多適應性黑啟動裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及通信和發電領域，具體來說，涉及發電廠的黑啟動裝置。
【背景技術】
[0002]隨著電網互聯及遠距離輸電技術的不斷發展，大容量機組、超高壓設備、電力電子裝置以及分布式發電技術等在電力系統中大量引入，加上電力系統規模的日益擴大，系統動態行為變得越來越復雜，運行條件要求更苛刻、更難預測，大大增加了由局部故障所引發電力災難的風險。在電網發生大面積停電情況下，要求能夠快速恢復電源，如果不能夠在短時間之內恢復供電，將使國民經濟遭受巨大損失。
[0003]黑啟動(BlackStart)是指整個系統因故障停電后，不依賴別的系統幫助，通過系統中具有自啟動能力機組的啟動帶動無自啟動能力的機組，逐漸擴大系統供電范圍，最終實現整個系統恢復的過程。
[0004]黑啟動的背景是系統全部停電或大面積停電，即系統處于嚴重事故狀態，黑啟動過程是恢復過程的一種極端情況，它將涉及系統運行過程中發電、輸電和配電的各個環節。如何在系統大面積停電之后安全并快速地完成系統重建，一直以來都是電力工業亟待解決的關鍵問題，因此，黑啟動技術的研究對于極端情況下的系統恢復具有重要的意義。
[0005]目前國內各發電廠拓撲結構各異，變電站數字化智能化程度不同，各廠家生產的設備所使用的通信協議各不相同，如EMS系統使用IEC60870-5-104協議，SCADA系統使用MODBUS協議，智能變電站使用IEC61850協議，這使各個系統和設備的互聯出現困難。因此，多適應性黑啟動裝置的研究對于各種情況下的電廠恢復具有重要的意義。
【發明內容】
[0006]本發明所要解決的技術問題是:提供一種多適應性黑啟動裝置，該裝置支持智能變電站、數字變電站和傳統變電站，支持IEC61850、M0DBUS、IEC60870-5-104、IEC61970通訊協議，并且在原有系統出現故障時仍然可以使用。該裝置可以在發電廠全部斷電并不依賴外部電網的情況下，實現發電廠的自啟動，即所謂的發電廠黑啟動。并能夠根據發電廠的拓撲結構，優化電機的啟動順序，從而達到黑啟動過程經濟、快速、穩定的效果。
[0007]為實現上述目的，本發明采用的技術方案是:
如圖1所示的多適應性黑啟動裝置應用圖，該裝置通過通信板與EMS系統、SCADA系統、GOOSE網、SV網、其他系統連接，通過開出板與斷路器連接，通過AD采樣板與互感器連接。該裝置可以通過EMS系統或GOOSE網控制斷路器，在特殊情況下可以直接通過開出板控制斷路器。該裝置可以連接SCADA系統或SV網獲取交流母線的電能數據，在特殊情況下可以直接用AD采樣板獲取電能數據。該裝置可以連接其他系統和裝置，只需要修改配置文件，即可適應不同的實際情況。
[0008]多適應性黑啟動裝置結構如圖2所示，其由主控板、通信板、AD采樣板、開入板、開出板和人機接口構成。其中: 主控板，采用STM32單片機和Cyclone Π系列FPGA，為邏輯處理中心，執行黑啟動程序和優化算法，向主控板、通信板、AD采樣板、開入板、開出板、人機接口發送命令并接收數據，是整個系統的核心.AD采樣板，是本系統獲取線路數據的硬件核心，其能夠檢測線路電壓、電流、頻率并實時計算判斷是否出現異常，將計算結果發送給主控板，并接收和執行來自主控板的命令。
[0009]通信板是該裝置與外部系統通訊的核心，板上有以太網、RS485和RS232，支持IEC61850、M0DBUS、IEC60870-5-104、IEC61970通訊協議。通信板接收外部數據，轉換后發送給主控板，并接收主控板發來的數據，轉換為所需協議格式后發送出去。
[0010]開入板，即開關量輸入板，用于檢測斷路器和繼電器的開合狀態。
[0011]開出板，即開關量輸出板，用于控制斷路器和繼電器的開合。
[0012]人機接口，即采用觸摸顯示屏，顯示各裝置的工作狀態、電網數據、斷路器開合狀態等，并可進行人為參數設置和在線編程。
[0013]主控板與通信板、AD采樣板、開入板、開出板分別由兩條互為備份的點對點RS485連接，主控板與人機接口由一條RS485連接，主控板、AD米樣板、開入板、開出板掛載在同一條RS485總線上。該裝置與外部系統可以通過光纖、以太網、RS485、RS232連接。
[0014]多適應性黑啟動裝置程序架構如圖3所示，其由四層組成:物理層、系統運行庫層、應用程序框架層、應用程序層。
[0015]物理層包含通信設備驅動、芯片驅動和輸入輸出設備驅動，是上層程序與物理器件之間的橋梁。
[0016]系統運行庫層包含數據庫、S0E、事件、設備控制、通信協議。
[0017]應用程序框架層包含發電廠拓撲結構管理、黑啟動流程管理、界面管理、通信協議管理、SOE管理、事件管理、程序包管理，可以幫助和規范上層應用程序的開發。
[0018]應用程序層包含黑啟動程序、優化程序等。
[0019]在這四層程序中，相鄰兩層間的程序，僅能由上層程序調用下層程序，而不相鄰層之間不能調用，同一層的程序之間可以互相調用。
[0020]除上述的多適應性黑啟動裝置，其他設備都是傳統發電廠已有的，它們功能分別為:
EMS:能量管理系統(Energy Management System)是現代電網調度自動化系統(含硬、軟件)總稱。其主要功能由基礎功能和應用功能兩部分組成，基礎功能包括:計算機、操作系統和EMS支撐系統，應用功能包括:數據采集與監視(SCADA)、自動發電控制(AGC)與計劃、網絡應用分析。
[0021 ] SCADA:數據米集與監控系統(Supervisory Control And Data Acquisit1n)是以計算機為基礎的電力自動化監控系統。在電力系統中，SCADA系統可以對現場運行的設備進行監視和控制，以實現數據采集、設備控制、測量、參數調節以及各類信號報警等各項功會K。
[0022]G00SE網:面向通用對象的變電站事件(Generic Object Oriented Substat1nEvent)是IEC61850標準中滿足變電站自動化系統快速報文需求的機制。主要用于實現信息傳遞，包括傳輸跳合閘命令。基于G00SE網絡傳輸代替傳統的硬接線實現開關位置、閉鎖信號和跳閘命令等實時信息的可靠傳輸。
[0023]SV網:采樣值(Sampled Value)，基于發布/訂閱機制，交換采樣數據集中的采樣值的相關模型對象和服務。
[0024]與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下有益效果:
1、支持智能變電站、數字變電站和傳統變電站，支持^061850、10081^、^060870-5-
104、IEC61970通訊協議，解決了黑啟動時不同電廠間的不同協議下系統不能互聯的問題。
[0025]2、當某些電廠不具備電能數據采集系統或其他系統出現故障時，黑啟動裝置可以通過AD采樣板獲取電網數據，通過開出板控