發(fā)電廠和變電站的弱電控制和信號(hào)系統(tǒng).doc

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發(fā)電廠和變電站的弱電控制和信號(hào)系統(tǒng)發(fā)電廠和變電站的控制、信號(hào)和測(cè)量系統(tǒng)不僅可以采用強(qiáng)電方式，也可以采用弱電方式。隨著弱電技術(shù)的發(fā)展以及微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，控制、信號(hào)和測(cè)量系統(tǒng)逐步實(shí)現(xiàn)了弱電化和自動(dòng)化。所謂弱電化就是在控制、信號(hào)和測(cè)量回路內(nèi)以低電壓、小電流作為操作電源。弱電化使二次回路設(shè)備絕緣要求降低，體積縮小，采用弱電選線技術(shù)還可使所需的控制設(shè)備數(shù)量減少。對(duì)于信號(hào)回路，其可靠性要求較控制回路低，弱電方式被廣泛使用。對(duì)于控制回路，由于直接關(guān)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(qiáng)、弱電轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)來實(shí)現(xiàn)，即斷路器的操作機(jī)構(gòu)、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(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)斷路器的控制。在一個(gè)發(fā)電廠和變電站內(nèi)，控制電路和信號(hào)電路可以采用全部強(qiáng)電或全部弱電方式，也可以采用強(qiáng)電控制、弱電信號(hào)方式。控制方式可以全部采用一對(duì)一控制，也可以對(duì)重要設(shè)備（如發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)和變壓器）采用一對(duì)一控制，而對(duì)饋線較多的線路可采用一對(duì)N的選線方一、斷路器的弱電控制1、弱電有觸點(diǎn)（以下簡(jiǎn)稱弱電）控制回路的基本要求及其特點(diǎn)（1）弱電控制的斷路器控制回路應(yīng)滿足強(qiáng)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(dòng)跳、合閘與原給定位置的不對(duì)應(yīng)狀態(tài)。（3）選線控制應(yīng)保證在同一時(shí)間內(nèi)只選一個(gè)控制對(duì)象，在控制地點(diǎn)應(yīng)有明顯的燈光顯示操作對(duì)象。為避免選重或選錯(cuò)，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(shí)，可自動(dòng)解除選線，誤選線后，可手動(dòng)解除選線。2、弱電控制屏（臺(tái)的結(jié)構(gòu)型式弱電控制的優(yōu)點(diǎn)之一是控制屏（臺(tái)）較小，主控制室的面積也較小。常見的弱電控制屏（臺(tái)）的結(jié)構(gòu)有屏臺(tái)合一和屏臺(tái)分開兩種型式。合一的特點(diǎn)是將測(cè)量表計(jì)、光字牌信號(hào)及全廠（站）主接線系統(tǒng)模擬圖布置在屏臺(tái)的直立面上，在臺(tái)的平面上，則布置選控和選測(cè)按鈕或開關(guān)及各種操作和調(diào)節(jié)開關(guān)等。此種結(jié)構(gòu)模擬性強(qiáng)，監(jiān)視面小，操作直觀方便。但由于屏臺(tái)體積小，當(dāng)放置設(shè)備較多時(shí)，給調(diào)試、檢修帶來困難。所以，當(dāng)主接線復(fù)雜，控制對(duì)象較多時(shí)，則需采用屏臺(tái)分開的結(jié)構(gòu)。二、微機(jī)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(duì)一次回路進(jìn)行控制、測(cè)量、調(diào)節(jié)和保護(hù)，實(shí)際上是對(duì)一次回路進(jìn)行變換、傳輸和處理信息的過程。監(jiān)控系統(tǒng)有以下缺點(diǎn)：（1）人作為監(jiān)控系統(tǒng)的核心進(jìn)行信息處理，不可避免地要出現(xiàn)錯(cuò)誤的判斷和處理，因而使現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性不高。（2）測(cè)量?jī)x表和常規(guī)的信號(hào)裝置進(jìn)行信息變換，不可避免地存在誤差，如測(cè)量?jī)x表指示與被測(cè)量之間的誤差；人觀察儀表的誤差；音響和燈光信號(hào)不能準(zhǔn)確表明事故發(fā)生的時(shí)間、順序等，因而不能正確地處理事故和全面了解一次設(shè)備運(yùn)行情況。（3）現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)的信息是通過控制電纜用強(qiáng)電傳輸?shù)?