專利名稱：一種發(fā)電廠自動發(fā)電控制和自動電壓控制一體化子站系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及發(fā)電廠自動發(fā)電控制子站、發(fā)電廠自動電壓控制子站、并網(wǎng)發(fā)電廠運行監(jiān)測管理等發(fā)電廠與電網(wǎng)調(diào)度的機網(wǎng)協(xié)調(diào)控制和通信相關(guān)的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
伴隨著“堅強智能電網(wǎng)”的建設(shè)，電力調(diào)度加強了自動發(fā)電控制系統(tǒng)AGC、自動電壓控制系統(tǒng)AVC系統(tǒng)的建設(shè)，AGC、AVC是實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動化的必然選擇，是電力系統(tǒng)安全、 經(jīng)濟運行的重要保障。近幾年，電網(wǎng)調(diào)度加大了對并網(wǎng)發(fā)電廠的考核力度，并網(wǎng)發(fā)電廠AGC、 AVC子站逐步普及，發(fā)電廠都被列入了新考核范圍內(nèi)?，F(xiàn)在市場上AVC子站和AGC子站大多是獨立設(shè)計，分別經(jīng)過網(wǎng)控系統(tǒng)的遠動主站與調(diào)度進行通信。發(fā)電廠在與調(diào)度自動化進行協(xié)調(diào)控制時具備AGC子站和AVC子站合并的條件，節(jié)省用戶投資，減少與調(diào)度交互的環(huán)節(jié)。機組遙測、遙信信息需要傳至調(diào)度中心，其對數(shù)據(jù)的實時性和可靠性要求都比較高。IEC61850數(shù)字化技術(shù)已成為全球電力行業(yè)的熱門技術(shù)，它代表了當(dāng)前全球電力企業(yè)技術(shù)和管理模式的最新發(fā)展方向。IEC61850數(shù)字化技術(shù)在變電站方面已經(jīng)取得了重大進展，作為智能電網(wǎng)中重要的一環(huán)，發(fā)電廠電氣數(shù)字化技術(shù)正逐步完善?；贗EC61850數(shù)字化技術(shù)來實現(xiàn)發(fā)電廠電氣自動化正成為一種技術(shù)趨勢。發(fā)電廠電氣統(tǒng)一成IEC61850標(biāo)準(zhǔn)將實現(xiàn)電氣設(shè)備的互聯(lián)互通和有效集成，提升電氣系統(tǒng)的整體使用效率，統(tǒng)一發(fā)電廠電氣模型和數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，提升電廠監(jiān)控的電氣信息數(shù)量和品質(zhì)。一體化AGCAVC子站全面支持 IEC61850數(shù)字化技術(shù)，可以更好的配合智能電網(wǎng)的建設(shè)，提升發(fā)電廠自動化品質(zhì)。隨著調(diào)度對并網(wǎng)發(fā)電廠考核力度的加大，發(fā)電廠用戶需要實時了解AGC子站、AVC 子站的運行情況，結(jié)合區(qū)域電網(wǎng)的考核細則，對即將被考核項進行預(yù)警，以便及時采取措施。

發(fā)明內(nèi)容
為了更好的實現(xiàn)發(fā)電廠與電網(wǎng)調(diào)度的機網(wǎng)協(xié)調(diào)控制，本發(fā)明提供了一種發(fā)電廠智能化一體化自動發(fā)電控制和自動電壓控制子站系統(tǒng)。本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案?！N發(fā)電廠自動發(fā)電控制和自動電壓控制一體化子站(以下簡稱一體化AGC/AVC 子站)系統(tǒng)，所述一體化子站系統(tǒng)包括一協(xié)調(diào)控制站(在本申請中也稱為AGC/AVC協(xié)調(diào)控制站)、一子站工作站(即AGC/AVC子站工作站)、兩臺冗余配置的遠動主站、多臺執(zhí)行控制器(即AGC/AVC執(zhí)行控制器)；其特征在于所述一協(xié)調(diào)控制站、一子站工作站、兩臺冗余配置的遠動主站、多臺執(zhí)行控制器之間通過網(wǎng)絡(luò)連接，并且采用IEC61850協(xié)議進行通信；所述協(xié)調(diào)控制器通過所述遠動主站實現(xiàn)與調(diào)度的通信；
