專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于裝置的分散式發(fā)電廠自動(dòng)電壓控制子站系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種發(fā)電廠自動(dòng)電壓控制(AVC)子站 的實(shí)現(xiàn)方案。
背景技術(shù)：
隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷發(fā)展，電網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高，調(diào)度中心對(duì)電 網(wǎng)電壓合格率的考核也越來(lái)越嚴(yán)格，發(fā)電廠自動(dòng)電壓控制(AVC)系統(tǒng)在電廠的作用也越來(lái) 越大，對(duì)其調(diào)節(jié)精度、調(diào)節(jié)時(shí)間及其穩(wěn)定性、可靠性的要求也越來(lái)越高。市場(chǎng)現(xiàn)有的AVC子站產(chǎn)品的上位機(jī)采用工控機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，與采用基于實(shí)時(shí)嵌入式操 作系統(tǒng)的工業(yè)嵌入式裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)所有AVC控制裝置的功能相比，在可靠性、抗干擾性、可擴(kuò) 展性、運(yùn)算速度、運(yùn)行指標(biāo)、EMC、低功耗等方面都具有明顯的劣勢(shì)。市場(chǎng)現(xiàn)有的AVC子站產(chǎn)品在下位機(jī)冗余性上考慮不足，沒(méi)有對(duì)重要的環(huán)節(jié)采用 雙冗余配置，例如電源冗余、控制器冗余、雙網(wǎng)冗余的設(shè)計(jì)，存在著系統(tǒng)的可靠性不高的問(wèn) 題；市場(chǎng)現(xiàn)有的AVC子站產(chǎn)品上位機(jī)與下位機(jī)之間一般采用串口通信，難以保證數(shù)據(jù) 傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、可靠性；現(xiàn)有的AVC子站產(chǎn)品缺乏很好的仿真調(diào)試手段，存在著無(wú)法進(jìn)行AVC裝置離線閉 環(huán)測(cè)試的問(wèn)題；現(xiàn)有的AVC子站產(chǎn)品的HMI功能有限，在實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線、事件記錄、操作日 志、報(bào)警查詢、報(bào)表自動(dòng)生成、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、歷史數(shù)據(jù)全息存儲(chǔ)方面功能有限，缺乏便捷的數(shù)據(jù) 分析手段。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的以上問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種基于裝置的分散式發(fā)電 廠自動(dòng)電壓控制子站系統(tǒng)。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種基于裝置的分散式發(fā)電廠自動(dòng)電壓控制子站系統(tǒng)(即AVC控制子站系統(tǒng))，所 述分散式發(fā)電廠自動(dòng)電壓控制子站系統(tǒng)包含1臺(tái)自動(dòng)電壓控制AVC工作站、1臺(tái)用于發(fā)電廠 內(nèi)協(xié)調(diào)控制的獨(dú)立的自動(dòng)電壓控制AVC協(xié)調(diào)控制裝置、若干用于機(jī)組執(zhí)行控制的獨(dú)立的自 動(dòng)電壓控制AVC執(zhí)行控制裝置；其特征在于所述自動(dòng)電壓控制AVC工作站、自動(dòng)電壓控制AVC協(xié)調(diào)控制裝置、自動(dòng)電壓控制 AVC執(zhí)行控制裝置之間通過(guò)冗余的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；自動(dòng)電壓控制AVC協(xié)調(diào)控制裝置配置冗余的通信插件與遠(yuǎn)動(dòng)裝置及調(diào)度端的自 動(dòng)電壓控制AVC主站進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；自動(dòng)電壓控制AVC協(xié)調(diào)控制裝置接收調(diào)度端的自動(dòng)電壓控制AVC主站或操作員通 過(guò)所述自動(dòng)電壓控制AVC工作站下發(fā)的電壓目標(biāo)指令，通過(guò)與升壓站高壓母線電壓比較，計(jì)算出發(fā)電廠應(yīng)發(fā)的目標(biāo)無(wú)功，并按照設(shè)定的無(wú)功分配策略計(jì)算出各個(gè)投入自動(dòng)電壓控制 功能的機(jī)組的目標(biāo)無(wú)功；所述若干自動(dòng)電壓控制AVC執(zhí)行控制裝置接收自動(dòng)電壓控制AVC協(xié)調(diào)控制裝置下 發(fā)的機(jī)組目標(biāo)無(wú)功指令，產(chǎn)生脈寬可調(diào)或脈寬恒定的增減磁脈沖與機(jī)組的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器AVR 接口，使機(jī)組的實(shí)發(fā)無(wú)功達(dá)到目標(biāo)值。