設(shè)備、通信管理層設(shè)備間采用以太網(wǎng)組網(wǎng)。通信管理層設(shè)備、間隔層設(shè)備間采用現(xiàn)場(chǎng)總線方式，如RS485、CAN等。通信管理層同時(shí)與站內(nèi)其它智能設(shè)備接口以及系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)工作站連接調(diào)度等。

a）主控層：分布配置操作員站、工程師維護(hù)工作站、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件等?？砂葱枨蟀垂δ軉为?dú)配置特定角色計(jì)算機(jī)，也可將功能模塊集成。

主控層是系統(tǒng)的監(jiān)視控制中心、集成中心。該層完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、處理、顯示和監(jiān)視功能，并在滿足權(quán)限和邏輯時(shí)，對(duì)相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行控制，還為運(yùn)行人員提供各種控制管理功能，并提供多種外部系統(tǒng)接入接口。

b）通信管理層：分布配置前置通訊管理機(jī)、串口通訊設(shè)備、通訊網(wǎng)絡(luò)等。

通信管理層實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)各種智能設(shè)備通訊，收集各智能設(shè)備的信息；同時(shí)實(shí)現(xiàn)與主控層設(shè)備通訊，上傳各智能設(shè)備的信息；主控層設(shè)備通過(guò)其下發(fā)控制命令；同時(shí)也可提供遠(yuǎn)動(dòng)功能，能夠向調(diào)度或集控站收發(fā)數(shù)據(jù)。

c）間隔層：配置保護(hù)測(cè)控裝置及智能設(shè)備等。裝置可選擇配置為單網(wǎng)或雙網(wǎng)組網(wǎng)，按用戶要求和設(shè)備間距選擇RS485等總線方式。

2）應(yīng)用場(chǎng)合：110kV及以下電壓等級(jí)變電站、配電站及廠用電，系統(tǒng)具備規(guī)模，系統(tǒng)置通訊管理機(jī)和串口通訊設(shè)備集成規(guī)約轉(zhuǎn)換器和遠(yuǎn)動(dòng)工作站功能；有多個(gè)操作員站、工作站配置需求的場(chǎng)合。

主控層網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)組網(wǎng)。以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)允許多種通信協(xié)議并存共享帶寬，具有高度的可擴(kuò)展性和良好的開(kāi)放性，能夠滿足與電力系統(tǒng)專用網(wǎng)絡(luò)連接及容量擴(kuò)充的要求。

間隔層網(wǎng)絡(luò)可采用現(xiàn)場(chǎng)總線或工業(yè)以太網(wǎng)組網(wǎng)，具有較強(qiáng)的抗干擾能力和可靠性，完全滿足監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求。網(wǎng)絡(luò)上各節(jié)點(diǎn)設(shè)備相互獨(dú)立，當(dāng)變電站規(guī)模較大，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量較多時(shí)（超過(guò)64個(gè)），系統(tǒng)支持設(shè)置子網(wǎng)擴(kuò)展。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的日益健壯，計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用得到了新的發(fā)展和延伸，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)從單任務(wù)發(fā)展到了多任務(wù)，軟件的生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)模式也發(fā)生了巨大的變化。變配電微機(jī)綜合保護(hù)控制系統(tǒng)的發(fā)展也經(jīng)歷了幾個(gè)階段，早期的變配電微機(jī)綜合保護(hù)控制系統(tǒng)往往關(guān)注某個(gè)具體的應(yīng)用而被分割為許多個(gè)獨(dú)立的應(yīng)用程序，互不相關(guān)。隨著生產(chǎn)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累和總結(jié)，多個(gè)具體的應(yīng)用模塊功能被不斷的抽象，功能上的相似讓它們之間的關(guān)系變得緊密起來(lái)，加之面向?qū)ο蟮拈_(kāi)發(fā)模式在軟件工程領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)日漸顯現(xiàn)，面向電站設(shè)備而開(kāi)發(fā)的微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)孕育而生并在市場(chǎng)上迅速占領(lǐng)了主導(dǎo)地位。

參考文獻(xiàn)

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