专利名称：火电厂厂级负荷和电压一体化自动控制系统的制作方法
技术领域：
本发明属于热电厂发电自动控制技术领域。特别涉及一种火电厂厂级负荷和电压一体化自动控制系统。
背景技术：
目前，火电厂厂级负荷分配系统(简称:LDC)和厂级电压自动控制系统(简称:AVC)为两套独立运行的系统，每套系统均有独立的数据采集系统、通讯系统、工业控制计算机和监控组态软件。LDC和AVC虽然功能不同，但是采集的数据有很大部分重叠，如火电厂各机组发电机端有功功率、无功功率、母线电压等模拟量数值，又如机组状态、控制系统投切等开关量，同时这两套系统均需接受电网调度指令。显然，两套独立运行LDC和AVC造成了设备的重复配置，浪费了资源，增加了投资；同时两套独立的系统，也增加了日后运行维护的成本，因此本发明设计出一种火电厂厂级负荷和电压一体化自动控制系统(简称:AGVO0
发明内容
本发明的目的是针对现有LDC和AVC硬件重复配置和负荷优化分配算法存在的不足，提出一种火电厂厂级负荷和电压一体化自动控制系统，其特征在于，该一体化自动控制系统由数据采集、监视、控制和通讯网络四部分组成；系统结构为:第一 OPC服务器1、第二 OPC服务器2、第一机组OPC客户端-第N机组OPC客户端分别通过第一网线1、第二网线2同第一交换机1、第二交换机2连接；第一控制器I第二控制器2分别通过第一网线1、第二网线2和第一交换机1、第二交换机2相连，第一控制器1、第二控制器2分别与第一 CAN总线1、第二 CAN总线2连接，第一控制器I和第二控制器2之间通过通讯电缆3互连；第一输入输出模块7、第二输入输出模块8、第三输入输出模块9和第三方通讯模块10同时并接第一 CAN总线1、第二 CAN总线2上；第一输入输出模块7和第二输入输出模块8分别通过数据线与远程终端6连接，远程终端6通过通讯光缆4电网调度中心连接。所述控制部分由相互冗余的第一控制器1、第二控制器2组成，均为PLC可编程逻辑控制器，实现运算、逻辑控制和通信功能；负责执行优化分配算法，是核心的控制模件。所述数据米集系统由第一输入输出模块7、第二输入输出模块8、第三输入输出模块9和第三方通讯模块10组成，均包含Α/D (模/数)转换和D/Α (数/模)转换，将输入模件采集的模拟量转换为数字量，输出模件输出数字量；上述输入输出模块均有光耦隔离保护，每个模块分别连接相互冗余的第一 CAN总线1、第二 CAN总线2，通过CAN总线和控制器通信。所述通讯网络由两台交换机和网线、光纤组成，通讯协议为TCP/IP协议，其中交换机为光口、电口混合；当距离小于75米，使用电口和网线；大于75米，则使用光纤和光□。
所述监视部分由远程终端、电网调度中心、工控机和安装于工控机上的监控组态软件构成，监控软件包含人机交互接口，操作员通过人机交互接口监视现场工况和发出控制指令，组态软件允许具有一定权限的人员查看控制器中变量的状态，修改下装逻辑组态，对控制逻辑进行调试。所述第二 OPC服务器2输出与打印机11连接。所述第一 OPC服务器1、第二 OPC服务器2相互冗余。所述第一网线1、第二网线2相互冗余。所述第一交换机1、第二交换机2相互冗余。所述第三方通讯模块为通讯协议转换模块，包含Α/D模/数转换和D/Α数/模转换，将输入模件采集的模拟量转换为数字量，输出模件输出数字量；将常用现场总线协议(如MODBUS，PR0FIBUS等)转换为机柜内CAN总线协议，以提高AGVC系统的兼容性。本发明的有益效果是该一体化控制系统可完成厂级负荷自动优化分配和厂级电压自动控制的功能，实现了厂级负荷/电压一体化控制；特别是厂级负荷二次调整优化分配策略在提高全厂负荷响应速度的同时，实现了负荷最优分配，保证全厂较好的经济性。，节约了投资和维护费用。
图1是厂级负荷/电压一体化自动控制系统结构框图。图2是控制柜结构示意图。
