升压站自动化系统的设计

王冉冉

摘 要：发电厂升压站是目前发供电环节中极为关键的组成部分，结合生产的实际情况，合理利用当前设备、减少工作量、提高经济性，把发电厂升压站二次设备进行功能性重组设计，应用计算机、网络以及控制技术，达到升压站自动监视、测量、协调以及控制的要求。本文主要分析发电厂升压站现场总线的实际情况，分析升压站自动化模式，提高技术水平，为升压站运行效率和质量的提升奠定基础。

关键词：发电厂;升压站;现场总线;自动化模式

经济与社会的高速发展，发电机装机容量不断的提高，电网规模不断扩大，对于用电质量与稳定性方面要求不断的提升。对于这种发展形势下，各级电力部门开始研发应用能量管理系统与安全监视系统，同时，作为电网输送端变电站的发电厂升压站，因为很多原因在二次系统综合自动化方面改进效果却比较差，升压站运行情况的坚实和控制是利用人工就地操作与网控室中控的方式为主，自动化水平较低，并不能达到先进性的要求。

1发电厂升压站现场总线的选择和概况

1.1现场总线的概况

现场总线控制就是通过一种双向串行多节点数字通信系统，连接的是现场区域内的各个装置与控制室内自动化控制系统，被大量的应用到工业领域内，现场总线由于具备数字化、自动化的特性，所以也被人们叫做底层数据通信网络系统。发电厂升压站现场总线的价值就是进行现场设备信息传输问题的处理，促进信息传输质量和效率的提升，现场总线系统传输压力相对较小，现场总线可以达到信息实时传递的效果。按照现场总线信息传递的标准，将其分为四个层次，即网络、数据链路、物理和应用，各个部分相互协调，降低运行成本，让信息传输效率和质量得到提升。

1.2现场总线的选择

现场总线类型较多，且每种设备的性能都是不同的，所以选择现场总线时要格外的注意，首先应该了解现场总线包含哪些，比如现场总线、CAN等，应用范围都比较广。CAN的全程是控制网络系统，是德国率先提出的，最初应用到汽车领域内实现数据传输，之后被很多公司推广应用，发展速度非常快。CAN信号传输使用的是短帧结构，多种方式可以运行，CAN协议的信号传输采用的是双绞线，速度很快、传输距离远，应用到通信芯片研发领域，成本较低、方便快捷，所以使用范圍较大。

1.3现场总线的优缺点

1.3.1现场总线的优点

（1）一条传输线可以实现多台设备同时控制，组成结构相对简单，所以安装周期比较短，操作与维护也非常的方便。（2）应用数字通信技术，数据精度较高。（3）分散功能性好，电控系统稳定、可靠、灵活。

1.3.2现场总线的缺点

（1）未设置统一标准，无法实现系统兼容。（2）成本非常高。（3）支持技术较少，可以使用的资源量也比较少。

2发电厂升压站自动化模式的设计

发电厂的升压站自动化设计要从下述几个方面出发：

2.1系统结构

应用现场总线方式的发电厂升压站自动化系统包含现场数据采集系统、冗余同期控制系统、网关服务器等部分，双机冗余采集系统主要的作用就是采集各项数据信息，同时在系统内存储，同期控制系统包含两台冗余S7300和系统回路构成，工作人员结合系统要求进行集控室控制，随时监控升压站的运行情况，工程师站进行系统的维护与配置管理，结合现场电厂的情况以及系统配置条件，在冗余采集机中设置操作员子系统，实现操作员站的全部功能;S7300DPU通过手动操作的方式可以实现系统通气合闸与分闸操作。网关服务器系统与其他系统连接起来，实现信息的传输和利用。

2.1.1数据采集的设备

具体包含多种测控前端与数据采集的装置，综合分析目前已经安装的数据采集设备系统，如RS232，RS485，TCP/IP以及现场总线接口等。数据采集系统有智能前端、PLC、回路以及很多采集卡所组成，主要的目的是采集和收集数据信息。

2.1.2控制系统

该系统内包含冗余控制系统与控制回路部分，连接测控模块，达到实时控制的要求。

2.1.3操作层

包括操作员站、工程师站和WEB服务器三部分，操作员的工作是进行数据集中显示与处理，各个操作员功能是完全一致的，确保数据备份和利用。工程师站除了具备操作员功能外，还可以进行系统管理与组态功能。WEB服务器可以进行信息管理，也能够提供WEB服务，保证管理信息系统和该系统达到隔离性的效果。

2.1.4服务器的设计

服务器设计时，需要进行单独信息与数据发布，同时在系统设计中要综合分析该升压站的状况，比如子站系统配置等，满足升压站运行的要求。

2.2硬件

硬件是运行的基础，工程师站与操作站主机至少为CPUPII133以上，内存64M以上，硬盘10G。WEB服务器与网卡也要满足系统运行的要求。

2.2.1微处理器系统的设计

微处理器系统设计环节，采用的是6个功能块、68个引脚芯片以及16位独立计数器的微处理器，这一系统的优势就是运行速度快、工作效率比较高。

2.2.2现场总线通信接口的设计

现场总线通信接口设计时，控制器与收发器和现场总线组合形成稳定的系统，CAN协议和微处理器同时作用，形成物理层结构。

2.2.3信号处理的设计

信号处理设计环节，要想提升运行效果，可以选择美国某公司研发的结构部件，形成独立回路，不会有干扰的问题存在。

2.3软件

这一自动化运行系统模块设计中，实效性良好，优势非常明显，且传输数据量巨大，速度非常快，因此，要采用先进技术实现，比如内存共享技术等，可以达到数据传输和处理的要求。软件设计采用全新的方式，即多层结构形式，这种结构操作性好、安全性高，网络运行时，这些优势展现的更加明显。分层结构形式设计中，软件层次划分效果非常好，可以分为网络层、控制层、管理层、服务层等。利用计算机系统进行数据采集，保证采集工作效率和质量，确保系统运行质量和效果，且软件设计中采取优先处理关键数据，及时处理紧急问题，并且让数据时刻保持最新状态，保证系统部件可以达到独立运行的标准。通讯和管理软件可以形成稳定的信息网络系统，将最新数据传输到信息网中，达到信息数据共享的效果。

2.4系统的可靠性

首先，升压站需要保证运行达到稳定性的要求，这是极为重要的指标。第一，为了能够达到不间断连续性监控与管理，提高系统运行可靠性，系统软硬件需要设置备用结构，数据采集应用双机采集的方式，即使其中一台设备发生故障无法采集数据，另外一台设备也能够完成采集和监控的工作，保证数据采集可以顺利的进行;第二，为了保证数据和信息达到完整性、准确性的要求，软件设计时还要综合分析误操作的情况，所以设计中采用多种闭锁与校验的形式，避免系统出现误动作的情况。第三，服务器的软件增加备用，比如电源、硬盘等装置，保证服务器的各项数据信息符合运行的要求，满足双重保证的要求，分担部分数据压力，在其中一部分网络发生问题之后，另外一部分网络可以正常的运行，满足系统运行的需要，提高运行效果和质量。

3结语

综上所述，电厂升压站自动化系统正式投入运营之后，反馈效果非常好，自动化模式设计达到科学性与合理性的要求，且功能性和实用性非常好，可以快速的实现维修与保养处理工作，且该自动化模式的应用完全达到标准化、系统化的开发要求，且采取分布式现场总线的设计方式，所以在实际中应用范围较广，可以实现多个条件下的应用，满足环境监测的要求，从长远发展来看，其应用价值非常高。

参考文献：

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