所述AVC協(xié)調(diào)控制裝置負(fù)責(zé)與遠(yuǎn)動(dòng)裝置和調(diào)度中心通信，接收遙調(diào)、遙控指令，上 送遙測(cè)、遙信信息。同時(shí)通過(guò)以太網(wǎng)與AVC執(zhí)行控制裝置交互信息，AVC子站系統(tǒng)所需遙測(cè)、 遙信量既可通過(guò)通信方式從測(cè)控裝置或遠(yuǎn)動(dòng)裝置獲取，也可采用直接采集的方式獲得。為 發(fā)電廠提供AVC、AGC、NCS、ECS—體化解決方案。同時(shí)，AVC裝置為用戶提供對(duì)裝置的本地 操作接口，包括LCD顯示屏、LED指示燈以及操作按鍵。人機(jī)接口插件采用內(nèi)部通信方式與 CPU插件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。分散式發(fā)電廠自動(dòng)電壓控制AVC子站系統(tǒng)對(duì)于重要的電源模塊、CPU模塊均作了 冗余配置，電源模塊以雙電源冗余工作方式運(yùn)行，并支持無(wú)擾切換；雙電源模塊同時(shí)運(yùn)行， 正常工作時(shí)互為冗余的電源模塊處于均流狀態(tài)；若一個(gè)電源模塊損壞，則另一個(gè)電源模塊 滿負(fù)荷輸出，以保證裝置的正常運(yùn)行；電源模塊的告警監(jiān)視功能可通過(guò)繼電器觸點(diǎn)及時(shí)地 提供電源故障信號(hào)，電源模塊具有清晰的LED狀態(tài)顯示；各裝置的CPU模塊選配冗余功能， CPU模塊通過(guò)設(shè)置實(shí)現(xiàn)冗余運(yùn)行方式，雙CPU模塊同時(shí)運(yùn)行相同應(yīng)用邏輯，當(dāng)主CPU模塊出 現(xiàn)故障退出運(yùn)行后，備CPU模塊自動(dòng)投入運(yùn)行，達(dá)到無(wú)擾切換目的，不影響控制邏輯的正常 運(yùn)行；支持熱拔插功能，能夠在線更換，且在更換時(shí)對(duì)同一系統(tǒng)其他插件的功能實(shí)現(xiàn)不會(huì)產(chǎn) 生影響；支持?jǐn)?shù)據(jù)同步功能，為了實(shí)現(xiàn)冗余CPU模塊的無(wú)擾切換，主CPU模塊應(yīng)將數(shù)據(jù)點(diǎn)的 狀態(tài)定期同步傳送給備CPU模塊。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、所述AVC子站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)合了 PLC和電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置的優(yōu) 點(diǎn)，采用通用的軟硬件平臺(tái)，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，軟件基于IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)，按不同功能組態(tài) 設(shè)置AVC工作站、AVC協(xié)調(diào)控制裝置以及AVC執(zhí)行控制裝置的控制邏輯，本發(fā)明還提供了對(duì) 裝置的本地操作接口，包括LCD顯示屏、LED指示燈以及操作按鍵，使用方便，全漢化界面， 人機(jī)交互簡(jiǎn)單、方便；通過(guò)裝置本身的LCD顯示屏、LED指示燈可以就地監(jiān)視裝置本身運(yùn)行 情況及相關(guān)系統(tǒng)的運(yùn)行工況。每個(gè)裝置對(duì)于重要的電源模塊、CPU模塊均作了冗余配置， 電源模塊以雙電源冗余工作方式運(yùn)行，并支持無(wú)擾切換；模塊同時(shí)運(yùn)行，正常工作時(shí)互為冗 余的電源模塊處于均流狀態(tài)；若一個(gè)電源模塊損壞，則另一個(gè)電源模塊滿負(fù)荷輸出，以保證 裝置的正常運(yùn)行；電源模塊的告警監(jiān)視功能可通過(guò)繼電器觸點(diǎn)及時(shí)地提供電源故障信號(hào)， 電源模塊具有清晰的LED狀態(tài)顯示；裝置的CPU模塊選配冗余功能，CPU模塊通過(guò)設(shè)置實(shí) 現(xiàn)冗余運(yùn)行方式，雙CPU模塊同時(shí)運(yùn)行相同應(yīng)用邏輯，當(dāng)主CPU模塊出現(xiàn)故障退出運(yùn)行后， 備CPU模塊自動(dòng)投入運(yùn)行，達(dá)到無(wú)擾切換目的，不影響控制邏輯的正常運(yùn)行；支持熱拔插功 能，能夠在線更換，且在更換時(shí)對(duì)同一系統(tǒng)其他插件的功能實(shí)現(xiàn)不會(huì)產(chǎn)生影響；支持?jǐn)?shù)據(jù)同 步功能，為了實(shí)現(xiàn)冗余CPU模塊的無(wú)擾切換，主CPU模塊應(yīng)將數(shù)據(jù)點(diǎn)的狀態(tài)定期同步傳送給 備CPU模塊，且能實(shí)現(xiàn)邏輯控制閉鎖功能，在備CPU模塊發(fā)出控制指令，下方板卡不響應(yīng)。