專利名稱：一種廠級負(fù)荷和電壓一體化自動控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于熱電廠發(fā)電自動控制技術(shù)領(lǐng)域。特別涉及一種廠級負(fù)荷和電壓一體化自動控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，火電廠廠級負(fù)荷分配系統(tǒng)(簡稱:LDC)和廠級電壓自動控制系統(tǒng)(簡稱:AVC)為兩套獨(dú)立運(yùn)行的系統(tǒng)，每套系統(tǒng)均有獨(dú)立的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和監(jiān)控組態(tài)軟件。LDC和AVC雖然功能不同，但是采集的數(shù)據(jù)有很大部分重疊，如火電廠各機(jī)組發(fā)電機(jī)端有功功率、無功功率、母線電壓等模擬量數(shù)值，又如機(jī)組狀態(tài)、控制系統(tǒng)投切等開關(guān)量，同時(shí)這兩套系統(tǒng)均需接受電網(wǎng)調(diào)度指令。顯然，兩套獨(dú)立運(yùn)行LDC和AVC造成了設(shè)備的重復(fù)配置，浪費(fèi)了資源，增加了投資；同時(shí)兩套獨(dú)立的系統(tǒng)，也增加了日后運(yùn)行維護(hù)的成本，因此本發(fā)明設(shè)計(jì)出一種火電廠廠級負(fù)荷和電壓一體化自動控制系統(tǒng)(簡稱:AGVO0
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有LDC和AVC硬件重復(fù)配置和負(fù)荷優(yōu)化分配算法存在的不足，提出一種廠級負(fù)荷和電壓一體化自動控制系統(tǒng)，其特征在于，該一體化自動控制系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、控制和通訊網(wǎng)絡(luò)四部分組成；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為:第一 OPC服務(wù)器1、第二 OPC服務(wù)器2、第一機(jī)組OPC客戶端至第N機(jī)組OPC客戶端分別通過第一網(wǎng)線組1、第二網(wǎng)線組2同第一交換機(jī)1、第二交換機(jī)2連接；第一控制器I第二控制器2分別通過第一網(wǎng)線1、第二網(wǎng)線2和第一交換機(jī)1、第二交換機(jī)2相連，第一控制器1、第二控制器2分別與第一 CAN總線1、第二 CAN總線2連接，第一控制器I和第二控制器2之間通過冗余通訊電纜3互連；第一類輸入輸出模塊(模擬量)7、第二類輸入輸出模塊(數(shù)字量)8、第三類輸入輸`出模塊(溫度量)9和第三方通訊模塊10同時(shí)并接第一 CAN總線1、第二 CAN總線2上；第一輸入輸出模塊7和第二輸入輸出模塊8分別通過硬接線與遠(yuǎn)程終端6連接，遠(yuǎn)程終端6通過通訊光纜4與電網(wǎng)調(diào)度中心連接。所述控制部分由相互冗余的第一控制器1、第二控制器2組成，均為PLC可編程邏輯控制器。所述數(shù)據(jù)米集系統(tǒng)由第一輸入輸出模塊7、第二輸入輸出模塊8、第三輸入輸出模塊9和第三方通訊模塊10組成，均包含A/D (模/數(shù))轉(zhuǎn)換和D/A(數(shù)/模)轉(zhuǎn)換，將輸入模件采集的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，輸出模件輸出數(shù)字量；上述輸入輸出模塊均有光耦隔離保護(hù)。所述通訊網(wǎng)絡(luò)由兩臺交換機(jī)和網(wǎng)線、光纖組成，其中交換機(jī)為光口、電口混合；當(dāng)距離小于75米，使用電口和網(wǎng)線；大于75米，則使用光纖和光口。所述監(jiān)視部分由遠(yuǎn)程終端、工控機(jī)和安裝于工控機(jī)上的監(jiān)控組態(tài)軟件構(gòu)成。所述第二 OPC服務(wù)器2輸出與打印機(jī)11連接。[0010]所述第一 OPC服務(wù)器1、第二 OPC服務(wù)器2相互冗余。所述第一網(wǎng)線組1、第二網(wǎng)線組2相互冗余。所述第一交換機(jī)1、第二交換機(jī)2相互冗余。所述第三方通訊模塊為通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，包含A/D模/數(shù)轉(zhuǎn)換和D/A數(shù)/模轉(zhuǎn)換，將輸入模件采集的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，輸出模件輸出數(shù)字量；將常用現(xiàn)場總線協(xié)議轉(zhuǎn)換為機(jī)柜內(nèi)CAN總線協(xié)議，支持MODBUS，PR0FIBUS等常見現(xiàn)場總線通訊協(xié)議，以提高AGVC系統(tǒng)的兼容性。本實(shí)用新型的有益效果是該一體化控制系統(tǒng)可同時(shí)完成廠級負(fù)荷自動優(yōu)化分配和廠級電壓自動控制的功能，實(shí)現(xiàn)了廠級負(fù)荷/電壓一體化控制，節(jié)約了投資和維護(hù)費(fèi)用。
