专利名称：一种发电厂自动发电控制和自动电压控制一体化子站系统的制作方法
技术领域：
本发明属于电力系统技术领域，具体涉及发电厂自动发电控制子站、发电厂自动电压控制子站、并网发电厂运行监测管理等发电厂与电网调度的机网协调控制和通信相关的系统。
背景技术：
伴随着“坚强智能电网”的建设，电力调度加强了自动发电控制系统AGC、自动电压控制系统AVC系统的建设，AGC、AVC是实现电网调度自动化的必然选择，是电力系统安全、 经济运行的重要保障。近几年，电网调度加大了对并网发电厂的考核力度，并网发电厂AGC、 AVC子站逐步普及，发电厂都被列入了新考核范围内。现在市场上AVC子站和AGC子站大多是独立设计，分别经过网控系统的远动主站与调度进行通信。发电厂在与调度自动化进行协调控制时具备AGC子站和AVC子站合并的条件，节省用户投资，减少与调度交互的环节。机组遥测、遥信信息需要传至调度中心，其对数据的实时性和可靠性要求都比较高。IEC61850数字化技术已成为全球电力行业的热门技术，它代表了当前全球电力企业技术和管理模式的最新发展方向。IEC61850数字化技术在变电站方面已经取得了重大进展，作为智能电网中重要的一环，发电厂电气数字化技术正逐步完善。基于IEC61850数字化技术来实现发电厂电气自动化正成为一种技术趋势。发电厂电气统一成IEC61850标准将实现电气设备的互联互通和有效集成，提升电气系统的整体使用效率，统一发电厂电气模型和数据交换标准，提升电厂监控的电气信息数量和品质。一体化AGCAVC子站全面支持 IEC61850数字化技术，可以更好的配合智能电网的建设，提升发电厂自动化品质。随着调度对并网发电厂考核力度的加大，发电厂用户需要实时了解AGC子站、AVC 子站的运行情况，结合区域电网的考核细则，对即将被考核项进行预警，以便及时采取措施。
发明内容
为了更好的实现发电厂与电网调度的机网协调控制，本发明提供了一种发电厂智能化一体化自动发电控制和自动电压控制子站系统。本发明具体采用以下技术方案。—种发电厂自动发电控制和自动电压控制一体化子站(以下简称一体化AGC/AVC 子站)系统，所述一体化子站系统包括一协调控制站(在本申请中也称为AGC/AVC协调控制站)、一子站工作站(即AGC/AVC子站工作站)、两台冗余配置的远动主站、多台执行控制器(即AGC/AVC执行控制器)；其特征在于所述一协调控制站、一子站工作站、两台冗余配置的远动主站、多台执行控制器之间通过网络连接，并且采用IEC61850协议进行通信；所述协调控制器通过所述远动主站实现与调度的通信；
所述协调控制器计算发电厂需要承担的总无功功率，并将总无功功率合理分配给各发电机组，所述协调控制器根据调度下发的有功功率要求，将发电厂需要发出的有功功率分配给各发电机组；每一发电机组设置一相应的执行控制器，所述协调控制器根据分配给相应发电机组的无功功率和有功功率向所述各执行控制器下发相应发电机组的调节指令，实现对各相应发电机组有功功率和无功功率的增加或者减少的控制，所述执行控制器还采集相应发电机组相关运行参数并通过网络上传至协调控制器；所述子站工作站实现发电厂并网运行管理监测功能，对自动发电控制和/或自动电压控制的调节性能进行量化，子站工作站统计(发电厂自动电压控制)AVC月度可用率、 (发电厂自动电压控制)AVC调节性能指标、(发电厂自动发电控制)AGC月度可用率、(发电厂自动发电控制)AGC调节性能指标，对上述AVC调节性能指标、AGC调节性能指标是否超出预设的指标定值进行预警。本发明还进一步包括以下进一步的优选技术设计方案，即在一体化AGC/AVC子站设计方法中，增加了系统的可靠性设计，其包括以下内容(I)机组信息的可靠性采集，执行控制器同时具有机组测控功能I)采用冗余配置，包括双CPU、双电源、双网络配置；2) 1#机组信息、2#机组信息双重化采集，从设备到通信完全独立3)数据库中采用双数据源技术，保证数据的可靠性、准确性采集(2)网络冗余I)系统采用冗余结构(冗余网络、冗余控制器和设备双重化)，提高系统级可靠性；2)各IO插件、通信插件支持硬件热插拔，网络节点装置离线不影响系统运行；3)系统的全面自诊断和通信状态诊断，可对装置各个模块的硬件故障快速诊断， 可靠监视装置的运行状况，可靠监视各装置网络的运行状态，具有通信事件录波功能，记录重要通信事件。(3)关键数据冗余，系统对关键的数据采集采用数据冗余方式，采用独立的双重化数据采集，数据库中采用双数据源技术，保证数据的可靠性采集。对于关键性开关量采用双位置遥信数据处理方式，保证开关量的准确性。本发明充分满足了智能电网建设中电源侧(发电厂)建设的需求，采用IEC61850 数字化技术，实现了机组测控、AGC子站和AVC子站的一体化，满足了电网对并网发电厂的调节要求，整合了资源，节省了用户的投资。