2、當(dāng)前已有的發(fā)電廠自動(dòng)電壓協(xié)調(diào)控制(AVC)系統(tǒng)，通常采用PC機(jī)配置的上位機(jī) 與調(diào)度及遠(yuǎn)動(dòng)進(jìn)行通訊，獲取系統(tǒng)目標(biāo)值及系統(tǒng)母線電壓值進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，其通訊的實(shí)時(shí)性及可靠性常常影響到整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，本發(fā)明技術(shù)方案采用冗余的專(zhuān)用的工業(yè) 級(jí)的通訊插件(相當(dāng)于通訊管理機(jī))替代當(dāng)前常用的PC機(jī)與遠(yuǎn)動(dòng)及調(diào)度端通訊，大大提升 通訊實(shí)時(shí)性與可靠性，AVC協(xié)調(diào)控制裝置內(nèi)的專(zhuān)用通訊插件基于嵌入式設(shè)計(jì)，采用多CPU并 行處理模式，以高性能PowerPC通訊處理器作為主CPU，輔以專(zhuān)用的通信協(xié)處理器，配有大 容量的程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，處理速度快、運(yùn)算能力強(qiáng)。強(qiáng)大的通信處理能力大容量實(shí) 時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和工業(yè)通信機(jī)制，保證了數(shù)據(jù)處理和通信實(shí)時(shí)性，豐富的通信接口和通信規(guī)約可 靈活配置，這樣的設(shè)計(jì)充分滿足了工程實(shí)時(shí)性和靈活性需求。以商業(yè)化的嵌入式實(shí)時(shí)操作 系統(tǒng)為軟件平臺(tái)開(kāi)發(fā)具有高可靠性和實(shí)時(shí)性，確保了系統(tǒng)安全可靠。在調(diào)度遠(yuǎn)方控制的運(yùn) 行方式下，系統(tǒng)的安全運(yùn)行不受AVC工作站或上位機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的影響。3、所述發(fā)電廠自動(dòng)電壓協(xié)調(diào)控制(AVC)子站系統(tǒng)的整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用一個(gè)AVC協(xié) 調(diào)控制裝置與遠(yuǎn)動(dòng)裝置和調(diào)度中心通信，接收遙調(diào)、遙控指令，上送遙測(cè)、遙信信息，并按照 一定的分配策略計(jì)算出各個(gè)投入AVC功能的機(jī)組的目標(biāo)無(wú)功，協(xié)調(diào)控制多個(gè)分散的獨(dú)立的 AVC執(zhí)行裝置調(diào)節(jié)各臺(tái)機(jī)組的無(wú)功功率，各裝置之間通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳送各種數(shù)據(jù)，整個(gè)系統(tǒng) 功能分散、信息共享、協(xié)調(diào)工作，以完成系統(tǒng)總的控制調(diào)節(jié)功能。每個(gè)裝置對(duì)于重要的電源 模塊、CPU模塊均作了冗余配置，AVC協(xié)調(diào)控制裝置的負(fù)責(zé)與與遠(yuǎn)動(dòng)裝置和調(diào)度中心通信的 專(zhuān)用通訊插件也作了冗余配置，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保證了在單臺(tái)機(jī)組或單個(gè)AVC裝置不能參 與系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)，不影響整個(gè)電廠其它機(jī)組的無(wú)功調(diào)節(jié)功能；為了保證系統(tǒng)通訊的可靠，整個(gè) 系統(tǒng)采用雙網(wǎng)完全冗余的設(shè)計(jì)；4、本發(fā)明通用性強(qiáng)，體現(xiàn)在三個(gè)方面，數(shù)據(jù)獲取支持通信方式和直接采集方式； 支持與可變脈寬與恒定脈寬的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器進(jìn)行接口 ；通信接口支持IEC870-5-104規(guī)約、 IEC870-5-101規(guī)約、部頒CDT規(guī)約。5、本發(fā)明提供了很好的仿真調(diào)試手段，可以進(jìn)行AVC裝置離線閉環(huán)測(cè)試6、算法的專(zhuān)業(yè)性，現(xiàn)有AVC子站的控制原理都涉及到系統(tǒng)阻抗的計(jì)算，系統(tǒng)阻抗 計(jì)算的穩(wěn)定性直接影響到AVC調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)性能，本發(fā)明采用了遞歸最小二乘法進(jìn)行處理， 提高了數(shù)據(jù)的容錯(cuò)能力和系統(tǒng)阻抗計(jì)算的穩(wěn)定性。7、本發(fā)明采用了符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的圖形化可編程邏輯組態(tài)，組態(tài)靈活方便、 易維護(hù)、易擴(kuò)建，支持用戶開(kāi)發(fā)自定義的專(zhuān)用算法模塊；8、本發(fā)明圖形組態(tài)軟件提供了豐富的應(yīng)用工具，實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線、事件記錄、 操作日志、報(bào)警查詢、報(bào)表自動(dòng)生成、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等應(yīng)用功能，歷史數(shù)據(jù)全息存儲(chǔ)、長(zhǎng)時(shí)間錄 波、2年以上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，提供便捷的數(shù)據(jù)分析手段；這樣的設(shè)計(jì)充分的滿足了目前電力系統(tǒng)發(fā)電廠的自動(dòng)電壓控制要求，并且大大提 高了系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)的質(zhì)量及系統(tǒng)本身的可靠性。