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FCPower在低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用
系統(tǒng)概述
隨著計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)、電子技術(shù)為代表的3C技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和電力工業(yè)自動(dòng)化的飛速發(fā)展,為配電自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、電子技術(shù)和控制技術(shù)對(duì)配電網(wǎng)及其設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制和管理的綜合系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化、饋線自動(dòng)化、用電自動(dòng)化,以滿足中低壓配電自動(dòng)化的需求,促進(jìn)電力工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)
隨著電業(yè)的發(fā)展和電力市場(chǎng)的建立,配電網(wǎng)自動(dòng)化的薄弱環(huán)節(jié)顯得越來越突出,形成電力需求與電網(wǎng)設(shè)施不協(xié)調(diào)的局面,力控FCPower應(yīng)用目標(biāo)如下:

通過計(jì)算機(jī)、通訊、電子與控制等先進(jìn)技術(shù),建立對(duì)配電網(wǎng)及其設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制與管理的綜合管控系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化、饋線自動(dòng)化、用電自動(dòng)化,從而實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化管理

系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)采用分布式體系結(jié)構(gòu),按照縱向分為遠(yuǎn)程管理層、設(shè)備控制層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層三大部分。

 

系統(tǒng)架構(gòu)如右圖所示

1. 遠(yuǎn)程管理層
遠(yuǎn)程管理層是由四臺(tái)計(jì)算機(jī)和一臺(tái)打印機(jī)組成。其中兩臺(tái)計(jì)算機(jī)作為數(shù)據(jù)服務(wù)器,并且互為冗余架構(gòu),正常情況下主站工作從站實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主站狀態(tài),當(dāng)主站出現(xiàn)故障時(shí),從站可以迅速切換保證整個(gè)系統(tǒng)更符合電力行業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)穩(wěn)定性的要求。
力控FcPower系列軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)配電設(shè)備的“遙控、遙調(diào)、遙信、遙測(cè)”四遙功能,具有友好的人機(jī)界面,操作簡(jiǎn)單快速,配置直觀簡(jiǎn)便。在上位機(jī)上不僅可以看到所有的電參數(shù)(三相電壓、電流、功率、電能等)、線路運(yùn)行參數(shù)、開關(guān)(分合閘)狀態(tài);而且可以通過上位機(jī)對(duì)各種配電設(shè)備進(jìn)行控制操作,例如:智能斷路器的分合閘操作、整定參數(shù)的設(shè)定修改、電動(dòng)機(jī)的起停、正反轉(zhuǎn)以及速度的設(shè)定修改,操作簡(jiǎn)單快速。各種故障報(bào)警、趨勢(shì)曲線、數(shù)據(jù)報(bào)表,操作記錄能在屏幕上清楚的顯示,減輕了工作人員的工作強(qiáng)度;同時(shí)對(duì)電能質(zhì)量和設(shè)備故障及時(shí)檢測(cè)、分析,使值班人員能在事故初始階段及時(shí)處理,減少電網(wǎng)事故造成的損失,是現(xiàn)代配電自動(dòng)化的最佳選擇。 考慮到系統(tǒng)安全性,特別單獨(dú)設(shè)立一臺(tái)WEB服務(wù)器,用于遠(yuǎn)程客戶瀏覽??蛻艨梢酝ㄟ^Internet網(wǎng)絡(luò)直接輸入WEB服務(wù)器IP地址即可隨時(shí)瀏覽到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)畫面、報(bào)表數(shù)據(jù)、趨勢(shì)曲線等。同時(shí)單獨(dú)設(shè)立WEB服務(wù)器也避免了網(wǎng)絡(luò)病毒及黑客對(duì)數(shù)據(jù)服務(wù)器的直接攻擊,WEB服務(wù)器可加裝防火墻,并且力控FcPower系列軟件具備用戶授權(quán)機(jī)制,只有具備權(quán)限的用戶才可以登錄到服務(wù)器。 考慮到電力行業(yè)的特殊性,單獨(dú)配備一臺(tái)事件報(bào)警服務(wù)器,主要用于記錄系統(tǒng)運(yùn)行日志以及系統(tǒng)報(bào)警記錄,可以實(shí)時(shí)聚合來自分布式系統(tǒng)的信息,為系統(tǒng)維護(hù)人員提供全面準(zhǔn)確的系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行信息,并且支持實(shí)時(shí)打印輸出。
