多适应性黑启动装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信和发电领域，具体来说，涉及发电厂的黑启动装置。
【背景技术】
[0002]随着电网互联及远距离输电技术的不断发展，大容量机组、超高压设备、电力电子装置以及分布式发电技术等在电力系统中大量引入，加上电力系统规模的日益扩大，系统动态行为变得越来越复杂，运行条件要求更苛刻、更难预测，大大增加了由局部故障所引发电力灾难的风险。在电网发生大面积停电情况下，要求能够快速恢复电源，如果不能够在短时间之内恢复供电，将使国民经济遭受巨大损失。
[0003]黑启动(BlackStart)是指整个系统因故障停电后，不依赖别的系统帮助，通过系统中具有自启动能力机组的启动带动无自启动能力的机组，逐渐扩大系统供电范围，最终实现整个系统恢复的过程。
[0004]黑启动的背景是系统全部停电或大面积停电，即系统处于严重事故状态，黑启动过程是恢复过程的一种极端情况，它将涉及系统运行过程中发电、输电和配电的各个环节。如何在系统大面积停电之后安全并快速地完成系统重建，一直以来都是电力工业亟待解决的关键问题，因此，黑启动技术的研究对于极端情况下的系统恢复具有重要的意义。
[0005]目前国内各发电厂拓扑结构各异，变电站数字化智能化程度不同，各厂家生产的设备所使用的通信协议各不相同，如EMS系统使用IEC60870-5-104协议，SCADA系统使用MODBUS协议，智能变电站使用IEC61850协议，这使各个系统和设备的互联出现困难。因此，多适应性黑启动装置的研究对于各种情况下的电厂恢复具有重要的意义。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是:提供一种多适应性黑启动装置，该装置支持智能变电站、数字变电站和传统变电站，支持IEC61850、M0DBUS、IEC60870-5-104、IEC61970通讯协议，并且在原有系统出现故障时仍然可以使用。该装置可以在发电厂全部断电并不依赖外部电网的情况下，实现发电厂的自启动，即所谓的发电厂黑启动。并能够根据发电厂的拓扑结构，优化电机的启动顺序，从而达到黑启动过程经济、快速、稳定的效果。
[0007]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
如图1所示的多适应性黑启动装置应用图，该装置通过通信板与EMS系统、SCADA系统、GOOSE网、SV网、其他系统连接，通过开出板与断路器连接，通过AD采样板与互感器连接。该装置可以通过EMS系统或GOOSE网控制断路器，在特殊情况下可以直接通过开出板控制断路器。该装置可以连接SCADA系统或SV网获取交流母线的电能数据，在特殊情况下可以直接用AD采样板获取电能数据。该装置可以连接其他系统和装置，只需要修改配置文件，即可适应不同的实际情况。
[0008]多适应性黑启动装置结构如图2所示，其由主控板、通信板、AD采样板、开入板、开出板和人机接口构成。其中: 主控板，采用STM32单片机和Cyclone Π系列FPGA，为逻辑处理中心，执行黑启动程序和优化算法，向主控板、通信板、AD采样板、开入板、开出板、人机接口发送命令并接收数据，是整个系统的核心.AD采样板，是本系统获取线路数据的硬件核心，其能够检测线路电压、电流、频率并实时计算判断是否出现异常，将计算结果发送给主控板，并接收和执行来自主控板的命令。
[0009]通信板是该装置与外部系统通讯的核心，板上有以太网、RS485和RS232，支持IEC61850、M0DBUS、IEC60870-5-104、IEC61970通讯协议。通信板接收外部数据，转换后发送给主控板，并接收主控板发来的数据，转换为所需协议格式后发送出去。
[0010]开入板，即开关量输入板，用于检测断路器和继电器的开合状态。
[0011]开出板，即开关量输出板，用于控制断路器和继电器的开合。
[0012]人机接口，即采用触摸显示屏，显示各装置的工作状态、电网数据、断路器开合状态等，并可进行人为参数设置和在线编程。
[0013]主控板与通信板、AD采样板、开入板、开出板分别由两条互为备份的点对点RS485连接，主控板与人机接口由一条RS485连接，主控板、AD米样板、开入板、开出板挂载在同一条RS485总线上。该装置与外部系统可以通过光纤、以太网、RS485、RS232连接。
[0014]多适应性黑启动装置程序架构如图3所示，其由四层组成:物理层、系统运行库层、应用程序框架层、应用程序层。
[0015]物理层包含通信设备驱动、芯片驱动和输入输出设备驱动，是上层程序与物理器件之间的桥梁。
[0016]系统运行库层包含数据库、S0E、事件、设备控制、通信协议。
[0017]应用程序框架层包含发电厂拓扑结构管理、黑启动流程管理、界面管理、通信协议管理、SOE管理、事件管理、程序包管理，可以帮助和规范上层应用程序的开发。
[0018]应用程序层包含黑启动程序、优化程序等。
[0019]在这四层程序中，相邻两层间的程序，仅能由上层程序调用下层程序，而不相邻层之间不能调用，同一层的程序之间可以互相调用。
[0020]除上述的多适应性黑启动装置，其他设备都是传统发电厂已有的，它们功能分别为:
EMS:能量管理系统(Energy Management System)是现代电网调度自动化系统(含硬、软件)总称。其主要功能由基础功能和应用功能两部分组成，基础功能包括:计算机、操作系统和EMS支撑系统，应用功能包括:数据采集与监视(SCADA)、自动发电控制(AGC)与计划、网络应用分析。
[0021 ] SCADA:数据米集与监控系统(Supervisory Control And Data Acquisit1n)是以计算机为基础的电力自动化监控系统。在电力系统中，SCADA系统可以对现场运行的设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功會K。
[0022]G00SE网:面向通用对象的变电站事件(Generic Object Oriented Substat1nEvent)是IEC61850标准中满足变电站自动化系统快速报文需求的机制。主要用于实现信息传递，包括传输跳合闸命令。基于G00SE网络传输代替传统的硬接线实现开关位置、闭锁信号和跳闸命令等实时信息的可靠传输。
[0023]SV网:采样值(Sampled Value)，基于发布/订阅机制，交换采样数据集中的采样值的相关模型对象和服务。
[0024]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果:
1、支持智能变电站、数字变电站和传统变电站，支持^061850、10081^、^060870-5-
104、IEC61970通讯协议，解决了黑启动时不同电厂间的不同协议下系统不能互联的问题。
[0025]2、当某些电厂不具备电能数据采集系统或其他系统出现故障时，黑启动装置可以通过AD采样板获取电网数据，通过开出板控