图I是本发明的智能化一体化AGC/AVC子站系统结构图；图2是调度直调到机组AGC/AVC —体化控制流程图；图3是调度直调到电厂AGC/AVC —体化控制流程图；图4是一体化AGC/AVC子站并网运行管理监测功能结构图；图5是系统可靠性设计结构图。
具体实施方式
下面结合说明书附图并通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。如图I所示为本发明的发电厂智能化一体化AGC/AVC子站系统结构图，AGC/AVC 子站工作站可以显示AGC/AVC子站的模拟量、开关量、报警信息，并可以实现对协调控制器和执行控制器的控制，同时可以实现对并网运行管理监测功能；远动主站实现与调度的通信，并且将调度的调节指令转发给AGC/AVC协调控制器，远动主站冗余配置并且符合调度双平面的建设要求;AGC/AVC协调控制器的功能是根据采集的模拟量和开关量信息计算每台发电机组分配的无功功率和有功功率;AGC/AVC执行控制器的功能根据协调控制器经过计算的发电机组有功功率和无功功率，实现对发电机组有功\无功的增加或者减少，执行控制器同时具有机组测控的功能；每台机组配置一台执行控制器，全厂设计一台协调控制器(对于调度直调到电厂的方式增设一台单独的AGC协调控制器来完成对机组负荷的经济性分配)，各执行控制器、协调控制器、远动工作站以及AGC/AVC子站工作站通过以太网进行连接和通讯，通信协议采用IEC61850 ;每台执行控制器使用硬连接方式控制AVR励磁调节器增减磁调节，使用硬连接方式将机组AGC的负荷指令传给分散控制系统DCS。参见图2为调度直调到机组AGC/AVC—体化功能结构图。本设计中针对一个典型的2台机组的一个发电厂，调度有功功率调节方式是直调到机组。本设计中配置如下，设置协调控制器一台，每台机组设置一台执行控制器。其典型的调节过程分为AGC调节和AVC 调节两类(I)AGC调节过程如下调度通过远动工作站(或AGC/AVC子站工作站)将机组的有功功率调整指令下发给协调控制器(如图2中^3);协调控制器根据目标机组将有功功率指令转发相应的执行控制器(如图2中^^或者区_);执行控制器通过硬接线将有功功率调整指令下发给机组DCS (如图2中I AGC4 I或者|AGC5|)。(2) AVC调节过程如下调度通过远动工作站(或AGC/AVC子站工作站，由远方/就地决定接收的命令源)将机组的目标电压或无功指令下发给协调控制器(如图2中AVC1);协调控制器根据获得的信息进行运算，对母线上的发电机组进行合理的无功分配，将分配结果(各机组的目标无功) 传送至执行控制器，实现各机组间的无功最优配置(如图2中AVC2或者AVC3);执行控制器接收协调控制器的控制命令和目标无功值，按照控制命令执行操作，并负责将机组的无功调整至目标值。(如图2中AVC4或者AVC5)。参见图3为调度直调到电厂AGC/AVC—体化功能结构图。本设计中针对一个典型的2台机组的一个发电厂，调度有功负荷调节方式是将发电厂总的负荷调整指令发给电厂，由电厂自行分配到到各台机组。本设计中配置如下，设置AVC协调控制器一台，AGC协调控制器一台，每台机组设置一台执行控制器。其典型的调节过程分为AGC调节和AVC调节两类(I)AGC调节过程如下调度通过远动工作站(或AGC/AVC子站工作站)将电厂的有功功率调整指令下发给AGC协调控制器(如图3中;协调控制器根据全厂有功总目标，根据全厂机组经济优化特性进行经济性负荷分配，将分配结果下发给每台机组相应的执行控制器(如图3中或者区_);执行控制器通过硬接线将有功负荷调整指令下发给机组DCS (如图3中I AGC4 I或者KGC5|)。(2) AVC调节过程如下调度通过远动工作站(或AGC/AVC子站工作站，由远方/就地决定接收的命令源)将机组的目标电压或无功指令下发给协调控制器(如图3中AVC1)；协调控制器根据获得的信息进行运算，对母线上的发电机组进行合理的无功分配，将分配结果(各机组的目标无功)传送至执行控制器，实现各机组间的无功最优配置(如图3中 AVC2或者AVC3);执行控制器接收协调控制器的控制命令和目标无功值，按照控制命令执行操作，并负责将机组的无功调整至目标值。(如图3中AVC4或者AVC5)。