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2是典型AVC子站系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步說(shuō)明。
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如圖1所示為本發(fā)明的基于裝置的分散式發(fā)電廠自動(dòng)電壓控制AVC子站系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖。一種基于裝置的分散式發(fā)電廠自動(dòng)電壓控制AVC子站系統(tǒng)，所述分散式發(fā)電廠自動(dòng)電 壓控制子站系統(tǒng)包含1臺(tái)AVC工作站、1臺(tái)用于發(fā)電廠內(nèi)協(xié)調(diào)控制的獨(dú)立的AVC協(xié)調(diào)控制裝 置、若干用于機(jī)組執(zhí)行控制的獨(dú)立的AVC執(zhí)行控制裝置；所述AVC工作站、AVC協(xié)調(diào)控制裝 置、AVC執(zhí)行控制裝置之間通過(guò)冗余的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；AVC協(xié)調(diào)控制裝置配置冗余的通信插件與遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)及調(diào)度端的AVC主站進(jìn)行數(shù)據(jù)交 互；AVC協(xié)調(diào)控制裝置接收調(diào)度端的AVC主站或操作員通過(guò)所述AVC工作站下發(fā)的電壓目 標(biāo)指令，通過(guò)與升壓站高壓母線電壓比較，計(jì)算出發(fā)電廠應(yīng)發(fā)的目標(biāo)無(wú)功，并按照設(shè)定的分 配策略計(jì)算出各個(gè)投入自動(dòng)電壓控制功能的機(jī)組的目標(biāo)無(wú)功；所述若干AVC執(zhí)行控制裝置 接收AVC協(xié)調(diào)控制裝置下發(fā)的機(jī)組目標(biāo)無(wú)功指令，產(chǎn)生脈寬可調(diào)或脈寬恒定的增減磁脈沖 與機(jī)組的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器AVR接口，直到機(jī)組的實(shí)發(fā)無(wú)功達(dá)到目標(biāo)值。所述AVC協(xié)調(diào)控制裝置負(fù)責(zé)與遠(yuǎn)動(dòng)裝置和調(diào)度中心通信，接收遙調(diào)、遙控指令，上 送遙測(cè)、遙信信息。同時(shí)通過(guò)以太網(wǎng)與AVC執(zhí)行控制裝置交互信息，AVC子站系統(tǒng)所需遙測(cè)、 遙信量既可通過(guò)通信方式從測(cè)控裝置或遠(yuǎn)動(dòng)裝置獲取，也可采用直接采集的方式獲得。為 發(fā)電廠提供AVC、AGC、NCS、ECS—體化解決方案。同時(shí)，AVC裝置為用戶提供對(duì)裝置的本地 操作接口，包括LCD顯示屏、LED指示燈以及操作按鍵。人機(jī)接口插件采用內(nèi)部通信方式與 CPU插件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。分散式發(fā)電廠自動(dòng)電壓控制AVC子站系統(tǒng)對(duì)于重要的電源模塊、CPU模塊均作了 冗余配置，電源模塊以雙電源冗余工作方式運(yùn)行，并支持無(wú)擾切換；雙電源模塊同時(shí)運(yùn)行， 正常工作時(shí)互為冗余的電源模塊處于均流狀態(tài)；若一個(gè)電源模塊損壞，則另一個(gè)電源模塊 滿負(fù)荷輸出，以保證裝置的正常運(yùn)行；電源模塊的告警監(jiān)視功能可通過(guò)繼電器觸點(diǎn)及時(shí)地 提供電源故障信號(hào)，電源模塊具有清晰的LED狀態(tài)顯示；各裝置的CPU模塊選配冗余功能， CPU模塊通過(guò)設(shè)置實(shí)現(xiàn)冗余運(yùn)行方式，雙CPU模塊同時(shí)運(yùn)行相同應(yīng)用邏輯，當(dāng)主CPU模塊出 現(xiàn)故障退出運(yùn)行后，備CPU模塊自動(dòng)投入運(yùn)行，達(dá)到無(wú)擾切換目的，不影響控制邏輯的正常 運(yùn)行；支持熱拔插功能，能夠在線更換，且在更換時(shí)對(duì)同一系統(tǒng)其他插件的功能實(shí)現(xiàn)不會(huì)產(chǎn) 生影響；支持?jǐn)?shù)據(jù)同步功能，為了實(shí)現(xiàn)冗余CPU模塊的無(wú)擾切換，主CPU模塊應(yīng)將數(shù)據(jù)點(diǎn)的 狀態(tài)定期同步傳送給備CPU模塊。AVC子站系統(tǒng)由AVC工作站、協(xié)調(diào)控制裝置和多個(gè)執(zhí)行控制裝置組成。