2. 設(shè)備控制層
設(shè)備控制層主控制器選用西門子S7-400H,并且采用硬件冗余架構(gòu),這樣設(shè)計(jì)更能符合電力現(xiàn)場(chǎng)對(duì)穩(wěn)定性的要求。S7-400H是一個(gè)容錯(cuò)(冗余)的PLC,它可以明顯地減少停機(jī)生產(chǎn)的危險(xiǎn)。它的容錯(cuò)結(jié)構(gòu)使S7-400H是一個(gè)適用于那些需要盡可能減少或避免MTTR以及故障停機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合的理想的控制器。例如發(fā)電或輸、配電、化學(xué)工業(yè)、采礦、運(yùn)輸?shù)取?br> 容錯(cuò)性是通過二個(gè)并行的中央控制器實(shí)現(xiàn)的。它們的CPU通過光纜連接并通過冗余的PROFIBUS DP線路對(duì)冗余的I/O進(jìn)行控制。除了故障CPU和PROFIBUS外,I/O自身可以冗余。當(dāng)發(fā)生錯(cuò)誤或故障時(shí)進(jìn)行無擾動(dòng)的切換,即未受影響的熱備控制器將在中斷點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行控制而不丟失任何信息。
3. 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層主要由智能電能表、電度表、通信模塊和通信線組成。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求所有現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備均可通過以太網(wǎng)方式將數(shù)據(jù)送到設(shè)備控制層的西門子S7-400H。包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等四遙數(shù)據(jù)。
4. 工業(yè)以太網(wǎng)
整個(gè)系統(tǒng)的通信方式采用工業(yè)以太網(wǎng)方式,工業(yè)以太網(wǎng)是為工業(yè)應(yīng)用而專門設(shè)計(jì),是一種遵循IEEE 802.3國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的開放式、多供應(yīng)商、高性能的區(qū)域和單元級(jí)網(wǎng)絡(luò)。西門子工業(yè)以太網(wǎng)按照通信速度分為工業(yè)以太網(wǎng)和快速工業(yè)以太網(wǎng)兩類,通信速度分別為10Mbit/s和100Mbit/s.利用工業(yè)以太網(wǎng),SIMATIC NET 提供了一個(gè)無縫集成到新的多媒體世界的途徑。
力控FcPower系列軟件為我們提供實(shí)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)這一功能的條件,在此軟件平臺(tái)上組建西門子S7-400設(shè)備,在設(shè)備控制層上對(duì)每臺(tái)設(shè)備進(jìn)行了地址編排,可以很清楚的知道設(shè)備的物理地址,方便故障查詢、線路維修。
1、 適用于電力專業(yè)的監(jiān)控系統(tǒng)

力控FCPower系列軟件完美的結(jié)合了通用組態(tài)軟件和電力專業(yè)技術(shù),是使用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件編程技術(shù)開發(fā)的專業(yè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化的組態(tài)軟件,適用于變電站綜合自動(dòng)化、電廠電氣監(jiān)控(ECS)、企業(yè)供配電自動(dòng)化、水電站綜合自動(dòng)化及樓宇配電自動(dòng)化等后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)。

 

2、 支持多種計(jì)算及圖表展示

系統(tǒng)擁有一個(gè)專業(yè)的、穩(wěn)定可靠的、完善的電力SCADA平臺(tái),包括:四遙數(shù)據(jù)采集與處理、數(shù)據(jù)的二次實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)分析計(jì)算、事件報(bào)警實(shí)時(shí)/歷史記錄、專業(yè)報(bào)表、打印管理、監(jiān)控界面、實(shí)時(shí)歷史負(fù)荷曲線/棒圖、用戶權(quán)限管理、電力操作習(xí)慣(遙控、遙調(diào)、復(fù)歸、閉鎖等)、雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)支持等;而且還擁有專業(yè)的實(shí)時(shí)及歷史數(shù)據(jù)庫的定義及表達(dá)工具,支持面向變電站一次間隔(回路)對(duì)象的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫建模。

