自动装置及同步发电机的自动并列.pptx
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1、North China Electric Power Universitypage12024/8/28 周三周三 第一章 自动装置 本课程使同学们对电力系统自动化及其基本问题有一个基础性的了解。North China Electric Power Universitypage22024/8/28 周三周三中国电力系统及其互联运行(现状)世界最大的同步互联电网西电东送、三峡核心南直北交、链式同步东北东北华北华北华东华东华中华中西藏西藏台湾台湾西北西北新疆新疆南方南方山东山东川渝川渝福建福建North China Electric Power Universitypage32024/8/28 周三
2、周三电力系统:可怕的超级大系统一个脆弱的庞然大物!1882年到现在,120多年过去了。l作用越来越重要了l系统规模越来越大了l新装备和新技术的使用越来越多了l垄断下的机制和规范逐步不存在了l但是,大停电故障越来越多了大停电故障越来越多了大停电故障越来越多了大停电故障越来越多了North China Electric Power Universitypage42024/8/28 周三周三保守如此,脆弱依然上个世纪上个世纪60年代进入大电网互联年代进入大电网互联时代后,大停电事故频繁发生。时代后,大停电事故频繁发生。North China Electric Power Universitypage
3、52024/8/28 周三周三美加大停电,就发生在昨天North China Electric Power Universitypage62024/8/28 周三周三电力系统的能力North China Electric Power Universitypage72024/8/28 周三周三电力系统的过程+能力0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000 Sec.电磁暂态电磁暂态Electromagnetic Switching Transient暂态稳定暂态稳定Transient stability(angle and voltage)系统运行系统运行Power system o
4、peration小扰动稳定小扰动稳定Small signal stability长期电压稳定长期电压稳定Long term voltage stability继电保护范围继电保护范围自动装置范围自动装置范围自动化系统范围自动化系统范围人员操作范围人员操作范围局部功能局部功能系统功能系统功能协调协调North China Electric Power Universitypage82024/8/28 周三周三复杂自动化系统分层控制复杂自动化系统分层控制2 自动电压调节1 自动并列4 调度自动化5 状态估计6 安全调度7 自动调频8 低频减载North China Electric Power U
5、niversitypage92024/8/28 周三周三发电自动控制发电自动控制控 制 对 象自动控制装置控制信息测量信息North China Electric Power Universitypage102024/8/28 周三周三自动装置硬件组成形式自动装置硬件组成形式1、微型计算机系统2、工业控制计算机系统3、集散控制系统(Distributed Control System-DCS)现场总线系统(Fieldbus Control System-FCS)对于控制功能单一的自动装置,其输入输出的电气量较少,适于采用微型计算机系统,如同步发电机自动并列装置.对于控制功能要求较高,软件开发任
6、务繁重的系统,适于采用工控机系统,如发电机励磁自动调节系统.对于分散的多对象的成套监测控制装置适于采用DCS或FCS,如发电厂、变电站远动装置和电厂机炉集控系统。North China Electric Power Universitypage112024/8/28 周三周三1 1 微型计算机系统微型计算机系统定义(本课程):把较简单的、借助于特定开发平台定义(本课程):把较简单的、借助于特定开发平台才能编程的系统称为微型计算机系统。才能编程的系统称为微型计算机系统。微型计算微型计算机系统机系统1 传感器传感器2 采样保持器采样保持器3 模拟多路开关模拟多路开关4 A/D转换器转换器5 存储器
7、存储器6 通信单元通信单元7 中央处理单元中央处理单元CPU8 外部设备外部设备North China Electric Power Universitypage122024/8/28 周三周三微型计算机系统逻辑结构微型计算机系统逻辑结构North China Electric Power Universitypage132024/8/28 周三周三微型计算机系统组成单元微型计算机系统组成单元1、传感器、传感器:将非电量(压力、温度、转速)和电量(电压、电:将非电量(压力、温度、转速)和电量(电压、电流、功率)转换为对应的计算机可以接受的弱电压信号流、功率)转换为对应的计算机可以接受的弱电压信
8、号2、模拟多路开关、模拟多路开关:在采样速度要求不高的场合,一般采用公用:在采样速度要求不高的场合,一般采用公用A/D转换器。在每一个时刻中只将一路模拟信号输入到转换器。在每一个时刻中只将一路模拟信号输入到A/D.目的简目的简化电路,降低成本。化电路,降低成本。3、采样、采样/保持器保持器:A/D转换器完成信转换器完成信号转换需要一段时号转换需要一段时间,在这段时间内间,在这段时间内,输入到输入到A/D的模拟的模拟信号需保持不变,信号需保持不变,由由S/H完成。完成。North China Electric Power Universitypage142024/8/28 周三周三微型计算机系统