所述協(xié)調(diào)控制器計算發(fā)電廠需要承擔(dān)的總無功功率，并將總無功功率合理分配給各發(fā)電機組，所述協(xié)調(diào)控制器根據(jù)調(diào)度下發(fā)的有功功率要求，將發(fā)電廠需要發(fā)出的有功功率分配給各發(fā)電機組；每一發(fā)電機組設(shè)置一相應(yīng)的執(zhí)行控制器，所述協(xié)調(diào)控制器根據(jù)分配給相應(yīng)發(fā)電機組的無功功率和有功功率向所述各執(zhí)行控制器下發(fā)相應(yīng)發(fā)電機組的調(diào)節(jié)指令，實現(xiàn)對各相應(yīng)發(fā)電機組有功功率和無功功率的增加或者減少的控制，所述執(zhí)行控制器還采集相應(yīng)發(fā)電機組相關(guān)運行參數(shù)并通過網(wǎng)絡(luò)上傳至協(xié)調(diào)控制器；所述子站工作站實現(xiàn)發(fā)電廠并網(wǎng)運行管理監(jiān)測功能，對自動發(fā)電控制和/或自動電壓控制的調(diào)節(jié)性能進行量化，子站工作站統(tǒng)計(發(fā)電廠自動電壓控制)AVC月度可用率、 (發(fā)電廠自動電壓控制)AVC調(diào)節(jié)性能指標(biāo)、(發(fā)電廠自動發(fā)電控制)AGC月度可用率、(發(fā)電廠自動發(fā)電控制)AGC調(diào)節(jié)性能指標(biāo)，對上述AVC調(diào)節(jié)性能指標(biāo)、AGC調(diào)節(jié)性能指標(biāo)是否超出預(yù)設(shè)的指標(biāo)定值進行預(yù)警。本發(fā)明還進一步包括以下進一步的優(yōu)選技術(shù)設(shè)計方案，即在一體化AGC/AVC子站設(shè)計方法中，增加了系統(tǒng)的可靠性設(shè)計，其包括以下內(nèi)容(I)機組信息的可靠性采集，執(zhí)行控制器同時具有機組測控功能I)采用冗余配置，包括雙CPU、雙電源、雙網(wǎng)絡(luò)配置；2) 1#機組信息、2#機組信息雙重化采集，從設(shè)備到通信完全獨立3)數(shù)據(jù)庫中采用雙數(shù)據(jù)源技術(shù)，保證數(shù)據(jù)的可靠性、準(zhǔn)確性采集(2)網(wǎng)絡(luò)冗余I)系統(tǒng)采用冗余結(jié)構(gòu)(冗余網(wǎng)絡(luò)、冗余控制器和設(shè)備雙重化)，提高系統(tǒng)級可靠性；2)各IO插件、通信插件支持硬件熱插拔，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點裝置離線不影響系統(tǒng)運行；3)系統(tǒng)的全面自診斷和通信狀態(tài)診斷，可對裝置各個模塊的硬件故障快速診斷， 可靠監(jiān)視裝置的運行狀況，可靠監(jiān)視各裝置網(wǎng)絡(luò)的運行狀態(tài)，具有通信事件錄波功能，記錄重要通信事件。(3)關(guān)鍵數(shù)據(jù)冗余，系統(tǒng)對關(guān)鍵的數(shù)據(jù)采集采用數(shù)據(jù)冗余方式，采用獨立的雙重化數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)庫中采用雙數(shù)據(jù)源技術(shù)，保證數(shù)據(jù)的可靠性采集。對于關(guān)鍵性開關(guān)量采用雙位置遙信數(shù)據(jù)處理方式，保證開關(guān)量的準(zhǔn)確性。本發(fā)明充分滿足了智能電網(wǎng)建設(shè)中電源側(cè)(發(fā)電廠)建設(shè)的需求，采用IEC61850 數(shù)字化技術(shù)，實現(xiàn)了機組測控、AGC子站和AVC子站的一體化，滿足了電網(wǎng)對并網(wǎng)發(fā)電廠的調(diào)節(jié)要求，整合了資源，節(jié)省了用戶的投資。


圖I是本發(fā)明的智能化一體化AGC/AVC子站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2是調(diào)度直調(diào)到機組AGC/AVC —體化控制流程圖；圖3是調(diào)度直調(diào)到電廠AGC/AVC —體化控制流程圖；圖4是一體化AGC/AVC子站并網(wǎng)運行管理監(jiān)測功能結(jié)構(gòu)圖；圖5是系統(tǒng)可靠性設(shè)計結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
