专利名称：一种发电厂电气热工一体化控制系统的数据处理方法
技术领域：
本发明属于电力系统技术领域，具体涉及为发电厂电气热工一体化控制系统提供统一的数据处理方法。
背景技术：
随着国家能源政策的实施，节能降耗、降低运行维护成本是火电厂提高运行效益的本质要求，同时，2008年电监会发布了各个区域的《并网发电厂辅助服务管理实施细则》和《发电厂并网运行管理实施细则》，开始大力考核和补偿并网发电机组的可靠性和可调度性，这些措施使得火电厂必须不断强化发电机组运行的效率、运行安全性和可靠性。国内目前大多数电厂中，各种监控系统独立为政，比如热工控制系统、辅助控制系统、电气自动化系统、升压站控制系统(NCS)等等，同时用户需要面对不同的监控系统、不同的系统提供商、不同的备品备件等，使得电厂的维护工作量大大增加。由于各个控制系统相互独立，各控制系统的数据处理也是千差万别，导致全厂的数据资源无法共享，各种高级应用需要面对不同的数据处理形式，给高级应用、数据分析、故障分析带来更多的困难。发电厂要实行电气热工一体化控制，各个控制系统必须统一起来，必须在数据处理上采用统一的处理方式方法。由于在数据处理方式上采用统一的数据处理方式，各技术应用人员面对一个统一的数据结构，使得大量技术人员从维护各种不同的系统平台中解脱出来，能够专注于某一种数据处理平台，有利于提高技术水平，更好的维护本厂的系统平台，节约发电厂的开支，提高技术人员的工作能力。对于高级应用来说，面对一个统一的数据库，在数据处理方面变得更加简洁方便，对于故障分析来说，电气、热工的数据处于一个统一的数据库中，统一的处理方式，为故障分析、故障定位提供统一的标尺，利于故障分析。
发明内容
为了解决发电厂中各个监控系统相互独立，数据处理方式不统一的技术问题，本申请公开了一种发电厂电气热工一体化控制系统的数据处理方法。发电厂电气热工一体化控制系统中包含有三种不同类型的控制单元，分别是热工控制器单元DPU，电气控制器单元DPU，现场总线通讯模块CA。通过定义控制器的类型，区别控制器属于发电厂电气热工一体化控制系统中热工控制部分工艺还是电气控制部分，使具有相应操作权限的用户才可以对相应的控制器数据进行维护，这样既满足了数据库的统一，又满足了用户对于热工、电气不同分工的需求。热工控制器DPU完成对发电厂电气热工一体化控制系统中热工控制部分的数据采集与工艺流程控制及管理工作。电气控制器DPU完成对发电厂电气热工一体化控制系统中电气控制部分的数据采集与工艺流程控制及管理工作。现场总线通讯模块CA完成发电厂电气热工一体化控制系统中电气控制部分中与热工控制部分生产工艺密切相关的设备的数据采集与管理，将参与热工控制部分的数据点纳入到热工控制器DPU，侧重于过程自动化控制，将不参与热工控制部分的数据直接接入监控系统，侧重于监视。本申请实现了完全面向发电厂电气热工一体化控制的数据处理形式。本申请具体采用以下技术方案:一种发电厂电气热工一体化控制系统的数据处理方法，其特征在于，所述数据处理方法包括以下内容:在监控系统平台中创建控制单元，所述控制单元包括现场总线通讯模块CA、热工控制器DPU、电气控制器DPU ；通过现场总线通讯模块CA完成对智能仪表、智能执行机构、电动机保护装置、电动机测控装置的数据采集与处理，所述现场总线通讯模块CA还将所采集的数据中与发电厂电气热工一体化控制系统中热工控制部分的工艺流程控制有关的数据集合在一起，形成一个智能的自定义IED装置，该自定义IED装置通过内部通讯协议将与发电厂电气热工一体化控制系统中与热工控制部分的工艺流程控制有关的数据传给热工控制器DPU ；通过所述热工控制器DPU完成发电厂电气热工一体化控制系统中热工控制部分的数据采集，同时接收现场总线通讯模块CA传输的与发电厂电气热工一体化控制系统热工控制部分的工艺控制有关的数据，所述热工控制器DPU向发电厂电气热工一体化控制系统中热工控制部分输出控制信号；通过所述电气控制器DPU完成发电厂电气热工一体化控制系统中电气控制部分的数据采集，并向发电厂电气热工一体化控制系统中电气控制部分中的相关保护装置、测控装置下发过程控制信号。