具体实施例方式本发明提出一种火电厂厂级负荷和电压一体化自动控制系统。下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。该一体化自动控制系统由数据采集、监视、控制和通讯网络四部分组成。其系统结构见图1、图2。相互冗余的第一 OPC服务器I和第二 OPC服务器2、第一机组OPC客户端至第N机组OPC客户端分别通过第一网线1、第二网线2同第一交换机1、第二交换机2连接(N为全厂机组总数)，第二 OPC服务器2输出与打印机11连接。在控制柜13内，第一控制器I第二控制器2分别通过第一网线1、第二网线2和第一交换机1、第二交换机2相连，第一控制器
1、第二控制器2分别与第一 CAN总线1、第二 CAN总线2连接，第一控制器I和第二控制器2之间通过通讯电缆3互连；第一输入输出模块7、第二输入输出模块8、第三输入输出模块9和第三方通讯模块10同时并接第一 CAN总线1、第二 CAN总线2上，在控制柜13下部，安装空气开关组，空气开关组两侧分别安装电源模块，及电压表、电流表、LED指示灯和开关，分别连接至交流电源I和交流电源2 (如图2所示)，电源模块输出的电压由空气开关组连接至相应的部件。第一输入输出模块7和第二输入输出模块8分别通过数据线与远程终端6连接，远程终端6通过通讯光缆4电网调度中心连接。远程终端6通过通讯光缆4向电网调度中心12传送机组信息(104规约)，同时也接受调度指令。为了保证调度指令和远传信息的可靠性，远程终端6通过数据线5和AGVC进行数据交互。所述控制部分由相互冗余的第一控制器1、第二控制器2组成，均为PLC可编程逻辑控制器，实现运算、逻辑控制和通信功能；负责执行优化分配算法，是核心的控制模件。所述数据采集系统由第一输入输出模块7、第二输入输出模块8、第三输入输出模块9和第三方通讯模块10组成，均包含Α/D模/数转换和D/Α数/模转换，将输入模件采集的模拟量转换为数字量，输出模件输出数字量；上述输入输出模块均有光耦隔离保护，每个模块分别连接相互冗余的第一 CAN总线1、第二 CAN总线2，通过CAN总线和控制器通信。所述通讯网络由两台相互冗余的交换机和相互冗余的网线、光纤组成，通讯协议为TCP/IP协议，其中交换机为光口、电口混合；当距离小于75米，使用电口和网线；大于75米，则使用光纤和光口。所述监视部分由远程终端、电网调度中心、工控机和安装于工控机上的监控组态软件构成，监控软件包含人机交互接口，操作员通过人机交互接口监视现场工况和发出控制指令，组态软件允许具有一定权限的人员查看控制器中变量的状态，修改下装逻辑组态，对控制逻辑进行调试。图1中各机组OPC客户端可选择机组分散控制系统(DCS)历史数据服务器，由于OPC是基于Windows操作系统的分散控制通讯方式。对于非Windows操作系统可通过第三方通讯模块，使用RS485总线，按照通讯协议实现。其控制流程为:由输入输出模块现场采集信号(各机组状态)，经两条互为冗余的CAN总线进入第一控制器1、第二控制器2 ;调度指令通过通讯光缆接入远程终端，通过若干数据线进入输入输出模块；通过负荷优化分配算法和电压自动控制算法，计算出各机组所分配的有功、无功功率，由输出类I/O模块(A0，D0)进入各机组分散控制系统(DCS)系统和励磁调节系统(AVR)，最终由各机组的执行机构完成负荷、电压的调整。关于厂级负荷优化分配算法:变量声明:PMf电网调度负荷指令，Pi为第i台机组输出的有功功率，APmajh,APmiim分别为第i台机组负荷增量的上下限，N为该厂总运行机组数Ji(Pi)为第i台机组煤耗曲线。①根据煤耗有功功率历史数据拟合机组煤耗曲线:(Fi, PJm为第i台机组M组煤耗功率历史数据，Ci为待求的拟合系数。由最小二乘法曲线拟合，则二次拟合法方程组为:
权利要求