下面結(jié)合說明書附圖并通過具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步詳細說明。如圖I所示為本發(fā)明的發(fā)電廠智能化一體化AGC/AVC子站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，AGC/AVC 子站工作站可以顯示AGC/AVC子站的模擬量、開關(guān)量、報警信息，并可以實現(xiàn)對協(xié)調(diào)控制器和執(zhí)行控制器的控制，同時可以實現(xiàn)對并網(wǎng)運行管理監(jiān)測功能；遠動主站實現(xiàn)與調(diào)度的通信，并且將調(diào)度的調(diào)節(jié)指令轉(zhuǎn)發(fā)給AGC/AVC協(xié)調(diào)控制器，遠動主站冗余配置并且符合調(diào)度雙平面的建設(shè)要求;AGC/AVC協(xié)調(diào)控制器的功能是根據(jù)采集的模擬量和開關(guān)量信息計算每臺發(fā)電機組分配的無功功率和有功功率;AGC/AVC執(zhí)行控制器的功能根據(jù)協(xié)調(diào)控制器經(jīng)過計算的發(fā)電機組有功功率和無功功率，實現(xiàn)對發(fā)電機組有功\無功的增加或者減少，執(zhí)行控制器同時具有機組測控的功能；每臺機組配置一臺執(zhí)行控制器，全廠設(shè)計一臺協(xié)調(diào)控制器(對于調(diào)度直調(diào)到電廠的方式增設(shè)一臺單獨的AGC協(xié)調(diào)控制器來完成對機組負荷的經(jīng)濟性分配)，各執(zhí)行控制器、協(xié)調(diào)控制器、遠動工作站以及AGC/AVC子站工作站通過以太網(wǎng)進行連接和通訊，通信協(xié)議采用IEC61850 ;每臺執(zhí)行控制器使用硬連接方式控制AVR勵磁調(diào)節(jié)器增減磁調(diào)節(jié)，使用硬連接方式將機組AGC的負荷指令傳給分散控制系統(tǒng)DCS。參見圖2為調(diào)度直調(diào)到機組AGC/AVC—體化功能結(jié)構(gòu)圖。本設(shè)計中針對一個典型的2臺機組的一個發(fā)電廠，調(diào)度有功功率調(diào)節(jié)方式是直調(diào)到機組。本設(shè)計中配置如下，設(shè)置協(xié)調(diào)控制器一臺，每臺機組設(shè)置一臺執(zhí)行控制器。其典型的調(diào)節(jié)過程分為AGC調(diào)節(jié)和AVC 調(diào)節(jié)兩類(I)AGC調(diào)節(jié)過程如下調(diào)度通過遠動工作站(或AGC/AVC子站工作站)將機組的有功功率調(diào)整指令下發(fā)給協(xié)調(diào)控制器(如圖2中^3);協(xié)調(diào)控制器根據(jù)目標(biāo)機組將有功功率指令轉(zhuǎn)發(fā)相應(yīng)的執(zhí)行控制器(如圖2中^^或者區(qū)_);執(zhí)行控制器通過硬接線將有功功率調(diào)整指令下發(fā)給機組DCS (如圖2中I AGC4 I或者|AGC5|)。(2) AVC調(diào)節(jié)過程如下調(diào)度通過遠動工作站(或AGC/AVC子站工作站，由遠方/就地決定接收的命令源)將機組的目標(biāo)電壓或無功指令下發(fā)給協(xié)調(diào)控制器(如圖2中AVC1);協(xié)調(diào)控制器根據(jù)獲得的信息進行運算，對母線上的發(fā)電機組進行合理的無功分配，將分配結(jié)果(各機組的目標(biāo)無功) 傳送至執(zhí)行控制器，實現(xiàn)各機組間的無功最優(yōu)配置(如圖2中AVC2或者AVC3);執(zhí)行控制器接收協(xié)調(diào)控制器的控制命令和目標(biāo)無功值，按照控制命令執(zhí)行操作，并負責(zé)將機組的無功調(diào)整至目標(biāo)值。(如圖2中AVC4或者AVC5)。參見圖3為調(diào)度直調(diào)到電廠AGC/AVC—體化功能結(jié)構(gòu)圖。本設(shè)計中針對一個典型的2臺機組的一個發(fā)電廠，調(diào)度有功負荷調(diào)節(jié)方式是將發(fā)電廠總的負荷調(diào)整指令發(fā)給電廠，由電廠自行分配到到各臺機組。本設(shè)計中配置如下，設(shè)置AVC協(xié)調(diào)控制器一臺，AGC協(xié)調(diào)控制器一臺，每臺機組設(shè)置一臺執(zhí)行控制器。其典型的調(diào)節(jié)過程分為AGC調(diào)節(jié)和AVC調(diào)節(jié)兩類(I)AGC調(diào)節(jié)過程如下調(diào)度通過遠動工作站(或AGC/AVC子站工作站)將電廠的有功功率調(diào)整指令下發(fā)給AGC協(xié)調(diào)控制器(如圖3中;協(xié)調(diào)控制器根據(jù)全廠有功總目標(biāo)，根據(jù)全廠機組經(jīng)濟優(yōu)化特性進行經(jīng)濟性負荷分配，將分配結(jié)果下發(fā)給每臺機組相應(yīng)的執(zhí)行控制器(如圖3中或者區(qū)_);執(zhí)行控制器通過硬接線將有功負荷調(diào)整指令下發(fā)給機組DCS (如圖3中I AGC4 I或者KGC5|)。