，因而使得傳輸通道功率損耗大，傳輸費(fèi)用高，不利于遠(yuǎn)距離傳輸。對(duì)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?shù)娜萘看螅恢骺刂剖遗c配電裝置距離遠(yuǎn)等，使得上述缺點(diǎn)更加突出。而微機(jī)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(zhǔn)確、更可靠。2、微型計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)目前，微型計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)已在我國(guó)超高壓變電站和大容量發(fā)電廠的500kV開關(guān)站的監(jiān)控系統(tǒng)中投入使用。微型計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)）由微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱微機(jī)或主機(jī)）和監(jiān)控對(duì)象（即生產(chǎn)過程）兩大部分組成。微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)包括硬件和軟件。硬件是指微機(jī)本身的各器件、外圍設(shè)備及總線。軟件是指系統(tǒng)程序以及過程控制應(yīng)用程序。微機(jī)系統(tǒng)本身是通過總線和各種接口及外圍設(shè)備與監(jiān)控對(duì)象進(jìn)行聯(lián)系，并對(duì)監(jiān)控對(duì)象進(jìn)行監(jiān)視和控制。（一）硬件微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件是由主機(jī)、接口、總線、外部設(shè)備組成。由于監(jiān)控系統(tǒng)完成的功能不同，組成微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件也不同。般可根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的需要隨意擴(kuò)展。1.主機(jī)主機(jī)主要包括中央處理機(jī)（CPU）和存儲(chǔ)器，是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的核心。它通過總線向系統(tǒng)各個(gè)部分發(fā)出各種命令，并對(duì)系統(tǒng)的各參數(shù)進(jìn)行巡回檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理、控制計(jì)算、報(bào)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(jī)與監(jiān)控對(duì)象進(jìn)行信息交流的紐帶。無論監(jiān)控對(duì)象向主機(jī)輸人數(shù)據(jù)或是主機(jī)向外部發(fā)出命令都是通過輸入輸出通道和接口進(jìn)行的。在信息傳輸過程中，由于微機(jī)只接受數(shù)字量，而實(shí)際生產(chǎn)過程中使用的是模擬量，所以要經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D或數(shù)/模轉(zhuǎn)換器D/A。根據(jù)功能和傳輸數(shù)據(jù)的方法，接口和輸入輸出通道有串行和并行兩種。3.人一機(jī)接口人一機(jī)接口是為擴(kuò)大主機(jī)功能而設(shè)置的。主要有顯示器終端（CRT）、打印機(jī)、磁盤驅(qū)動(dòng)器、鍵盤等，用來顯示、打印、存儲(chǔ)、傳輸數(shù)據(jù)04.其他系統(tǒng)支持功能模塊系統(tǒng)支持功能包括程序運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)（WA1m。G）、電源掉電保護(hù)和實(shí)時(shí)日歷鐘。當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)因干擾或其它原因出現(xiàn)某些異常情況，如程序脫離正常流程進(jìn)入死循環(huán)時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)完全處于癱瘓狀態(tài)，此時(shí)程序運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)能自行動(dòng)作，強(qiáng)制系統(tǒng)復(fù)位，擺脫死循環(huán)；當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)電源掉電故障時(shí)，為了防止微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)丟失主要數(shù)據(jù)，通常采用掉電保護(hù)。