电气电子毕业设计30直流电源监控系统

第1章绪论

1.1直流电源监控系统简介

电力直流电源系统主要用于电力系统中的发电厂、水电站和各类变电站，用于断路器分合闸及二次回路中的仪器、仪表、继电保护、事故照明和不可断电装置等负载提供工作直流电源。它的正常与否直接影响电力系统的安全可靠运行。

电力直流电源系统主要包括降压装置、交流配电、整流器、蓄电池组、直流配电等部分。

其所要实现的功能是：蓄电池电压电流监控、充电机充电方式自动控制、蓄电池-充电机系统的智能化管理、控制回路和动力回路的状态监控、绝缘监控、三相交流电源监测等。

由于电力直流电源系统常常用于重要的场合，要求不能断电，所以直流电源系统可靠与否直接影响到供电配电系统的安全运行,而功能强弱则影响系统的良性运行和蓄电池的使用寿命。随着电力系统自动化、计算机控制和电力电子技术的发展及实际现场运行和维护的需要,对直流电源系统的要求也相应提高,因此在这方面进行研究和开发很有必要。

1.2发展现状及研究意义

20世纪90年代初期，由于我国直流电源系统设备陈旧，引发了不少

事故，引起了各方面的高度重视。为此电力部组织研制了先进的、系列化的直流电源成套装置来装备电网，以确保电网的完全可靠运行。之后，电力部又组织了微机控制电力直流电源系统的研制，用监控装置代替了人对电源系统进行维护和管理，以适应无人值守变电站的需要。

这两项研制任务的完成，促进了我国电力工程直流电源系统的更新换代和直流电源制造行业的技术进步，提高了电网直流电源系统的自动化程度。

进入20世纪90年代末期，电力直流电源系统又掀起了新一轮的技术改造，改造的重点集中在两个方面：一是研制高频开关电源模块替代相控电源；二是研制功能更强的新一代监控装置。

对于电力直流电源系统监控的研究，有两方面的意义：

1)阀控密封铅酸蓄电池智能维护的需要

铅酸蓄电池自1859年法国人普兰特发明至今已有一百多年的历史,一百多年来铅酸蓄电池有了极大的发展。20世纪70年代初,产生了阀控式密封铅酸蓄电池(VRLA: valve regulated lead-acid)，它有密封、免维护、自放电小、性能稳定、经济实用等优点，自出现以来就以优良的性能价格比,安全可靠的使用性能而迅速占领市场,被广泛应用于电力工业和邮电通信。

然而由于电池本身的设计、生产工艺及使用维护等原因,电池早期失效现象常有发生,尤其是国产免维护电池,有的只能用2～3年,远远短于预期寿命,严重影响了系统的安全运行。因此，对于蓄电池的智能管理成了研究的热点。然而蓄电池性能受诸多因素影响,其测量也较为困难，阀控密封铅酸蓄电池容量的在线检测一直是个难题，至今没有一个方便的解决方案。完善的解决方案往往需要专家系统的支持，因此，为了保证作为不间断供

电的关键设备的安全运行，有必要对此进行研究。

2)变电站综合自动化技术的发展趋势

变电站综合自动化技术取代或更新传统的变电站已成为电力系统的发展趋势。目前,电力系统推广无人值班变电站,虽然调度中心可以通过远动通道获取变电站运行情况的实时信息,但是对于直流部分只能得到少量的重要信息。它不能反映直流系统运行的详细信息,特别是它不能发现系统刚刚开始出现异常运行的情况,直到长期的异常运行发展为故障时才上发调度,此时,事故已经扩大。

所以需要设备维护人员对其进行定期检查。此外,对直流设备运行的控制也是由维护人员进行现场操作的。变电站多,维护人员少,显然无法保证按期按量完成。在这种情况下,直流监控系统应运而生。它的主要作用就是把各变电站的直流设备信息上送到监控中心,供其查询,同时监控中心也可以向各站发送控制命令。这样,维护人员不但可以在监控中心对直流设备进行远方监控,还可以及时发现设备运行的不正常状态,及时处理,而不等其发展演变成事故。所以,直流监控系统的建立,可以节省人力物力,提高工作效率，而且，还可以利用专家系统对蓄电池组进行智能管理。

基于此，本人参与建立了电力直流电源系统的模拟装置，成功地将现场总线技术应用于该监控系统。本文将着重介绍该系统的网络和监控部分的内容。

1.3工业现场总线概述

随着计算机网络技术的迅速发展，由全数字现场控制系统代替数字与

模拟分散型控制系统已成为工业自动化控制系统结构发展的必然趋势。以现场总线为基础的全数字化自动控制系统是当今世界各国在工业自动化领域关注的热点课题。

根据国际电工委员会IEC61158标准定义，现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间数字式、串行、多点通信的数据总线。

现场总线技术是过程工业最关注的深刻变革之一。由于现场设备和仪表的智能化程度在不断提高，作为嵌入式应用的微控制器功能也在不断加强，因此现在智能化设备和仪表的功能己不仅仅限于数据采集，还越来越多地加入了远程控制的功能。使得这类智能化设备和仪表的应用范围越来越广，这种趋势也极大地改变着传统控制系统的结构。

现场总线网、智能化设备仪表的发展影响着DCS的体系结构，现在可以看到的一个明显的趋势是DCS的进一步分散化。在现场总线这一级，除了智能I/O模块以外，还可以接入各种智能化电子设备和各种智能化仪表，最大限度地利用最新的、最先进的开发成果，而且由于分散度的提高，每个智能单元所涉及的面很少，这与在传统结构中变送器出现故障的情况是一样的，但由于智能单元可以实现全面有效的自诊断功能，出现故障可以及时报警、报告故障类型及故障点，因此给维护带来了极大的方便。

目前市场上正在应用的各种现场总线有数十种，主要归类在两个标准族。一个为IEC/SC65C的IEC61158标准，另一个为IEC17B的有关低压开关设备与控制设备、控制器与电气设备接口的IEC62026标准。而IEC61158是制订时间最长、投票次数最多、意见分歧最大的国际标准之一。它的制订时间超过12年，先后经过9次投票表决，两次提交IEC执委会

审议，直到2000年1月4日IEC中央办公室公布1999年底最新一轮投票结果才表明该标准已获通过。并且该标准容纳了八种互不兼容的协议，其中由美国罗克韦尔公司支持的控制网(ControlNet)成为IEC61158标准的类型2。2000年6月15日各国IEC委员会投票通过IEC62026。由美国罗克韦尔公司支持的DeviceNet是IEC62026标准之一。

1.4 本文的主要工作

本文利用工业现场总线DeviceNet和ControlNet组建了监控网络，成功地将现场总线技术应用于该监控系统，实现了以PLC为核心的实时监控。所作主要工作有：

a)分析、连接DeviceNet网络，并进行组态；

b)分析、连接ControlNet网络，并进行组态；

c)利用触摸屏人机界面，实现了现场监控；

d)利用RSView32及其扩展功能，实现了动态显示和远程监控。