参见图4为一体化AGC/AVC子站并网运行管理监测功能结构图，图中基础数据来源于AGC/AVC子站，依据各区域电网发电厂并网运行管理实施细则的相关规定，实现发电侧AGC、AVC考核预警和记录分析功能。实现的功能包括发电计划曲线考核监测；AGC子站考核监测；AVC子站考核监测；WEB发布功能。参加图5为系统可靠性设计结构图。图中的可靠性设计主要包括如下几点(I)机组信息的可靠性采集I)机组测控装置采用冗余配置，包括双CPU、双电源、双网络配置2) 1#机组信息、2#机组信息双重化采集(如图5中，1#机组采集和2#机组采集在两个独立设备中相互备份)，从设备到通信完全独立3)数据库中采用双数据源技术，保证数据的可靠性、准确性采集(2)网络冗余I)系统采用冗余结构(冗余网络、冗余控制器和设备双重化)，提高系统级可靠2)各IO插件、通信插件支持硬件热插拔，网络节点装置离线不影响系统运行；3)系统的全面自诊断和通信状态诊断；(3)关键数据冗余，系统对关键的数据采集采用数据冗余方式，采用独立的双重化数据采集，数据库中采用双数据源技术，保证数据的可靠性采集。对于关键性开关量采用双位置遥信数据处理方式，保证开关量的准确性。(4)远动主站的冗余I)设备双重化配置，配置独立的两个远动主站2)每个远动主站配置独立的双通道，支持调度双平面建设3)每个调度数据平面双通道冗余设计本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种发电厂自动发电控制和自动电压控制一体化子站系统，所述一体化子站系统包括一协调控制站、一子站工作站、两台冗余配置的远动主站、多台执行控制器；其特征在于:所述一协调控制站、一子站工作站、两台冗余配置的远动主站、多台执行控制器之间通过网络连接，并且采用IEC61850协议进行通信；所述协调控制器通过所述远动主站实现与调度的通信；所述协调控制器计算发电厂需要承担的总无功功率，并将总无功功率合理分配给各发电机组，所述协调控制器根据调度下发的有功功率要求，将发电厂需要发出的有功功率分配给各发电机组；每一发电机组设置一相应的执行控制器，所述协调控制器根据分配给相应发电机组的无功功率和有功功率向所述各执行控制器下发相应发电机组的调节指令，实现对各相应发电机组有功功率和无功功率的增加或者减少的控制，所述执行控制器还采集相应发电机组相关运行参数并通过网络上传至协调控制器；所述子站工作站实现发电厂并网运行管理监测功能，对自动发电控制和/或自动电压控制的调节性能进行量化，子站工作站统计发电厂自动电压控制AVC月度可用率、发电厂自动电压控制AVC调节性能指标、发电厂自动发电控制AGC月度可用率、发电厂自动发电控制AGC调节性能指标，对上述AVC调节性能指标、AGC调节性能指标是否超出预设的指标定值进行预警。
2.如权利要求I所述的发电厂自动发电控制和自动电压控制一体化子站系统，其特征在于所述执行控制器负责采集的发电机组相关运行参数包括发电机机端电流、电压，高厂变电压、电流，励磁变电压、电流，和高厂变温度等模拟量，以及发电机出口短路器位置、保护动作等开关量。
3.如权利要求I所述的发电厂自动发电控制和自动电压控制一体化子站系统，其特征在于所述调节指令包括自动发电控制指令和自动电压控制指令，所述执行控制器将自动发电控制指令下发给发电机组分散控制系统DCS，将自动电压控制指令下发给发电机组的励磁调节系统。
4.如权利要求I所述的发电厂自动发电控制和自动电压控制一体化子站系统，其特征在于所述执行控制器采用冗余配置，包括双CPU、双电源、双网络配置。
全文摘要
一种发电厂AGCAVC一体化子站系统，设置一台AGC/AVC协调控制器，协调控制器计算电厂需要承担的总无功功率，并通过计算总无功功率合理分配给各发电机组，同时协调控制器根据调度有功功率要求将分配后的功率发给各机组；每台机组设置AGC/AVC执行控制器，负责将AGC调节指令下发给机组DCS、将AVC调节指令下给发电机励磁调节系统；子站工作站可实现并网运行管理监测功能。本发明充分满足了智能电网建设中电源侧(发电厂)建设的需求，采用IEC61850数字化技术，实现了机组测控、AGC子站和AVC子站的一体化，满足了电网对并网发电厂的调节要求，整合了资源，节省了用户的投资。
文档编号H02J3/38GK102593860SQ20121001663
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月18日 优先权日2012年1月18日
发明者任小勇, 楚彦君, 汪一, 焦邵华 申请人:北京四方继保自动化股份有限公司