圖1是廠級負(fù)荷/電壓一體化自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖2是控制柜結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提出一種火電廠廠級負(fù)荷/電壓一體化自動控制系統(tǒng)。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。在圖1 圖 2中，該一體化自動控制系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、控制和通訊網(wǎng)絡(luò)四部分組成；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為:相互冗余的第一 OPC服務(wù)器I和第二 OPC服務(wù)器2、第一機(jī)組OPC客戶端-第N機(jī)組OPC客戶端分別通過第一網(wǎng)線組1、第二網(wǎng)線組2同第一交換機(jī)1、第二交換機(jī)2連接(N為全廠投入運(yùn)行機(jī)組總數(shù))，第二 OPC服務(wù)器2輸出與打印機(jī)11連接。在控制柜13內(nèi)，第一控制器I第二控制器2分別通過第一網(wǎng)線組1、第二網(wǎng)線組2和第一交換機(jī)1、第二交換機(jī)2相連,第一控制器1、第二控制器2分別與第一 CAN總線1、第二 CAN總線2連接,第一控制器I和第二控制器2之間通過冗余通訊電纜3互連；第一類輸入輸出模塊7、第二類輸入輸出模塊8、第三類輸入輸出模塊9和第三方通訊模塊10同時(shí)并接第一 CAN總線1、第二CAN總線2上。在控制柜13下部，安裝互為冗余的兩套電源模塊，每個(gè)電源模塊上均安裝有電壓表，電流表和指示工作狀態(tài)的了 LED顯示燈；兩套電源模塊出口通過反向二極管經(jīng)由空開向相關(guān)模塊供電。第一類輸入輸出模塊7和第二類輸入輸出模塊8分別通過硬接線與遠(yuǎn)程終端6連接，遠(yuǎn)程終端6通過通訊光纜4電網(wǎng)調(diào)度中心連接。遠(yuǎn)程終端6通過通訊光纜4向電網(wǎng)調(diào)度中心12傳送機(jī)組信息(104規(guī)約)，同時(shí)也接受調(diào)度指令。為了保證調(diào)度指令和遠(yuǎn)傳信息的可靠性，遠(yuǎn)程終端6通過硬接線5和AGVC系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。所述控制部分由相互冗余的第一控制器1、第二控制器2組成，均為PLC可編程邏輯控制器，實(shí)現(xiàn)運(yùn)算、邏輯控制和通信功能；負(fù)責(zé)執(zhí)行優(yōu)化分配算法，是核心的控制模件。所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由第一類輸入輸出模塊7、第二類輸入輸出模塊8、第三類輸入輸出模塊9和第三方通訊模塊10組成，均包含A/D (模/數(shù))轉(zhuǎn)換和D/A (數(shù)/模)轉(zhuǎn)換，將輸入模件采集的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，輸出模件輸出數(shù)字量；上述輸入輸出模塊均有光耦隔離保護(hù)，每個(gè)模塊分別連接相互冗余的第一 CAN總線1、第二 CAN總線2，通過CAN總線和控制器通信。[0022]所述通訊網(wǎng)絡(luò)由兩臺相互冗余的交換機(jī)和相互冗余的網(wǎng)線、光纖組成，通訊協(xié)議為TCP/IP協(xié)議，其中交換機(jī)為光口、電口混合；當(dāng)距離小于75米，使用電口和網(wǎng)線；大于75米，則使用光纖和光口。所述監(jiān)視部分由遠(yuǎn)程終端、控機(jī)和安裝于工控機(jī)上的監(jiān)控組態(tài)軟件構(gòu)成，監(jiān)控軟件包含人機(jī)交互接口，操作員通過人機(jī)交互接口監(jiān)視現(xiàn)場工況和發(fā)出控制指令，組態(tài)軟件允許具有一定權(quán)限的人員查看控制器中變量的狀態(tài)，修改下裝邏輯組態(tài)，對控制邏輯進(jìn)行調(diào)試。當(dāng)全廠有非Windows系統(tǒng)監(jiān)控軟件,無法使用OPC通訊方式時(shí),可通過第三方通訊模塊10支持的現(xiàn)場總線協(xié)議(MODBUS，ProfiBUS等)，同AGVC系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。第三方通訊模塊提高了 AGVC系統(tǒng)的兼容性。本實(shí)用新型將LDC和AVC融合為一體化控制系統(tǒng)，節(jié)約了場地，投資，安裝調(diào)試時(shí)間和運(yùn)維費(fèi)用。同時(shí)廠級負(fù)荷調(diào)整優(yōu)化分配，廠級電壓自動控制系統(tǒng)，可對全長有功功率，無功功率在線優(yōu)化分配。該控制策略簡單易懂，在線計(jì)算量小，保持了全長較好的經(jīng)濟(jì)性，可滿足多種工況的要 求。
權(quán)利要求1.一種廠級負(fù)荷和電壓一體化自動控制系統(tǒng)，其特征在于，該一體化自動控制系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、控制和通訊網(wǎng)絡(luò)四部分組成；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為: 第一 OPC服務(wù)器(I )、第二 OPC服務(wù)器(2 )、第一機(jī)組OPC客戶端-第N機(jī)組OPC客戶端分別通過第一網(wǎng)線組(I)、第二網(wǎng)線組(2)同第一交換機(jī)(I)、第二交換機(jī)(2)連接；第一控制器(I)第二控制器(2)分別通過第一網(wǎng)線組(I)、第二網(wǎng)線組(2)和第一交換機(jī)(I)、第二交換機(jī)(2)相連，第一控制器(I)、第二控制器(2)分別與第一 CAN總線(I)、第二 CAN總線(2)連接，第一控制器(I)和第二控制器(2)之間通過通訊電纜(3)互連；第一類輸入輸出模塊(7)、第二類輸入輸出模塊(8)、第三類輸入輸出模塊(9)和第三方通訊模塊(10)同時(shí)并接第一 CAN總線(I)、第二 CAN總線(2)上；第一輸入輸出模塊(7)和第二輸入輸出模塊(8 )分別通過數(shù)據(jù)線(5 )與遠(yuǎn)程終端(6 )連接，遠(yuǎn)程終端(6 )通過通訊光纜(4 )電網(wǎng)調(diào)度中心(12)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種廠級負(fù)荷和電壓一體化自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制部分由相互冗余的第一控制器(I)、第二控制器(2)組成，均為PLC可編程邏輯控制器，實(shí)現(xiàn)運(yùn)算、邏輯控制和通信功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種廠級負(fù)荷和電壓一體化自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由第一類輸入輸出模塊(7)、第二類輸入輸出模塊(8)、第三類輸入輸出模塊(9)和第三方通訊模塊(10)組成，均包含A/D (模/數(shù))轉(zhuǎn)換和D/A (數(shù)/模)轉(zhuǎn)換，將輸入模件采集的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，輸出模件輸出數(shù)字量；上述輸入輸出模塊均有光耦隔離保護(hù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種廠級負(fù)荷和電壓一體化自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述通訊網(wǎng)絡(luò)由兩臺交換機(jī)和網(wǎng)線、光纖組成，通訊協(xié)議為TCP/IP協(xié)議，其中交換機(jī)為光口、電口混合；當(dāng)距離小于75米，使用電口和網(wǎng)線；大于75米，則使用光纖和光口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種廠級負(fù)荷和電壓一體化自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)視部分由遠(yuǎn)程終端、控機(jī)和安裝于工控機(jī)上的監(jiān)控組態(tài)軟件構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種廠級負(fù)荷和電壓一體化自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第二 OPC服務(wù)器(2)輸出與打印機(jī)(11)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種廠級負(fù)荷和電壓一體化自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一 OPC服務(wù)器(I)、第二 OPC服務(wù)器(2 )相互冗余。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種廠級負(fù)荷和電壓一體化自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一網(wǎng)線(I)、第二網(wǎng)線(2)相互冗余。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種廠級負(fù)荷和電壓一體化自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一交換機(jī)(I)、第二交換機(jī)(2)相互冗余。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種廠級負(fù)荷和電壓一體化自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第三方通訊模塊為通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，包含A/D模/數(shù)轉(zhuǎn)換和D/A數(shù)/模轉(zhuǎn)換，將輸入模件采集的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，輸出模件輸出數(shù)字量；將常用現(xiàn)場總線協(xié)議轉(zhuǎn)換為機(jī)柜內(nèi)CAN總線協(xié)議，以提高AGVC系統(tǒng)的兼容性。
專利摘要本實(shí)用新型公開了屬于熱電廠發(fā)電自動控制技術(shù)領(lǐng)域的一種廠級負(fù)荷和電壓一體化自動控制系統(tǒng)。該一體化自動控制系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、控制和通訊網(wǎng)絡(luò)四部分組成。該系統(tǒng)可同時(shí)對廠級負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)化分配和電壓自動控制。該系統(tǒng)可無縫嵌入火電廠原分散控制系統(tǒng)和磁力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)度指令和上傳到調(diào)度中心的信息，經(jīng)遠(yuǎn)程終端，輸入/輸出模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；數(shù)據(jù)采集和優(yōu)化分配控制程序由若干輸入/輸出模件和一套互相冗余的可編程邏輯控制器實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)的電源，通訊和控制器均為雙冗余配置。將全廠負(fù)荷控制和廠級電壓自動控制融合為一體化控制系統(tǒng)，節(jié)約了場地，投資，安裝調(diào)試時(shí)間和運(yùn)維費(fèi)用。該控制策略簡單易懂，在線計(jì)算量小，保持了全長較好的經(jīng)濟(jì)性，可滿足多種工況的要求。
文檔編號G05B19/418GK203101994SQ201320145678
公開日2013年7月31日 申請日期2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月27日
發(fā)明者牛玉廣, 李曉明 申請人:華北電力大學(xué)