PCC 技术在发电厂监控中的应用

0. 引言

　　随着国民经济的发展， 电网容量和用电负荷的日益增长， 电力系统对自动化和可靠性的要求越来越高。电力系统自动化对可靠性的需求， 使人们注意到“PLC” （可编程逻辑控制器） 这种高可靠性和强抗工业干扰的技术。90 年代以来， PLC 发展迅猛且应用的局域网技术日趋成熟， 产品不断向系列化、标准化发展， 在自动化控制领域中， 新一代的PLC改名为PCC 已逐渐跃居主导地位， 成为实现自动化控制的关键技术， 在电力系统也不例外。

　　PCC（ Programmable Computer Controller） 是一种可编程计算机控制器， 它是专为在工业环境下应用而设计的工业计算机， 采用“面向用户的指令” ， 因此编程方便；它直接应用于工业环境， 具有更强的抗干扰能力、更高的可靠性、广泛的适应能力和应用范围；大容量的存储能力、标准通信接口， 基于过程总线的系统互联、高级语言开发和运行环境，自诊断能力， 都使得PCC 在电力系统的应用具备了出色的友好“平台”。

1. PCC 系统CPU的特点

　　继承了PLC 与微机技术的PCC 技术形成第一代自动化软硬件平台结构， 采用32 位CISC 和RISC 的CPU， 多处理器结构。图1为本系统所用的CPU 模块结构。图中除了主CPU 外， I/ O – Processor 即I/ O 处理器主要负责独立于CPU的数据传输工作。DPR - Controller 即双向口控制器主要负责网络及系统的管理。一个模块上的3 个处理器，既相互独立， 又相互关联（通过DPR） ， 从而使主CPU 的资源得到了合理使用， 同时又最大限度地提高了整个系统的速度。

　　图1 CPU模块结构

2. PCC 在发电厂监控中的应用

　　以某热电厂机组设备改造为例， 介绍应用PCC 实现的智能分布式数据采集与监控系统。该热电厂有大小机组7 台， 装机容量194 MW， 现准备对主要的4～5 号机及整个电气系统进行监控系统改造。

　　2.1 设计原则

　　系统按分布式结构设计， 采用开放系统、分层控制等先进的计算机设计思想， 将计算机技术、通信和网络技术、数据库技术、图形和图像技术、多媒体技术、数据采集和自动控制技术有机地结合在一起， 技术成熟， 运行经验丰富， 能够满足近期的功能要求和远期的发展需要。整个设计遵照国际90 年代IEC1000 系列标准， 满足ISO9001 国际标准。

　　（1） 整个系统分为5 个采集控制站， 计有4 号机组监控、5 号机组监控、35 kV 出线监控、同期控制、01/ 1～3 号机/ 6 kV 监控。两个操作员工作站。

　　（2） 通过计算机对励磁调节器（ KFD） 、发电机有功进行遥调。在4、5 号机控制屏上设有手操有功调节和KFD 无功调节及与汽机联系指挥信号。

　　（3） 不含同期点的出线， 原控制回路取消， 采用计算机控制。含有同期点的出线， 应用成熟的计算机同期装置， 采用计算机控制。

　　（4） 事故音响， 预告信号原回路取消， 功能由计算机系统实现。

　　（5） 厂用电BZT功能由计算机实现， 对4、5号机强行励磁及主变风扇启动控制均由计算机来进行判别控制。

　　2.2 系统结构

　　系统的网络结构系统配置如图2 所示。

　　图2 系统配置框图

　　2.3 系统管理层

　　操作员工作站、工程师工作站和通讯服务器组成智能分布式系统结构的管理层。

　　管理层通过PROFIBUS 网络与5 个PCC 采集控制单元相连， 各工作站和服务器分别相当于PROFIBUS 网上的一个独立的结点。

　　管理层采用多机及双网络方式运行， 各工作站及通讯服务器之间还组成一个小的局域以太网，实现数据的传输与共享， 互为备用， 提高了系统的可靠性; 软件平台采用32 位多任务、多进程设计， 可支持Windows95/ 98/ NT操作系统软件， 配有多种应用软件接口， 并支持OEM开发， 为用户提供了二次开发平台； 硬件平台可采用小型机、微型机或工作站等设备。

　　通讯服务器完成与地调、模拟盘、GPS 天文时钟接收装置以及电厂已有的几台RTU 设备的通信；还通过HUB 与该厂的MIS 网相连， 实时监控系统与管理信息系统结合在一起， 实现了实时信息的管理。

　　若用户具备与Internet 连接的条件， 管理层还可以提供PVI 浏览器方案， 实现远方读取数据。

　　2.4 系统控制层

　　PROFIBUS 网上的各采集控制单元组成智能分布式系统结构的控制层。控制层按照机组或线路等监控对象的不同分别组屏， 可以使各单元组合置于过程对象附近， 减少电缆投资。各监控单元分别完成相应监控对象的模拟量、数字量采集以及数字量的输出控制。模拟量采集采用交流采样。

系统具有可扩充的模块化结构， 电源、CPU、网络板、I/ O 板、模拟量输入板、通讯板等都是独立的模板以总线方式连接在底板上， 它取代了标准的框架装配的局限性， 可在标准的DIN 轨道