為了方便 就地的監(jiān)控，配置了平板電腦作為就地的操作面板。典型AVC子站系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案構(gòu)成如圖 2所示。對(duì)于整個(gè)發(fā)電廠只需要配置1臺(tái)AVC工作站、1臺(tái)協(xié)調(diào)控制裝置。對(duì)于每臺(tái)機(jī)組都 需要配置1臺(tái)執(zhí)行控制裝置，他們之間通過(guò)冗余的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。協(xié)調(diào)控制器通 過(guò)通信的方式和遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)及調(diào)度端的AVC主站進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。AVC子站通過(guò)直采或通信方式獲得母線電壓、機(jī)組有功、無(wú)功、定子電壓、定子電 流、勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，計(jì)算出電廠側(cè)的系統(tǒng)阻抗和設(shè)定目標(biāo)電壓值下應(yīng)從母 線注入電網(wǎng)的無(wú)功，考慮機(jī)組安全運(yùn)行的各種限制，并將無(wú)功變化量合理分配至各在線可 調(diào)機(jī)組，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)母線電壓的調(diào)節(jié)功能，主要包含以下算法■拓?fù)潢P(guān)系識(shí)別識(shí)別機(jī)組和母線的關(guān)聯(lián)關(guān)系；AVC子站根據(jù)已采集的當(dāng)前與發(fā)電機(jī)及母線相連的相關(guān)發(fā)電廠一次設(shè)備隔離開(kāi)關(guān)、斷路器的位置信號(hào)，軟件采用邏輯算法，能夠自動(dòng)識(shí)別電廠發(fā)電機(jī)當(dāng)前運(yùn)行的拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)行方式異常時(shí)AVC子站能夠可靠地實(shí)現(xiàn)閉鎖。■系統(tǒng)阻抗計(jì)算計(jì)算出電廠側(cè)的系統(tǒng)阻抗；系統(tǒng)阻抗反映了發(fā)電廠與電力系統(tǒng)電氣連接的密切程度，AVC子站通過(guò)計(jì)算系統(tǒng) 阻抗，預(yù)測(cè)目標(biāo)無(wú)功，系統(tǒng)阻抗計(jì)算結(jié)果的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性對(duì)AVC子站的調(diào)節(jié)性能影響很 大，本發(fā)明采用了基于遞歸最小二乘法的原理進(jìn)行系統(tǒng)阻抗的計(jì)算?！鲱A(yù)測(cè)系統(tǒng)無(wú)功根據(jù)目標(biāo)電壓指令，預(yù)測(cè)系統(tǒng)目標(biāo)無(wú)功；■無(wú)功功率分配根據(jù)目標(biāo)無(wú)功，進(jìn)行可調(diào)機(jī)組無(wú)功功率分配；AVC子站系統(tǒng)提供了三種無(wú)功分配策略(1)等功率因數(shù)這種方式使得各可調(diào)機(jī)組具有相同的功率因數(shù)(2)等比例法該方法可使所有發(fā)電機(jī)的無(wú)功運(yùn)行點(diǎn)及其無(wú)功上、下限的距離有相同的百分比。(3)相似裕度法使用該方法，當(dāng)需要機(jī)組增加無(wú)功時(shí)，可使所有發(fā)電機(jī)的無(wú)功運(yùn)行點(diǎn)距離其無(wú)功 上限的距離有相同的百分比。當(dāng)需要機(jī)組減少無(wú)功時(shí)，可使所有發(fā)電機(jī)的無(wú)功運(yùn)行點(diǎn)距離 其無(wú)功下限的距離有相同的百分比?！霭踩s束條件利用安全約束條件，對(duì)分配策略進(jìn)行約束；為了保證機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行，無(wú)功功率分配時(shí)考慮以下因素今發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓約束令靜態(tài)穩(wěn)定因素的約束；令無(wú)功功率上下限約束；今發(fā)電機(jī)定子電流約束；今發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流約束。■邏輯關(guān)系閉鎖AVC控制器投退條件及增、減磁閉鎖；AVC執(zhí)行控制器投入條件令機(jī)組勵(lì)磁調(diào)節(jié)器AVR自動(dòng)位，且無(wú)故障今發(fā)電機(jī)組在發(fā)電態(tài)今無(wú)發(fā)變組保護(hù)信號(hào)今運(yùn)行方式正常AVC執(zhí)行控制器增無(wú)功指令閉鎖條件今執(zhí)行控制器AVC功能退出今定子電流越上限令轉(zhuǎn)子電流越上限今機(jī)端電壓越上限今機(jī)組無(wú)功越上限令母線電壓越上限AVC執(zhí)行控制器減無(wú)功指令閉鎖條件今執(zhí)行控制器AVC功能退出