(2) AVC調(diào)節(jié)過程如下調(diào)度通過遠動工作站(或AGC/AVC子站工作站，由遠方/就地決定接收的命令源)將機組的目標(biāo)電壓或無功指令下發(fā)給協(xié)調(diào)控制器(如圖3中AVC1)；協(xié)調(diào)控制器根據(jù)獲得的信息進行運算，對母線上的發(fā)電機組進行合理的無功分配，將分配結(jié)果(各機組的目標(biāo)無功)傳送至執(zhí)行控制器，實現(xiàn)各機組間的無功最優(yōu)配置(如圖3中 AVC2或者AVC3);執(zhí)行控制器接收協(xié)調(diào)控制器的控制命令和目標(biāo)無功值，按照控制命令執(zhí)行操作，并負責(zé)將機組的無功調(diào)整至目標(biāo)值。(如圖3中AVC4或者AVC5)。參見圖4為一體化AGC/AVC子站并網(wǎng)運行管理監(jiān)測功能結(jié)構(gòu)圖，圖中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源于AGC/AVC子站，依據(jù)各區(qū)域電網(wǎng)發(fā)電廠并網(wǎng)運行管理實施細則的相關(guān)規(guī)定，實現(xiàn)發(fā)電側(cè)AGC、AVC考核預(yù)警和記錄分析功能。實現(xiàn)的功能包括發(fā)電計劃曲線考核監(jiān)測；AGC子站考核監(jiān)測；AVC子站考核監(jiān)測；WEB發(fā)布功能。參加圖5為系統(tǒng)可靠性設(shè)計結(jié)構(gòu)圖。圖中的可靠性設(shè)計主要包括如下幾點(I)機組信息的可靠性采集I)機組測控裝置采用冗余配置，包括雙CPU、雙電源、雙網(wǎng)絡(luò)配置2) 1#機組信息、2#機組信息雙重化采集(如圖5中，1#機組采集和2#機組采集在兩個獨立設(shè)備中相互備份)，從設(shè)備到通信完全獨立3)數(shù)據(jù)庫中采用雙數(shù)據(jù)源技術(shù)，保證數(shù)據(jù)的可靠性、準(zhǔn)確性采集(2)網(wǎng)絡(luò)冗余I)系統(tǒng)采用冗余結(jié)構(gòu)(冗余網(wǎng)絡(luò)、冗余控制器和設(shè)備雙重化)，提高系統(tǒng)級可靠2)各IO插件、通信插件支持硬件熱插拔，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點裝置離線不影響系統(tǒng)運行；3)系統(tǒng)的全面自診斷和通信狀態(tài)診斷；(3)關(guān)鍵數(shù)據(jù)冗余，系統(tǒng)對關(guān)鍵的數(shù)據(jù)采集采用數(shù)據(jù)冗余方式，采用獨立的雙重化數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)庫中采用雙數(shù)據(jù)源技術(shù)，保證數(shù)據(jù)的可靠性采集。對于關(guān)鍵性開關(guān)量采用雙位置遙信數(shù)據(jù)處理方式，保證開關(guān)量的準(zhǔn)確性。(4)遠動主站的冗余I)設(shè)備雙重化配置，配置獨立的兩個遠動主站2)每個遠動主站配置獨立的雙通道，支持調(diào)度雙平面建設(shè)3)每個調(diào)度數(shù)據(jù)平面雙通道冗余設(shè)計本發(fā)明申請人結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的實施例做了詳細的說明與描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上實施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，詳盡的說明只是為了幫助讀者更好地理解本發(fā)明精神，而并非對本發(fā)明保護范圍的限制，相反，任何基于本發(fā)明的發(fā)明精神所作的任何改進或修飾都應(yīng)當(dāng)落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)電廠自動發(fā)電控制和自動電壓控制一體化子站系統(tǒng)，所述一體化子站系統(tǒng)包括一協(xié)調(diào)控制站、一子站工作站、兩臺冗余配置的遠動主站、多臺執(zhí)行控制器；其