掉電保護(hù)由相應(yīng)的硬件電路構(gòu)成，當(dāng)檢測(cè)到掉電信號(hào)后，該硬件電路啟動(dòng)微型計(jì)算機(jī)的外部中斷，把當(dāng)時(shí)的重要參數(shù)、數(shù)據(jù)、專用寄存器內(nèi)容和中間結(jié)果暫存入計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)存中，以便上電后，系統(tǒng)能從中斷點(diǎn)處繼續(xù)運(yùn)行。5.檢測(cè)與變送設(shè)備各種檢測(cè)與變送設(shè)備是為收集和測(cè)量各種參數(shù)而設(shè)置的。它們的主要功能是把較大的交流電信號(hào)變成正比于被測(cè)量的直流電壓信號(hào)和把非電量的檢測(cè)參數(shù)變?yōu)殡娦盘?hào)，如壓力變送器把壓力變?yōu)殡娦盘?hào)，溫度變送器把溫度變?yōu)殡娦盘?hào)等。這些電信號(hào)變成統(tǒng)一的計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)電壓后，送入微機(jī)。6.總線微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的總線是數(shù)據(jù)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(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的主機(jī)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(zhuǎn)換板，打印機(jī)接口板等）之間通過系統(tǒng)總線聯(lián)系起來，使系統(tǒng)內(nèi)各種數(shù)據(jù)和命令通過總線送到各自要去的地方。系統(tǒng)總線均為標(biāo)準(zhǔn)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(lián)系則通過通信總線實(shí)現(xiàn)。（二）軟件微機(jī)的軟件是指能完成各種功能的程序。微機(jī)通過軟件可實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控對(duì)象的監(jiān)視、控制、計(jì)算、管理等功能。軟件按功能可分為系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)軟件是廠家提供的基本服務(wù)性程序和管理程序，主要包括：（1）對(duì)語言的匯編、解釋和編譯程序；（2）對(duì)微機(jī)進(jìn)行管理調(diào)度的操作系統(tǒng)、其它服務(wù)性的程序，如調(diào)試程序、故障診斷程序；（3）開發(fā)系統(tǒng)。應(yīng)用軟件是用戶根據(jù)功能需要編制的程序，主要包括數(shù)據(jù)采集、濾波程序；監(jiān)視控制和計(jì)算程序；經(jīng)濟(jì)和安全運(yùn)行程序等。數(shù)據(jù)庫（支持軟件）是建立數(shù)據(jù)的表格和型式的數(shù)據(jù)管理程序，用以顯示、查詢、修改、調(diào)用數(shù)據(jù)。三、弱電中央信號(hào)系統(tǒng)大容量機(jī)組的發(fā)電廠和超高壓變電站信號(hào)數(shù)量多，若用強(qiáng)電信號(hào)光字牌將使控制屏（臺(tái)）面積大，且很難布置，所以在強(qiáng)電或弱電控制中，廣泛采用弱電信號(hào)系統(tǒng)。目前，在我國(guó)舊的發(fā)電廠和變電站內(nèi)較多采用的信號(hào)系統(tǒng)，是以沖擊繼電器為核心的中央式信號(hào)系統(tǒng)，它存在以下缺點(diǎn)：（1）沖擊繼電器是整個(gè)信號(hào)系統(tǒng)的核心，音響信號(hào)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(gè)信號(hào)系統(tǒng)將失靈，影響信號(hào)系統(tǒng)的可靠性。（2）信號(hào)的重復(fù)動(dòng)作次數(shù)取決于沖擊繼電器長(zhǎng)期熱穩(wěn)定電流。目前JC、ZC型沖擊繼電器只能同時(shí)接受十幾個(gè)信號(hào)。當(dāng)信號(hào)數(shù)量較多時(shí)，會(huì)出現(xiàn)漏發(fā)信號(hào)或沖擊繼電器燒壞的現(xiàn)象。（3）預(yù)告信號(hào)系統(tǒng)的光字牌元閃光，故同時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)以上信號(hào)時(shí)，先后出現(xiàn)的信號(hào)不易分辨。（4）反映信號(hào)不完善，例如全廠保護(hù)動(dòng)作只發(fā)掉牌未復(fù)歸信號(hào)，而且當(dāng)該信號(hào)發(fā)出時(shí)，要到保護(hù)屏上去尋找，延長(zhǎng)了事故判斷和處理時(shí)間。