定子電流越下限今轉(zhuǎn)子電流越下限令機(jī)端電壓越下限令機(jī)組無(wú)功越下限今母線電壓越下限在本發(fā)明實(shí)施例中，發(fā)電廠自動(dòng)電壓控制(AVC)子站HMI后臺(tái)監(jiān)控界面，實(shí)現(xiàn)了 AVC子站的監(jiān)視、控制、數(shù)據(jù)分析，主要功能包括AVC實(shí)時(shí)監(jiān)視、歷史曲線、報(bào)警、報(bào)表、系統(tǒng) 設(shè)置(運(yùn)行方式、電壓\無(wú)功計(jì)劃曲線、定值參數(shù))、系統(tǒng)工具等。在本發(fā)明實(shí)施例中，針對(duì)不同AVC控制裝置的定值、曲線下裝設(shè)計(jì)今每個(gè)控制裝置支持最多200個(gè)定值，600個(gè)參數(shù)。今定值、參數(shù)與邏輯的交互通過(guò)驅(qū)動(dòng)將定值、參數(shù)數(shù)據(jù)提供給邏輯。定值驅(qū)動(dòng)名稱(chēng)“SfSet"，參數(shù)1:定值數(shù)據(jù)總長(zhǎng)度。參數(shù)驅(qū)動(dòng)名稱(chēng)丨‘SfPara"，參數(shù)1 參數(shù)數(shù)據(jù)總長(zhǎng)度。邏輯地址驅(qū)動(dòng)說(shuō)明定值和參數(shù)一樣的處理方式，每個(gè)數(shù)據(jù)，不論什么類(lèi)型，都占 四個(gè)字節(jié)，邏輯根據(jù)具體類(lèi)型定義。在數(shù)據(jù)區(qū)前預(yù)留四個(gè)字節(jié)作為有效無(wú)效標(biāo)識(shí)區(qū)，該標(biāo)識(shí)
為一字節(jié)。 定值、參數(shù)通過(guò)O-Net與HMI交互。通道采用2008數(shù)據(jù)通道通信規(guī)約定值下裝、定值切換、定值固化、定值召喚，參數(shù)的下裝和召喚與定值的 主功能碼相同，通過(guò)描述符區(qū)分。參數(shù)召喚功能碼OxlA，描述符0x07參數(shù)下裝功能碼0x74，描述符0x01令定值、參數(shù)的主備同步 對(duì)上位機(jī)的下裝和切換等命令，控制器的CM主動(dòng)將接收的命令同步給對(duì)端CM (不 論下裝的是主或是備)。過(guò)程中定時(shí)檢測(cè)主備CM的定值、參數(shù)CRC，不相同時(shí)告警。今定值、參數(shù)都采用整區(qū)下裝、召喚。定值、參數(shù)寫(xiě)入NVRAM區(qū)保存，實(shí)現(xiàn)掉電保持功能，保證了裝置的可靠性AVC實(shí)現(xiàn)計(jì)劃曲線的功能，既能夠人工下發(fā)，又可以自動(dòng)下發(fā)AVC子站電壓調(diào)節(jié)功能通過(guò)控制機(jī)組AVR來(lái)實(shí)現(xiàn)，既要滿足控制脈沖的精度要求， 又要兼容不同類(lèi)型的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器對(duì)控制脈沖的技術(shù)要求AVC子站執(zhí)行控制器接收協(xié)調(diào)控制器下發(fā)的機(jī)組目標(biāo)無(wú)功指令，按照一定的策略 產(chǎn)生脈寬可調(diào)或脈寬恒定的增、減磁脈沖與機(jī)組的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器AVR接口，直到機(jī)組的實(shí)發(fā) 無(wú)功達(dá)到目標(biāo)值。勵(lì)磁增、減脈沖通過(guò)以下參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組無(wú)功調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)特性的調(diào)整無(wú)功調(diào)節(jié)脈沖間隔ms AVC執(zhí)行控制器發(fā)出的勵(lì)磁增、減脈沖之間的時(shí)間間隔無(wú)功調(diào)節(jié)最大脈寬ms =AVC執(zhí)行控制器發(fā)出的勵(lì)磁增、減脈沖的最大脈沖寬度無(wú)功調(diào)節(jié)最小脈寬ms :AVC執(zhí)行控制器發(fā)出的勵(lì)磁增、減脈沖的最小脈沖寬度無(wú)功調(diào)節(jié)系數(shù)Mvar/ms 發(fā)電機(jī)組無(wú)功給定值與實(shí)發(fā)無(wú)功IMvar的無(wú)功偏差與對(duì)應(yīng)的脈沖寬度之比。AVC控制器能夠根據(jù)目標(biāo)值與實(shí)測(cè)值的偏差動(dòng)態(tài)調(diào)整控制脈沖的寬度，如果AVR 需要恒定脈寬輸出，將最大脈寬和最小脈寬設(shè)置為恒定脈寬即可。通過(guò)以上參數(shù)的設(shè)置，有效滿足了 AVC與AVR接口調(diào)試中動(dòng)態(tài)特性的要求，又能夠 與可變脈沖與恒定脈沖的兩種類(lèi)型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的有效兼容。AVC控制脈沖的寬度滿足AVR 50ms Is的控制脈沖的精度要求。協(xié)調(diào)控制裝置與通信插件之間、協(xié)調(diào)控制裝置與執(zhí)行控制裝置之間采用Cnet規(guī) 約進(jìn)行通信今AVC控制裝置與AVC工作站、就地操作面板之間采用Onet規(guī)約進(jìn)行通信今通信插件與NCS及遠(yuǎn)動(dòng)之間支持IEC870-5-104規(guī)約通信插件是AVC子站與外部系統(tǒng)的通信接口，AVC子站可以通過(guò)通信插件獲取測(cè) 控裝置的遙測(cè)、遙信數(shù)據(jù)，同時(shí)又通過(guò)通信插件接收調(diào)度中心的遙調(diào)、遙控指令，上送AVC 子站的遙信、遙測(cè)等信息給調(diào)度中心。