發(fā)電廠和變電站的弱電控制和信號系統(tǒng).doc

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發(fā)電廠和變電站的弱電控制和信號系統(tǒng) 發(fā)電廠和變電站的控制、信號和測量系統(tǒng)不僅可以采用強電方式，也可以采用弱電方式。隨著弱電技術的發(fā)展以及微型計算機的應用，控制、信號和測量系統(tǒng)逐步實現了弱電化和自動化。所謂弱電化就是在控制、信號和測量回路內以低電壓、小電流作為操作電源。 弱電化使二次回路設備絕緣要求降低，體積縮小，采用弱電選線技術還可使所需的控制設備數量減少。對于信號回路，其可靠性要求較控制回路低，弱電方式被廣泛使用。對于控制回路，由于直接關系到斷路器的跳閘與合閘，可靠性要求高，所以弱電控制要通過強、弱電轉換環(huán)節(jié)來實現，即斷路器的操作機構、跳合閘回路仍采用110V或220V的操作電壓，弱電控制僅作用于中間繼電器，通過中間繼電器的觸點實現對斷路器的控制。 在一個發(fā)電廠和變電站內，控制電路和信號電路可以采用全部強電或全部弱電方式，也可以采用強電控制、弱電信號方式。控制方式可以全部采用一對一控制，也可以對重要設備（如發(fā)電機、調相機和變壓器）采用一對一控制，而對饋線較多的線路可采用一對N的選線方 一、斷路器的弱電控制 1、弱電有觸點（以下簡稱弱電）控制回路的基本要求及其特點 （1）弱電控制的斷路器控制回路應滿足強電控制回路的基本要求。 （2）斷路器的模擬燈能表示斷路器的跳、合閘位置狀態(tài)，并能反映斷路器自動跳、合閘與原給定位置的不對應狀態(tài)。 （3）選線控制應保證在同一時間內只選一個控制對象，在控制地點應有明顯的燈光顯示操作對象。為避免選重或選錯，可采用選重閉鎖或后選有效接線，在選線控制中發(fā)生事故時，可自動解除選線，誤選線后，可手動解除選線。 2、弱電控制屏（臺}的結構型式 弱電控制的優(yōu)點之一是控制屏（臺）較小，主控制室的面積也較小。常見的弱電控制屏（臺）的結構有屏臺合一和屏臺分開兩種型式。合一的特點是將測量表計、光字牌信號及全廠（站）主接線系統(tǒng)模擬圖布置在屏臺的直立面上，在臺的平面上，則布置選控和選測按鈕或開關及各種操作和調節(jié)開關等。此種結構模擬性強，監(jiān)視面小，操作直觀方便。但由于屏臺體積小，當放置設備較多時，給調試、檢修帶來困難。所以，當主接線復雜，控制對象較多時，則需采用屏臺分開的結構。 二、微機監(jiān)控系統(tǒng) 1、發(fā)電廠和變電站的監(jiān)控系統(tǒng) 發(fā)電廠和變電站的二次回路對一次回路進行控制、測量、調節(jié)和保護，實際上是對一次回路進行變換、傳輸和處理信息的過程。監(jiān)控系統(tǒng)有以下缺點： （1）人作為監(jiān)控系統(tǒng)的核心進行信息處理，不可避免地要出現錯誤的判斷和處理，因而使現有的監(jiān)控系統(tǒng)的準確性和可靠性不高。 （2）測量儀表和常規(guī)的信號裝置進行信息變換，不可避免地存在誤差，如測量儀表指示與被測量之間的誤差；人觀察儀表的誤差；音響和燈光信號不能準確表明事故發(fā)生的時間、順序等，因而不能正確地處理事故和全面了解一次設備運行情況。 （3）現有監(jiān)控系統(tǒng)的信息是通過控制電纜用強電傳輸的，因而使得傳輸通道功率損耗大，傳輸費用高，不利于遠距離傳輸。 對大型發(fā)電廠和變電站，需要監(jiān)視和處理的信息量多；線路傳輸的容量大；主控制室與配電裝置距離遠等，使得上述缺點更加突出。而微機監(jiān)控系統(tǒng)解決了上述問題，并使監(jiān)控系統(tǒng)更完善、更準確、更可靠。 2、微型計算機監(jiān)控系統(tǒng) 目前，微型計算機監(jiān)控系統(tǒng)已在我國超高壓變電站和大容量發(fā)電廠的500kV開關站的監(jiān)控系統(tǒng)中投入使用。微型計算機監(jiān)控系統(tǒng)（簡稱微機監(jiān)控系統(tǒng)）由微型計算機系統(tǒng)（以下簡稱微機或主機）和監(jiān)控對象（即生產過程）兩大部分組成。 微機監(jiān)控系統(tǒng)包括硬件和軟件。