在监控系统平台将现场总线通讯模块CA、热工控制器DPU、电气控制器DPU所采集处理的数据统一在一个数据结构中，基于不同的控制单元，将所述数据分流，使具有相应操作权限的用户才可以对相应的控制单元处理的数据进行维护。本申请还包括以下技术方案:在现场总线通讯模块CA下配置电动机保护装置、电动机测控装置、智能执行机构和智能仪表，其中电动机保护装置包括6KV电动机保护装置、6KV电动机测控装置、380V电动机保护装置、380V电动机测控装置；所述现场总线通讯模块CA将智能仪表、智能执行机构、电动机保护装置、电动机测控装置均作为一个大的虚拟IO模块，采集智能执行机构、智能仪表、电动机保护装置、电动机测控装置的模拟量、数字量、脉冲量、电度量数据信息。所述现场总线通讯模块CA通过一个智能的自定义IED装置将与发电厂电气热工一体化控制系统中热工控制部分的工艺流程控制有关数据传给热工控制器DPU，其中与热工控制部分的工艺流程控制有关的数据包括:电动机的启动、停止控制指令，电动机的已经运行、已经停止、远方/就地位置信号，电动机保护动作信号、电动机的电流信号、电压信号，智能仪表采集的压力、流量信号，智能执行机构采集的阀门开度反馈信号，阀门调节输出信号。在热工控制器DPU下配置数字量采集模块D1、模拟量采集模块Al、模拟量输出模块A0、数字量输出模块D0、脉冲量采集模块PI ；所述模拟量采集模块Al、数字量采集模块DI通过硬接线的方式采集热工控制部分的模拟量数据以及数字量数据，所述热工控制器DPU还接收现场总线控制模块CA配置在自定义IED装置中与热工控制部分的工艺流程控制有关的数据，在热工控制器DPU中统一对模拟量数据、数字量、脉冲量、电度量数据进行分类管理；热工控制器DPU通过模拟量输出模块A0、数字量输出模块DO或自定义IED装置向热工控制部分输出工艺流程控制信号。
在电气控制器DPU下配置线路保护装置、变压器保护装置、线路测控装置、电源测控装置、励磁系统、同期装置；其中，所述线路测控装置包括:6KV线路测控装置及380V线路测控装置；所述电源测控装置包括:6KV电源测控装置及380V电源测控装置；所述线路保护装置、变压器保护装置、线路测控装置、电源测控装置、励磁系统、同期装置通过现场总线的形式将采集的数据传送给电气控制器DPU，在电气控制器DPU中将采集到的数据进行分类处理，所述电气控制器DPU向线路保护装置、变压器保护装置、线路测控装置、电源测控装置、励磁系统、同期装置输出相应的控制信号数据。本发明具有以下技术效果:(I)实现了发电厂电气、热工数据库结构的统一管理、统一维护，避免出现各自为政的局面，有效的降低电厂成本，提高工作效率；(2)统一的数据库结构，达到全网数据透明、数据共享，消除信息孤岛，充分发挥电厂效益；(3)统一的软件平台，统一的显示风格，提高了系统故障自检能力，便于运行人员的培训和管理。(4)发电厂电气-热工一体化的数据结构可以将热工控制部分数据、电气控制部分数据完全统一在一个数据结构中，数据信息更加丰富，为火电厂的控制提供更多的方便。通过不同的数据通道，又可以将控制数据与信息数据有效分流，使电气-热工一体化控制达到既统一又分离的状态。
图1为本发明发电厂电气热工一体化控制系统数据结构图；图2为本发明发电厂电气热工一体化控制系统数据处理方法流程示意图。
具体实施例方式下面针对发明内容技术方案的具体实施方式