（5）與微機(jī)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(hào)信息輸入到微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中。為了獲取這些信息，對(duì)常規(guī)的中央式信號(hào)系統(tǒng)，需增加大量信號(hào)繼電器。因此，我國(guó)新建和改建的發(fā)電廠、變電站現(xiàn)采用的是各種新型的中央信號(hào)裝置。這些裝置由若干模塊構(gòu)成，為積術(shù)式結(jié)構(gòu)，形成模塊式信號(hào)系統(tǒng)。它的主要特點(diǎn)是每個(gè)要發(fā)出的信號(hào)，無論是事故信號(hào)還是預(yù)告信號(hào)，都要先接到一個(gè)信號(hào)模塊上，每個(gè)信號(hào)模塊完成以下功能：（1）記憶功能。即將輸入信號(hào)記錄下來。（2）顯示功能。即通過燈光顯示。（3）啟動(dòng)音響。（4）擴(kuò)展信息，向微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)輸出信息。由集成電路和微型中間繼電器構(gòu)成的模塊式信號(hào)系統(tǒng)如下圖所示。圖中二進(jìn)制元件均為正邏輯約定，即高H電平對(duì)應(yīng)邏輯1態(tài)，低L電平對(duì)應(yīng)邏輯0態(tài)。電路動(dòng)作過程如下：src=/UploadFiles/20140000/201412/Manage/2014124134848.jpg/當(dāng)一次系統(tǒng)發(fā)生事故時(shí)，繼電保護(hù)動(dòng)作，其出口繼電器KC01的常開觸點(diǎn)閉合，事故信號(hào)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(jīng)延時(shí)元件m（延時(shí)可調(diào)）延時(shí)后分別啟動(dòng)單穩(wěn)元件D3、與門D8及與門D6。此時(shí)，與門D8輸出高電平，一方面啟動(dòng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置（事件記錄器）；另一方面啟動(dòng)成組信號(hào)1發(fā)信號(hào)。D3輸入高電平后立即翻轉(zhuǎn)，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(dòng)音響信號(hào)模塊，發(fā)出音響信號(hào)。在音響信號(hào)模塊中：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(guān)S閉合，啟動(dòng)蜂鳴器HAUl。事故信號(hào)模塊I中，雙穩(wěn)元件D4輸入低電平翻轉(zhuǎn)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(hào)，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(hào)，從而模塊I中的電子開關(guān)時(shí)閉時(shí)斷，使紅色信號(hào)燈HL閃光。按下模塊中的音響解除按鈕SB1，模塊中啟動(dòng)音響的雙穩(wěn)元件D2復(fù)歸，電子開關(guān)S打開，音響停止；按下模塊I中的復(fù)歸按鈕SB1，I中的雙穩(wěn)元件D4復(fù)歸，使其輸出低電平，與門時(shí)也隨其輸出低電平。與門D6因有兩個(gè)高電平輸入，則輸出高電平，經(jīng)或門D7使電子開關(guān)S持續(xù)閉合，紅色信號(hào)燈HL發(fā)平光。事故消失，繼電保護(hù)出口繼電器觸點(diǎn)KC01斷開，與門D8輸出低電平，自動(dòng)切除送往自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置的信號(hào)，與門D6而也輸出低電平，紅色信號(hào)燈HL熄滅，模塊I復(fù)歸。預(yù)告信號(hào)模塊與事故信號(hào)模塊結(jié)構(gòu)相同，動(dòng)作原理也相同，不同的是預(yù)告信號(hào)模塊延時(shí)較長(zhǎng)，信號(hào)燈皿顏色為桔黃色（YE）。若干個(gè)信號(hào)模塊公用一套試驗(yàn)按鈕SB、一套音響模塊和閃光模塊。當(dāng)按下試驗(yàn)按鈕SB時(shí)，因?yàn)榕c門D8此時(shí)只輸入一個(gè)高電平信號(hào)，因而輸出低電平，不能啟動(dòng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置及發(fā)遙信。總結(jié)弱電化使二次回路設(shè)備絕緣要求降低，體積縮小，采用弱電選線技術(shù)還可使所需的控制設(shè)備數(shù)量減少。對(duì)于信號(hào)回路，其可靠性要求較控制回路低，弱電方式被廣泛使用。第 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