9、组成单元微型计算机系统组成单元5、存储器、存储器:用于计算机数据缓存,提供进一步的数据处理。:用于计算机数据缓存,提供进一步的数据处理。6、通信单元、通信单元:包括:包括通信控制器和通信收发器。通信控制器和通信收发器。通信控制器通信控制器用于控制通信过程,确定通信的数据、地址以及用于控制通信过程,确定通信的数据、地址以及建立建立/拆除通信的数据链路。拆除通信的数据链路。通信收发器通信收发器用于处理通信的物理层功能,包括物理引线的排用于处理通信的物理层功能,包括物理引线的排列、机械特性和物理电平等。列、机械特性和物理电平等。7、CPU及外设及外设:自动装置的核心部件,对系统的工作进行控制:自动装
10、置的核心部件,对系统的工作进行控制和管理,对采集的数据作处理,根据要求做出判断和发出指令等。和管理,对采集的数据作处理,根据要求做出判断和发出指令等。4、A/D转换器转换器:将模拟信号转换为计算机可以处理的数字信号,:将模拟信号转换为计算机可以处理的数字信号,它是影响数据采集速率和精度的主要因素之一。它是影响数据采集速率和精度的主要因素之一。North China Electric Power Universitypage152024/8/28 周三周三2 2 工业控制计算机系统工业控制计算机系统工业控制计算机工业控制计算机由稳压电源、机箱和不同功能的总线由稳压电源、机箱和不同功能的总线模板,
11、以及键盘(显示器)等外设接口组成。模板,以及键盘(显示器)等外设接口组成。工业控制计算机系统中的内部总线种类繁多,比较常用的主要有工业控制计算机系统中的内部总线种类繁多,比较常用的主要有:STD、PC104总线总线等。等。STD总线总线共有共有56根总线,信号之间的隔离消除了大部分总线上根总线,信号之间的隔离消除了大部分总线上的干扰,单元为小模板结构,每块模板具有独立性,实现了板级的干扰,单元为小模板结构,每块模板具有独立性,实现了板级功能分散。功能分散。North China Electric Power Universitypage162024/8/28 周三周三2 2 工业控制计算机系统
12、工业控制计算机系统STD总总线线的的功功能能单单元元1 CPU单元单元STD总线的主处理单元,处理数据、地总线的主处理单元,处理数据、地址和控制功能。一般含有高速址和控制功能。一般含有高速CPU和协处理器。和协处理器。2 A/D单元单元提供模拟提供模拟/数字转换接口,模数转换和数数字转换接口,模数转换和数据读取由据读取由CPU单元控制,也可以由外部触发。单元控制,也可以由外部触发。3存储器单元存储器单元作为通用存储器的扩展卡,含有译码、作为通用存储器的扩展卡,含有译码、存储器、后备电池等,防止失电后数据丢失。存储器、后备电池等,防止失电后数据丢失。4存储器单元存储器单元作为通用存储器的扩展卡,
13、含有译码、作为通用存储器的扩展卡,含有译码、存储器、后备电池等,防止失电后数据丢失。存储器、后备电池等,防止失电后数据丢失。5系统支持单元系统支持单元包括设置开关、后备电池、实时时钟、包括设置开关、后备电池、实时时钟、看门狗看门狗watchdog、上电复位、总线终端网络和通信口等。、上电复位、总线终端网络和通信口等。6外设单元外设单元包括定时器单元、包括定时器单元、I/O单元、键盘显示板单元、键盘显示板电源板等,用于与外部信号和设备接口和操作。电源板等,用于与外部信号和设备接口和操作。North China Electric Power Universitypage172024/8/28 周三
14、周三3 3 集散控制系统集散控制系统DCSDCS集散控制系统集散控制系统计算机网络技术与工业控制计算机系统相结计算机网络技术与工业控制计算机系统相结合,由若干数据采集测控站和上位机及通信线路组成。合,由若干数据采集测控站和上位机及通信线路组成。数据采集测控站数据采集测控站由单由单片机数据采集控制装置组片机数据采集控制装置组成,位于设备附近,上传成,位于设备附近,上传数据执行控制命令。数据执行控制命令。上位机上位机采用工业控制机或工作站,配置打印机和其他外设。采用工业控制机或工作站,配置打印机和其他外设。采用双机热备用方式。分析处理上传数据、数据存储、系统协调、采用双机热备用方式。分析处理上传数
15、据、数据存储、系统协调、集中显示、打印报表。最重要的是根据数据处理结果确定控制参集中显示、打印报表。最重要的是根据数据处理结果确定控制参数和方法,将结果下达给数据采集测控站。数和方法,将结果下达给数据采集测控站。通信接口通信接口数据结构采数据结构采用串行方式,访问方式为用串行方式,访问方式为令牌形式。令牌形式。North China Electric Power Universitypage182024/8/28 周三周三4 4 现场总线系统现场总线系统FCSFCS现场总线系统现场总线系统将分散在现场的测控设备转变为网络节点,以将分散在现场的测控设备转变为网络节点,以现场总线为纽带,连接成为可
16、以相互沟通信息共同完成自控任务的现场总线为纽带,连接成为可以相互沟通信息共同完成自控任务的网络型控制系统。网络型控制系统。现场总线主节点:现场总线主节点:整个系统协调者,完成整个系统协调者,完成信息的发起功能,完成信息的发起功能,完成显示、输出、打印和数显示、输出、打印和数据存储等功能。据存储等功能。现场总线从节点:现场总线从节点:系统终端设备的执行者,系统终端设备的执行者,不能发起信息,可以完不能发起信息,可以完成接收、查询等。成接收、查询等。路由器路由器主要完成路主要完成路由、中继、数据交换等由、中继、数据交换等功能。功能。North China Electric Power Univer
17、sitypage192024/8/28 周三周三5 5 典型测量控制系统典型测量控制系统RockwellRockwell测控系统测控系统North China Electric Power Universitypage202024/8/28 周三周三5 5 典型测量控制系统典型测量控制系统AOCTAOCT与保护一体化系统与保护一体化系统North China Electric Power Universitypage212024/8/28 周三周三5 5 典型测量控制系统典型测量控制系统研华工控机系统研华工控机系统North China Electric Power Universitypag
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