AVC子站采用兩個(gè)通信插件，兩者是熱備關(guān)系。系統(tǒng) 設(shè)計(jì)中對(duì)于參與通信的每個(gè)數(shù)據(jù)都給出了質(zhì)量碼，表示其通信狀態(tài)的正常與否，AVC邏輯側(cè) 據(jù)此選擇使用正確的測(cè)點(diǎn)信息。為了提高AVC子站系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，硬件結(jié)構(gòu)上采用電源冗余、AVC控制器主備 冗余、雙網(wǎng)冗余的方案AVC子站的協(xié)調(diào)控制裝置和執(zhí)行控制裝置都采用主備冗余的配置方案，能夠?qū)崿F(xiàn) 主備冗余、無(wú)擾切換，以保證AVC子站系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。當(dāng)AVC控制裝置中的主CPU通過(guò)檢測(cè)電路檢測(cè)自身當(dāng)前處于工作狀態(tài)時(shí)，會(huì)通過(guò) 指定信號(hào)發(fā)送給AVC控制裝置中的備CPU，當(dāng)檢測(cè)電路檢測(cè)到當(dāng)前控制裝置中的主CPU狀 況異常(包括通信異常)時(shí)，AVC控制裝置中的主CPU停止發(fā)送信號(hào)，AVC控制裝置中的備 CPU自動(dòng)切換為主CPU，從而完成AVC控制裝置內(nèi)部主備CPU的主備切換。為了完成AVC控制裝置內(nèi)部主備CPU的無(wú)擾切換，需要對(duì)主備CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)同步。 正常工作時(shí)，備CPU處于熱備用狀態(tài)，主CPU通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)時(shí)向備CPU發(fā)送同步數(shù)據(jù)，備CPU 收到同步數(shù)據(jù)后對(duì)自身數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更新以保持和主CPU同步。當(dāng)主CPU出現(xiàn)異常時(shí)將停止 發(fā)送信號(hào)，備CPU檢測(cè)到主CPU信號(hào)停止，根據(jù)以太網(wǎng)收到的同步數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)為主CPU工作模 式，而原主CPU則退出工作。
權(quán)利要求
1.一種基于裝置的分散式發(fā)電廠自動(dòng)電壓控制子站系統(tǒng)，所述分散式發(fā)電廠自動(dòng)電壓 控制子站系統(tǒng)包含1臺(tái)自動(dòng)電壓控制AVC工作站、1臺(tái)用于發(fā)電廠內(nèi)協(xié)調(diào)控制的獨(dú)立的自動(dòng) 電壓控制AVC協(xié)調(diào)控制裝置、若干用于機(jī)組執(zhí)行控制的獨(dú)立的自動(dòng)電壓控制AVC執(zhí)行控制 裝置；其特征在于所述自動(dòng)電壓控制AVC工作站、自動(dòng)電壓控制AVC協(xié)調(diào)控制裝置、自動(dòng)電壓控制AVC執(zhí) 行控制裝置之間通過(guò)冗余的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；自動(dòng)電壓控制AVC協(xié)調(diào)控制裝置配置冗余的通信插件與遠(yuǎn)動(dòng)裝置及調(diào)度端的自動(dòng)電 壓控制AVC主站進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；自動(dòng)電壓控制AVC協(xié)調(diào)控制裝置接收調(diào)度端的自動(dòng)電壓控制AVC主站或操作員通過(guò)所 述自動(dòng)電壓控制AVC工作站下發(fā)的電壓目標(biāo)指令，通過(guò)與升壓站高壓母線電壓比較，計(jì)算 出發(fā)電廠應(yīng)發(fā)的目標(biāo)無(wú)功，并按照設(shè)定的無(wú)功分配策略計(jì)算出各個(gè)投入自動(dòng)電壓控制功能 的機(jī)組的目標(biāo)無(wú)功；所述若干自動(dòng)電壓控制AVC執(zhí)行控制裝置接收自動(dòng)電壓控制AVC協(xié)調(diào)控制裝置下發(fā) 的機(jī)組目標(biāo)無(wú)功指令，產(chǎn)生脈寬可調(diào)或脈寬恒定的增減磁脈沖與機(jī)組的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器AVR接 口，使機(jī)組的實(shí)發(fā)無(wú)功達(dá)到目標(biāo)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于裝置的分散式發(fā)電廠自動(dòng)電壓控制子站系統(tǒng)，其特征在于所述自動(dòng)電壓控制AVC協(xié)調(diào)控制裝置與調(diào)度端自動(dòng)電壓控制AVC主站及遠(yuǎn)動(dòng)通訊是采 用冗余的工業(yè)級(jí)的通訊插件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于裝置的分散式發(fā)電廠自動(dòng)電壓控制子站系統(tǒng)，其特 征在于所述自動(dòng)電壓控制AVC協(xié)調(diào)控制裝置負(fù)責(zé)與遠(yuǎn)動(dòng)裝置和調(diào)度中心通信，接收遙調(diào)、遙 控指令，上送遙測(cè)、遙信信息，通過(guò)以太網(wǎng)與自動(dòng)電壓控制AVC執(zhí)行控制裝置交互信息；所述遙測(cè)、遙信量既可通過(guò)通信方式從測(cè)控裝置或遠(yuǎn)動(dòng)裝置獲取，也可采用直接采集 的方式獲得。