1.一种火电厂厂级负荷和电压一体化自动控制系统,其特征在于,该一体化自动控制系统由数据采集、监视、控制和通讯网络四部分组成，集成了厂级负荷优化分配和厂级电压自动控制的功能；系统结构为: 第一 OPC服务器(I)、第二 OPC服务器(2)、第一机组OPC客户端-第N机组OPC客户端分别通过第一网线(I)、第二网线(2)同第一交换机(I)、第二交换机(2)连接；第一控制器(I)第二控制器(2)分别通过第一网线(I)、第二网线(2)和第一交换机(I)、第二交换机(2)相连，第一控制器(I)、第二控制器(2)分别与第一 CAN总线(I)、第二 CAN总线(2)连接，第一控制器(I)和第二控制器(2)之间通过通讯电缆(3)互连；第一输入输出模块(7)、第二输入输出模块(8)、第三输入输出模块(9)和第三方通讯模块(10)同时并接第一 CAN总线(I)、第二 CAN总线(2)上；第一输入输出模块(7)和第二输入输出模块(8)分别通过数据线(5 )与远程终端(6 )连接，远程终端(6 )通过通讯光缆(4)电网调度中心(12 )连接。
2.根据权利要求1所述一种火电厂厂级负荷和电压一体化自动控制系统，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)组成，均为PLC可编程逻辑控制器，实现运算、逻辑控制和通信功能；负责执行优化分配算法，是核心的控制模件。
3.根据权利要求1所述一种火电厂厂级负荷和电压一体化自动控制系统，其特征在于，所述数据米集系统由第一输入输出模块(7)、第二输入输出模块(8)、第三输入输出模块(9)和第三方通讯模块(10)组成，均包含Α/D (模/数)转换和D/Α (数/模)转换，将输入模件采集的模拟量转换为数字量，输出模件输出数字量；上述输入输出模块均有光耦隔离保护，每个模块分别连接相互冗余的第一 CAN总线(I )、第二 CAN总线(2)，通过一对相互冗余的CAN总线和控制器通信。
4.根据权利要求1所述一种火电厂厂级负荷和电压一体化自动控制系统，其特征在于，所述通讯网络由两台交换机和网线、光纤组成，通讯协议为TCP/IP协议，其中交换机为光口、电口混合；当距离小于75米，使用电口和网线；大于75米，则使用光纤和光口。
5.根据权利要求1所述一种火电厂厂级负荷和电压一体化自动控制系统，其特征在于，所述监视部分由远程终端、工控机和安装于工控机上的监控组态软件构成，监控软件包含人机交互接口，操作员通过人机交互接口监视现场工况和发出控制指令，组态软件允许具有一定权限的人员查看控制器中变量的状态，修改下装逻辑组态，对控制逻辑进行调试。
6.根据权利要求1所述一种火电厂厂级负荷和电压一体化自动控制系统，其特征在于，所述第二 OPC服务器(2)输出与打印机(11)连接。
7.根据权利要求1所述一种火电厂厂级负荷和电压一体化自动控制系统，其特征在于，所述第一 OPC服务器(I )、第二 OPC服务器(2)相互冗余。
8.根据权利要求1所述一种火电厂厂级负荷和电压一体化自动控制系统，其特征在于，所述第一网线(I)、第二网线(2)相互冗余。
9.根据权利要求1所述一种火电厂厂级负荷和电压一体化自动控制系统，其特征在于，所述第一交换机(I)、第二交换机(2 )相互冗余。
10.根据权利要求1所述一种厂级负荷和电压一体化自动控制系统，其特征在于，所述第三方通讯模块为通讯协议转换模块，包含Α/D模/数转换和D/Α数/模转换，将输入模件采集的模拟量转换为数字量，输出模件输出数字量；将常用现场总线协议转换为机柜内CAN总线协议，以提高AGVC系统的兼容性。
全文摘要
本发明公开了属于热电厂发电自动控制技术领域的一种火电厂厂级负荷和电压一体化自动控制系统。该一体化自动控制系统由数据采集、监视、控制和通讯网络四部分组成。该系统可同时对厂级负荷进行优化分配和电压自动控制。该系统可无缝嵌入火电厂原分散控制系统和磁力调节系统，调度指令和上传到调度中心的信息，经远程终端，输入/输出模块，数据采集和优化分配控制程序由一套可编程逻辑控制器和若干输入/输出模件实现。该系统的电源，通讯和控制器均为双冗余配置。将LDC和AVC融合为一体化控制系统，节约了场地，投资，安装调试时间和运维费用。该控制策略简单易懂，在线计算量小，保持了全长较好的经济性，可满足多种工况的要求。
文档编号G05B19/418GK103197641SQ20131010260
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月27日 优先权日2013年3月27日
发明者牛玉广, 李晓明 申请人:华北电力大学