硬件是指微機本身的各器件、外圍設備及總線。軟件是指系統(tǒng)程序以及過程控制應用程序。微機系統(tǒng)本身是通過總線和各種接口及外圍設備與監(jiān)控對象進行聯系，并對監(jiān)控對象進行監(jiān)視和控制。 （一）硬件 微機監(jiān)控系統(tǒng)的硬件是由主機、接口、總線、外部設備組成。由于監(jiān)控系統(tǒng)完成的功能不同，組成微機監(jiān)控系統(tǒng)的硬件也不同。~般可根據監(jiān)控系統(tǒng)的需要隨意擴展。 1.主機 主機主要包括中央處理機（CPU）和存儲器，是整個監(jiān)控系統(tǒng)的核心。它通過總線向系統(tǒng)各個部分發(fā)出各種命令，并對系統(tǒng)的各參數進行巡回檢測、數據處理、控制計算、報警處理、邏輯判斷等。 2.接口與輸入輸出通道 接口與輸入輸出通道是主機與監(jiān)控對象進行信息交流的紐帶。無論監(jiān)控對象向主機輸人數據或是主機向外部發(fā)出命令都是通過輸入輸出通道和接口進行的。在信息傳輸過程中，由于微機只接受數字量，而實際生產過程中使用的是模擬量，所以要經模/數轉換器A/D或數/模轉換器D/A。根據功能和傳輸數據的方法，接口和輸入輸出通道有串行和并行兩種。 3.人一機接口 人一機接口是為擴大主機功能而設置的。主要有顯示器終端（CRT）、打印機、磁盤驅動器、鍵盤等，用來顯示、打印、存儲、傳輸數據0 4.其他系統(tǒng)支持功能模塊 系統(tǒng)支持功能包括程序運行監(jiān)視系統(tǒng)（WA1℃m。G）、電源掉電保護和實時日歷鐘。 當監(jiān)控系統(tǒng)因干擾或其它原因出現某些異常情況，如程序脫離正常流程進入死循環(huán)時，整個系統(tǒng)完全處于癱瘓狀態(tài)，此時程序運行監(jiān)視系統(tǒng)能自行動作，強制系統(tǒng)復位，擺脫死循環(huán)；當系統(tǒng)出現電源掉電故障時，為了防止微型計算機系統(tǒng)丟失主要數據，通常采用掉電保護。掉電保護由相應的硬件電路構成，當檢測到掉電信號后，該硬件電路啟動微型計算機的外部中斷，把當時的重要參數、數據、專用寄存器內容和中間結果暫存入計算機內部數據存中，以便上電后，系統(tǒng)能從中斷點處繼續(xù)運行。5.檢測與變送設備 各種檢測與變送設備是為收集和測量各種參數而設置的。它們的主要功能是把較大的交流電信號變成正比于被測量的直流電壓信號和把非電量的檢測參數變?yōu)殡娦盘?，如壓力變送器把壓力變?yōu)殡娦盘?，溫度變送器把溫度變?yōu)殡娦盘柕?。這些電信號變成統(tǒng)一的計算機標準電壓后，送入微機。 6.總線 微機監(jiān)控系統(tǒng)的總線是數據總線、地址總線和控制總線的統(tǒng)稱，是傳送規(guī)定信息的通道。微型機監(jiān)控系統(tǒng)的主機板和各種外圍功能板（功能板有很多類型，如I/0接口板，UD、D/A轉換板，打印機接口板等）之間通過系統(tǒng)總線聯系起來，使系統(tǒng)內各種數據和命令通過總線送到各自要去的地方。系統(tǒng)總線均為標準總線，系統(tǒng)總線有$1∞、SE和BASE等型式。此外，系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的聯系則通過通信總線實現。 （二）軟件 微機的軟件是指能完成各種功能的程序。微機通過軟件可實現對監(jiān)控對象的監(jiān)視、控制、計算、管理等功能。軟件按功能可分為系統(tǒng)軟件、應用軟件和數據庫。系統(tǒng)軟件是廠家提供的基本服務性程序和管理程序，主要包括： （1）對語言的匯編、解釋和編譯程序； （2）對微機進行管理調度的操作系統(tǒng)、其它服務性的程序，如調試程序、故障診斷程序； （3）開發(fā)系統(tǒng)。 應用軟件是用戶根據功能需要編制的程序，主要包括數據采集、濾波程序；監(jiān)視控制和計算程序；經濟和安全運行程序等。 數據庫（支持軟件）是建立數據的表格和型式的數據管理程序，用以顯示、查詢、修改、調用數據。 三、弱電中央信號系統(tǒng) 大容量機組的發(fā)電廠和超高壓變電站信號數量多，若用強電信號光字牌將使控制屏（臺）面積大，且很難布置，所以在強電或弱電控制中，廣泛采用弱電信號系統(tǒng)。 