特征在于:所述一協(xié)調(diào)控制站、一子站工作站、兩臺冗余配置的遠動主站、多臺執(zhí)行控制器之間通過網(wǎng)絡(luò)連接，并且采用IEC61850協(xié)議進行通信；所述協(xié)調(diào)控制器通過所述遠動主站實現(xiàn)與調(diào)度的通信；所述協(xié)調(diào)控制器計算發(fā)電廠需要承擔(dān)的總無功功率，并將總無功功率合理分配給各發(fā)電機組，所述協(xié)調(diào)控制器根據(jù)調(diào)度下發(fā)的有功功率要求，將發(fā)電廠需要發(fā)出的有功功率分配給各發(fā)電機組；每一發(fā)電機組設(shè)置一相應(yīng)的執(zhí)行控制器，所述協(xié)調(diào)控制器根據(jù)分配給相應(yīng)發(fā)電機組的無功功率和有功功率向所述各執(zhí)行控制器下發(fā)相應(yīng)發(fā)電機組的調(diào)節(jié)指令，實現(xiàn)對各相應(yīng)發(fā)電機組有功功率和無功功率的增加或者減少的控制，所述執(zhí)行控制器還采集相應(yīng)發(fā)電機組相關(guān)運行參數(shù)并通過網(wǎng)絡(luò)上傳至協(xié)調(diào)控制器；所述子站工作站實現(xiàn)發(fā)電廠并網(wǎng)運行管理監(jiān)測功能，對自動發(fā)電控制和/或自動電壓控制的調(diào)節(jié)性能進行量化，子站工作站統(tǒng)計發(fā)電廠自動電壓控制AVC月度可用率、發(fā)電廠自動電壓控制AVC調(diào)節(jié)性能指標(biāo)、發(fā)電廠自動發(fā)電控制AGC月度可用率、發(fā)電廠自動發(fā)電控制AGC調(diào)節(jié)性能指標(biāo)，對上述AVC調(diào)節(jié)性能指標(biāo)、AGC調(diào)節(jié)性能指標(biāo)是否超出預(yù)設(shè)的指標(biāo)定值進行預(yù)警。
2.如權(quán)利要求I所述的發(fā)電廠自動發(fā)電控制和自動電壓控制一體化子站系統(tǒng)，其特征在于所述執(zhí)行控制器負責(zé)采集的發(fā)電機組相關(guān)運行參數(shù)包括發(fā)電機機端電流、電壓，高廠變電壓、電流，勵磁變電壓、電流，和高廠變溫度等模擬量，以及發(fā)電機出口短路器位置、保護動作等開關(guān)量。
3.如權(quán)利要求I所述的發(fā)電廠自動發(fā)電控制和自動電壓控制一體化子站系統(tǒng)，其特征在于所述調(diào)節(jié)指令包括自動發(fā)電控制指令和自動電壓控制指令，所述執(zhí)行控制器將自動發(fā)電控制指令下發(fā)給發(fā)電機組分散控制系統(tǒng)DCS，將自動電壓控制指令下發(fā)給發(fā)電機組的勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
4.如權(quán)利要求I所述的發(fā)電廠自動發(fā)電控制和自動電壓控制一體化子站系統(tǒng)，其特征在于所述執(zhí)行控制器采用冗余配置，包括雙CPU、雙電源、雙網(wǎng)絡(luò)配置。
全文摘要
一種發(fā)電廠AGCAVC一體化子站系統(tǒng)，設(shè)置一臺AGC/AVC協(xié)調(diào)控制器，協(xié)調(diào)控制器計算電廠需要承擔(dān)的總無功功率，并通過計算總無功功率合理分配給各發(fā)電機組，同時協(xié)調(diào)控制器根據(jù)調(diào)度有功功率要求將分配后的功率發(fā)給各機組；每臺機組設(shè)置AGC/AVC執(zhí)行控制器，負責(zé)將AGC調(diào)節(jié)指令下發(fā)給機組DCS、將AVC調(diào)節(jié)指令下給發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)；子站工作站可實現(xiàn)并網(wǎng)運行管理監(jiān)測功能。本發(fā)明充分滿足了智能電網(wǎng)建設(shè)中電源側(cè)(發(fā)電廠)建設(shè)的需求，采用IEC61850數(shù)字化技術(shù)，實現(xiàn)了機組測控、AGC子站和AVC子站的一體化，滿足了電網(wǎng)對并網(wǎng)發(fā)電廠的調(diào)節(jié)要求，整合了資源，節(jié)省了用戶的投資。
文檔編號H02J3/38GK102593860SQ20121001663
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者任小勇, 楚彥君, 汪一, 焦邵華 申請人:北京四方繼保自動化股份有限公司