作进一步详细说明。如图1所示为本发明发电厂电气热工一体化控制系统数据结构示意图。在发电厂电气热工一体化控制系统中，主要包含有三种类型的控制器(即控制单元):热工控制DPU、电气控制DPU、现场总线通讯模块CA。热工控制器DPU下面配置各种类型IO模块、自定义IED装置完成发电厂电气热工一体化控制系统中热工控制部分的数据采集与控制功能，所述IO模块主要有模拟量采集模块Al、模拟量输出模块A0、数字量采集模块D1、数字量输出模块D0，脉冲量采集模块PI等，所述自定义IED装置主要指现场总线通讯模块CA。电气控制DPU下面配置各种保护、测控装置，完成发电厂电气热工一体化控制系统中电气控制部分的数据采集与处理，所述保护、测控装置主要包括有线路保护装置、线路测控装置、变压器保护、励磁系统、同期装置等与发电厂电气热工一体化控制系统热工控制部分无关的保护、测控装置。现场总线通讯模块CA下面配置电动机保护装置、电动机测控装置、智能执行机构、智能仪表等设备，完成与发电厂电气热工一体化控制系统中热工控制部分相关的数据信息采集与处理，是热工控制部分与电气控制部分的桥梁，通过现场总线通讯模块CA，合理并有效的将热工控制部分与电气控制部分的数据有效的柔和于一体，形成了电气热工一体化控制系统的数据结构。所述电动机保护装置包括6KV电动机保护装置和380V电动机保护装置，所述电动机测控装置包括:6KV电动机测控装置和380V电动机测控装置，所述与热工控制部分相关的数据包括::电动机的启动、停止控制指令，电动机的已经运行、已经停止、远方/就地位置信号，电动机保护动作信号、电动机的电流信号、电压信号。智能仪表采集的压力、流量信号，智能执行机构采集的阀门开度反馈信号，阀门调节输出信号。 本发明发电厂电气热工一体化控制系统数据结构创建过程包括: (1)热工控制器DPU的数据处理方法:1)在监控系统平台中创建控制单元，控制单元类型选择控制器单元DPU，控制器类型配置为SDPU，此类型标示此控制器属于热工控制器DPU ；2)在热工控制器DPU下面创建所带有的各种类型板卡，包括模拟量采集模块Al、数字量采集模块D1、模拟量输出模块A0、数字量输出模块D0、脉冲量采集模块P1、自定义IED装置现场总线模块CA，根据需要创建板卡的个数及类型，要保证在每一个热工控制器DPU中，各种类型的板卡逻辑地址不能重复，板卡名称不能重复；这样热工控制器DPU的数据结构就是形成了以热工控制器DPU为单位，下面配置各种类型的IO模块的数据处理方法。(2)电气控制器DPU的数据处理方法:1)在监控系统平台中创建控制单元，控制单元类型选择控制器单元DPU，控制器类型配置为861D，此 类型标示此控制器属于电气控制器DPU ；2)在电气控制器DPU下面创建所带有的各种类型的保护、测控装置，定义保护、测控装置类型及模板类型，并设置装置地址，要保证所有装置的地址及名称不能重复；这样电气控制器DPU的数据结构就形成了以电气控制器DPU为单位，下面配置各种类型的保护、测控装置的数据处理方法。(3)现场总线通讯模块CA的数据处理方法:1)在监控系统平台中创建控制单元，控制单元类型选择控制器单元DPU，控制器类型配置为现场总线通讯模块CA ；2)在现场总线通讯模块CA下面创建所带有的保护测控装置、智能执行机构、智能仪表等设备，保护测控装置、智能执行机构、智能仪表的类型可以重复，但是各个地址及名称不能重复；这样现场总线通讯模块CA就形成了以现场总线通讯模块CA为单位，下面配置各种类型的保护测控装置、智能执行机构、智能仪表等的数据处理方法。如图2所示为发明发电厂电气热工一体化控制系统数据处理方法流程示意图，所述数据处理方法包括以下内容:在监控系统平台中创建控制单元，所述控制单元包括现场总线通讯模块CA、热工控制器DPU、电气控制器DPU ；热工控制器DPU中的数据有来自IO模块的，也有来自现场总线通讯模块CA (现场总线通讯模块CA作为一个自定义的IED装置接入热工控制器DPU)中的。