 

3、 支持多樣化管理功能

如保護(hù)設(shè)備定值在線管理、事件報(bào)警管理、電能量實(shí)時(shí)采集管理、錄波數(shù)據(jù)管理、操作票、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)管理、關(guān)系數(shù)據(jù)接口等;支持基于EXCEL插件的運(yùn)行數(shù)據(jù)及生產(chǎn)報(bào)表等,這些多樣化功能為客戶定制個(gè)性化的電力監(jiān)控系統(tǒng)提供了便利。

 

4、 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集,內(nèi)置多種行業(yè)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約

支持CDT規(guī)約、DNP3.0規(guī)約、IEC870-5-101/102/103/104規(guī)約、SC1801規(guī)約、Modbus/Jbus(RTU/ASCII/TCP)規(guī)約、部頒多功能電度表規(guī)約、CANBus規(guī)約、LonWorks規(guī)約等,而且配置簡(jiǎn)單,操作方便。
1)模擬量(遙測(cè)),包括功率、電流、電壓、變壓器溫度、系統(tǒng)頻率等,采集支持濾波、量程轉(zhuǎn)換、報(bào)警死區(qū)判別及上下限、上上限、下下限報(bào)警處理。
2)數(shù)字量(遙信),包括開關(guān)位置、刀閘開合信號(hào)、事故總信號(hào)、變壓器抽頭位置、微機(jī)保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、以及設(shè)備工作狀態(tài)、通道工作狀態(tài)等。采集處理支持?jǐn)?shù)據(jù)變化事件觸發(fā)模式,遙信變位可人工設(shè)置由分到合、由合到分、雙向報(bào)警,以及正常變位操作、事故跳閘等多種方式。
3)保護(hù)定值,與微機(jī)保護(hù)設(shè)備直接通訊,進(jìn)行保護(hù)定值的在線管理。
4)遙控遙調(diào),包括分/合閘,調(diào)節(jié)變壓器分接頭、電容器電抗器投切、機(jī)組投切和出力調(diào)節(jié)等遙控操作有進(jìn)行雙編號(hào)校核、權(quán)限驗(yàn)證、操作閉鎖/恢復(fù)等安全機(jī)制,操作過程分預(yù)操作、校核返回、確認(rèn)執(zhí)行、執(zhí)行結(jié)果返回等。
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫容量在支持到10000點(diǎn)時(shí),仍可以保持以下系統(tǒng)指標(biāo): * 系統(tǒng)使用壽命≥10年;
* 系統(tǒng)平均無故障時(shí)間:系統(tǒng)MTBF≥30000小時(shí);
* 遙測(cè)量:遙測(cè)合格率 >99.9%;
* 開關(guān)量:遙信正確率 >99.9%;
* 遙控、遙調(diào)正確率為100%;
* CPU負(fù)載:正常情況下負(fù)荷率≤15%(任意5分鐘內(nèi)平均);事故情況下負(fù)荷率≤35%(任意1分鐘內(nèi)平均);
* 遙信變化送到主站 ≤1.5秒;
* 遙測(cè)量送到主站 ≤1.5秒;
* 遙控命令 ≤1.5秒;
* 畫面調(diào)用時(shí)間 ≤1秒;
* 畫面刷新周期: ≤1秒;
* SOE分辨率:1ms。

 

應(yīng)用總結(jié)

智能化、網(wǎng)絡(luò)化、模塊化已成為配電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì),力控FCPower系列軟件的應(yīng)用,具有很強(qiáng)的通用性和靈活性以及較低的成本,可以大大提高故障診斷率,降低維護(hù)成本,便于管理,應(yīng)用前景十分廣闊。

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