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于裝置的分散式發(fā)電廠自動(dòng)電壓控制子站系統(tǒng)，其特 征在于所述自動(dòng)電壓控制子站系統(tǒng)電源模塊采用雙電源冗余方式配置，雙電源模塊同時(shí)運(yùn) 行，正常工作時(shí)互為冗余的電源模塊處于均流狀態(tài)；若其中一個(gè)電源模塊損壞，則另一個(gè)電 源模塊滿負(fù)荷輸出，以保證所述子站系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于裝置的分散式發(fā)電廠自動(dòng)電壓控制子站系統(tǒng)，其特 征在于所述自動(dòng)電壓控制子站系統(tǒng)中自動(dòng)電壓控制AVC工作站、自動(dòng)電壓控制AVC協(xié)調(diào)控制 裝置、自動(dòng)電壓控制AVC執(zhí)行控制裝置采用主CPU模塊和備CPU模塊冗余配置，主CPU模塊 和備CPU模塊同時(shí)運(yùn)行相同應(yīng)用邏輯，主CPU模塊將數(shù)據(jù)點(diǎn)的狀態(tài)定期同步傳送給備CPU 模塊，當(dāng)主CPU模塊出現(xiàn)故障退出運(yùn)行后，備CPU模塊自動(dòng)投入運(yùn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于裝置的分散式發(fā)電廠自動(dòng)電壓控制子站系統(tǒng)，其特 征在于在計(jì)算所述目標(biāo)無(wú)功時(shí)，為了提高計(jì)算的穩(wěn)定性和容錯(cuò)性，還進(jìn)一步包括采用遞歸最小二乘法原理對(duì)電廠側(cè)的系統(tǒng)阻抗進(jìn)行計(jì)算。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于裝置的分散式發(fā)電廠自動(dòng)電壓控制子站系統(tǒng)，其特 征在于所述設(shè)定的無(wú)功分配策略為等功率因數(shù)法，即使得各可調(diào)機(jī)組具有相同的功率因數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于裝置的分散式發(fā)電廠自動(dòng)電壓控制子站系統(tǒng)，其特 征在于所述設(shè)定的無(wú)功分配策略為等比例法，即使得使各機(jī)組的無(wú)功運(yùn)行點(diǎn)及其無(wú)功上、下 限的距離有相同的百分比。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于裝置的分散式發(fā)電廠自動(dòng)電壓控制子站系統(tǒng)，其特 征在于所述設(shè)定的無(wú)功分配策略為相似裕度法，即當(dāng)需要機(jī)組增加無(wú)功時(shí)，使所有發(fā)電機(jī)的 無(wú)功運(yùn)行點(diǎn)距離其無(wú)功上限的距離有相同的百分比；當(dāng)需要機(jī)組減少無(wú)功時(shí)，使所有發(fā)電 機(jī)的無(wú)功運(yùn)行點(diǎn)距離其無(wú)功下限的距離有相同的百分比。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于裝置的分散式發(fā)電廠自動(dòng)電壓控制子站系統(tǒng)，適用于電力系統(tǒng)的發(fā)電廠內(nèi)的自動(dòng)電壓控制。所述子站系統(tǒng)由AVC工作站、協(xié)調(diào)控制裝置和多個(gè)執(zhí)行控制裝置組成。為了方便就地的監(jiān)控，配置了平板電腦作為就地的操作面板。本發(fā)明充分滿足了發(fā)電廠高壓母線自動(dòng)電壓控制的要求，具有通用性強(qiáng)、可靠性高、控制精度高的特點(diǎn)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了發(fā)電廠自動(dòng)電壓控制AVC子站的高壓母線電壓控制功能，適用于火電、水電、核電、風(fēng)電領(lǐng)域，對(duì)于所需實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的獲取，支持通信方式和直接采集方式。在硬件上采用了工業(yè)嵌入式裝置實(shí)現(xiàn)，采用電源冗余、控制器冗余、雙網(wǎng)冗余的設(shè)計(jì)，在軟件控制算法上，考慮了各種安全約束條件，提高了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾功能。
文檔編號(hào)H02J3/18GK102064610SQ20101062323
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者劉靜芳, 武晉輝, 王寰, 王曉峰 申請(qǐng)人:北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司