IO模块通过硬接线的形式采集发电厂电气热工一体化控制系统中热工控制部分的模拟量及数字量的数据，并将采集到的数据通过内部通讯协议传给热工控制器DPU。现场总线通讯模块CA的数据来自下面所带各种智能执行机构、智能仪表、电动机保护装置、电动机测控装置等，所述智能执行机构、智能仪表、电动机保护装置、电动机测控装置通过现场总线通讯的方式将数据传给现场总线通讯模块CA。根据发电厂电气热工一体化控制系统中热工控制部分的需要，将现场总线通讯模块CA中的一部分数据形成一个自定义的IED装置，所述自定义IED装置通过内部通讯协议将数据传给热工控制器DPU，在热工控制器DPU中统一对采集到的数据进行分类管理，并在控制器中完成对发电厂电气热工一体化控制系统中热工控制部分的控制信号输出。电气控制器DPU中的数据来自所配置的各种保护测控装置，所述保护测控装置包括线路保护装置、线路测控装置、电源测控装置、变压器保护、励磁系统、同期装置等。保护测控装置通过现场总线通讯的形式将采集的现场数据传送给电气控制器DPU，在电气控制器DPU中将采集到的数据进行分类管理，在电气控制器DPU中完成对发电厂电气热工一体化控制系统中电气控制部分的控制信号输出。现场总线通讯模块CA的数据来自下面所配置的各种智能执行机构、智能仪表、电动机保护装置、电动机测控装置等，所述智能执行机构、智能仪表、电动机保护装置、电动机测控装置采集的数据通过现场总线通讯的方式将数据传给现场总线通讯模块CA。现场总线通讯模块CA将每一个装置作为一个大的IO模块处理，这种大的IO模块中包含有从各个装置采集来的模拟量、数字量、脉冲量、电度量数据信息。根据发电厂电气热工一体化控制系统工艺需求，在所述现场总线通讯模块CA中挑选各种类型的数据集合在一起，形成一个智能的自定义IED装置，自定义IED装置中包含的数据类型有模拟量、数字量、脉冲量、电度量。通过内部通讯总线将所述自定义的IED装置接入热工控制器DPU。在热工控制器DPU中统一完成对现场总线通讯模块CA采集来的数据、模拟量IO模块采集的数据、数字量IO模块采集的数据的分类管理，并且在热工控制器DPU中完成对控制过程信号输出；现场总线通讯模块CA中的数据除了纳入到热工控制器DPU的数据以外，剩余的数据在现场总线通讯模块CA中进行分类处理。
权利要求
1.一种发电厂电气热工一体化控制系统的数据处理方法，其特征在于，所述数据处理方法包括以下内容: 在监控系统平台中创建控制单元，所述控制单元包括现场总线通讯模块CA、热工控制器DPU、电气控制器DPU ； 通过现场总线通讯模块CA完成对智能仪表、智能执行机构、电动机保护装置、电动机测控装置的数据采集与处理，所述现场总线通讯模块CA还将所采集的数据中与发电厂电气热工一体化控制系统中热工控制部分的工艺流程控制有关的数据集合在一起，形成一个智能的自定义IED装置，该自定义IED装置通过内部通讯协议将与发电厂电气热工一体化控制系统中与热工控制部分的工艺流程控制有关的数据传给热工控制器DPU ； 通过所述热工控制器DPU完成发电厂电气热工一体化控制系统中热工控制部分的数据采集，同时接收现场总线通讯模块CA传输的与发电厂电气热工一体化控制系统热工控制部分的工艺控制有关的数据，所述热工控制器DPU向发电厂电气热工一体化控制系统中热工控制部分输出控制信号； 通过所述电气控制器DPU完成发电厂电气热工一体化控制系统中电气控制部分的数据采集，并向发电厂电气热工一体化控制系统中电气控制部分中的相关保护装置、测控装置下发过程控制信 号。