目前，在我國舊的發(fā)電廠和變電站內較多采用的信號系統(tǒng)，是以沖擊繼電器為核心的中央式信號系統(tǒng)，它存在以下缺點： （1）沖擊繼電器是整個信號系統(tǒng)的核心，音響信號必須通過沖擊繼電器才能發(fā)出。沖擊繼電器一旦故障，整個信號系統(tǒng)將失靈，影響信號系統(tǒng)的可靠性。 （2）信號的重復動作次數取決于沖擊繼電器長期熱穩(wěn)定電流。目前JC、ZC型沖擊繼電器只能同時接受十幾個信號。當信號數量較多時，會出現漏發(fā)信號或沖擊繼電器燒壞的現象。 （3）預告信號系統(tǒng)的光字牌元閃光，故同時出現兩個以上信號時，先后出現的信號不易分辨。 （4）反映信號不完善，例如全廠保護動作只發(fā)"掉牌未復歸"信號，而且當該信號發(fā)出時，要到保護屏上去尋找，延長了事故判斷和處理時間。 （5）與微機監(jiān)控系統(tǒng)連接不方便。一般來說，需要將發(fā)出的中央信號信息輸入到微機監(jiān)控系統(tǒng)中。為了獲取這些信息，對常規(guī)的中央式信號系統(tǒng)，需增加大量信號繼電器。 因此，我國新建和改建的發(fā)電廠、變電站現采用的是各種新型的中央信號裝置。這些裝置由若干模塊構成，為積術式結構，形成模塊式信號系統(tǒng)。它的主要特點是每個要發(fā)出的信號，無論是事故信號還是預告信號，都要先接到一個信號模塊上，每個信號模塊完成以下功能： （1）記憶功能。即將輸入信號記錄下來。 （2）顯示功能。即通過燈光顯示。 （3）啟動音響。 （4）擴展信息，向微機監(jiān)控系統(tǒng)輸出信息。由集成電路和微型中間繼電器構成的模塊式信號系統(tǒng)如下圖所示。圖中二進制 元件均為正邏輯約定，即高H電平對應邏輯1態(tài)，低L電平對應邏輯0態(tài)。電路動作過程如下： ""src="/UploadFiles/20140000/201412/Manage/2014124134848.jpg"/> 當一次系統(tǒng)發(fā)生事故時，繼電保護動作，其出口繼電器KC01的常開觸點閉合，事故信號模塊I中的或門Dl和與門D8有高電平輸入，或門D1輸出高電平，經延時元件m（延時可調）延時后分別啟動單穩(wěn)元件D3、與門D8及與門D6。此時，與門D8輸出高電平，一方面啟動自動監(jiān)測裝置（事件記錄器）；另一方面啟動成組信號1發(fā)信號。D3輸入高電平后立即翻轉，其輸出低電平一方面輸入至雙穩(wěn)元件D4，另一方面去啟動音響信號模塊，發(fā)出音響信號。在音響信號模塊Ⅲ中：或門D1輸出低電平，使雙穩(wěn)元件D2輸出高電平，使電子開關S閉合，啟動蜂鳴器HAUl。事故信號模塊I中，雙穩(wěn)元件D4輸入低電平翻轉后，將其輸出的高電平送至與門D5并反相后，送至與門D6。與門D5的另一輸入端為閃光源，使其輸出為間斷信號，與門D6輸出為低電平，二者作為或門D7的輸入，使或門D7輸出為間斷信號，從而模塊I中的電子開關時閉時斷，使紅色信號燈HL閃光。 按下模塊Ⅲ中的音響解除按鈕SB1，模塊Ⅲ中啟動音響的雙穩(wěn)元件D2復歸，電子開關S打開，音響停止；按下模塊I中的復歸按鈕SB1，I中的雙穩(wěn)元件D4復歸，使其輸出低電平，與門時也隨其輸出低電平。與門D6因有兩個高電平輸入，則輸出高電平，經或門D7使電子開關S持續(xù)閉合，紅色信號燈HL發(fā)平光。 事故消失，繼電保護出口繼電器觸點KC01斷開，與門D8輸出低電平，自動切除送往自動監(jiān)測裝置的信號，與門D6而也輸出低電平，紅色信號燈HL熄滅，模塊I復歸。 預告信號模塊Ⅲ與事故信號模塊結構相同，動作原理也相同，不同的是預告信號模塊延時較長，信號燈皿顏色為桔黃色（YE）。 若干個信號模塊公用一套試驗按鈕SB、一套音響模塊和閃光模塊。當按下試驗按鈕SB時，因為與門D8此時只輸入一個高電平信號，因而輸出低電平，不能啟動自動監(jiān)測裝置及發(fā)遙信。 總結 弱電化使二次回路設備絕緣要求降低，體積縮小，采用弱電選線技術還可使所需的控制設備數量減少。對于信號回路，其可靠性要求較控制回路低，弱電方式被廣泛使用。 第 8 頁 共 8 頁