在监控系统平台将现场总线通讯模块CA、热工控制器DPU、电气控制器DPU所采集处理的数据统一在一个数据结构中，基于不同的控制单元，将所述数据分流，使具有相应操作权限的用户才可以对相应的控制单元处理的数据进行维护。
2.根据权利要求1所述数据处理方法，其特征在于:在现场总线通讯模块CA下配置电动机保护装置、电动机测控装置、智能执行机构和智能仪表，其中电动机保护装置包括6KV电动机保护装置、6KV电动机测控装置、380V电动机保护装置、380V电动机测控装置；所述现场总线通讯模块CA将智能仪表、智能执行机构、电动机保护装置、电动机测控装置均作为一个大的虚拟IO模块，采集智能执行机构、智能仪表、电动机保护装置、电动机测控装置的模拟量、数字量、脉冲量、电度量数据信息。
3.根据权利要求2所述的数据处理方法，其特征在于: 所述现场总线通讯模块CA通过一个智能的自定义IED装置将与发电厂电气热工一体化控制系统中热工控制部分的工艺流程控制有关数据传给热工控制器DPU，其中与热工控制部分的工艺流程控制有关的数据包括:电动机的启动、停止控制指令，电动机的已经运行、已经停止、远方/就地位置信号，电动机保护动作信号、电动机的电流信号、电压信号，智能仪表采集的压力、流量信号，智能执行机构采集的阀门开度反馈信号，阀门调节输出信号。
4.根据权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于: 在热工控制器DPU下配置数字量采集模块D1、模拟量采集模块Al、模拟量输出模块A0、数字量输出模块D0、脉冲量采集模块PI ； 所述模拟量采集模块Al、数字量采集模块DI通过硬接线的方式采集热工控制部分的模拟量数据以及数字量数据，所述热工控制器DPU还接收现场总线控制模块CA配置在自定义IED装置中与热工控制部分的工艺流程控制有关的数据，在热工控制器DPU中统一对模拟量数据、数字量、脉冲量、电度量数据进行分类管理；热工控制器DPU通过模拟量输出模块AO、数字量输出模块DO或自定义IED装置向热工控制部分输出工艺流程控制信号。
5.根据权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于: 在电气控制器DPU下配置线路保护装置、变压器保护装置、线路测控装置、电源测控装置、励磁系统、同期装置；其中，所述线路测控装置包括:6KV线路测控装置及380V线路测控装置；所述电源测控装置包括:6KV电源测控装置及380V电源测控装置； 所述线路保护装置、变压器保护装置、线路测控装置、电源测控装置、励磁系统、同期装置通过现场总线的形式将采集的数据传送给电气控制器DPU，在电气控制器DPU中将采集到的数据进行分类处理，所述电气控制器DPU向线路保护装置、变压器保护装置、线路测控装置、电源测控装置、励磁系统、同期装置输出相应 的控制信号数据。
全文摘要
本发明公开了一种发电厂电气热工一体化控制系统的数据处理方法，包括热工控制器DPU、电气控制器DPU、现场总线通讯模块CA一体化的数据处理。本发明将发电厂一体化控制系统中热工控制器DPU、电气控制器DPU、现场总线通讯模块CA有效的结合在一个系统平台下，数据结构更加清晰，数据库更加完善，数据包含有热工控制部分、电气控制部分、升压站控制部分等全厂数据信息，为实现发电厂电气-热工一体化控制奠定了基础。
文档编号G05B19/418GK103197658SQ20131014062
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月22日 优先权日2013年4月22日
发明者岳建华, 王振霞, 胡晓花, 刘娜, 刘国庆, 赵忠明, 奚志江 申请人:北京四方继保自动化股份有限公司, 神华国华(北京)电力研究院有限公司