G3和G5系统在电力廊道综合监控系统中的应用.pdf

>>R e s ear c h&Di s cu s s i on G3 ＆G5 系统在电力廊道综 合监控系统中的应用 Appl i c a t i o n o f G3 &G5 Sy s t e m i n El e c t r i c Po we r Ga l l e r y Co mpr e he ns i v e M o ni t o r i n g S y s t e m 李 岗张正 明陈健 ( 浙江中控技术股份有限公司，杭州市 3 1 0 0 5 3 ) Li Go ng Zh e n g mi n g Zh a n g Che n J i a n ( Z h e j i a n g S U P C O N T e c h n o l o g y C o ． ， L t d ． ， H a n g z h o u 3 1 0 0 5 3 ) 【 摘 要】电力廊道因其特殊的应用环境，严格的安全性要求，复杂的系统构成，对作为其中央综合监控的 控制系统有着特殊的要求。G3 & G5 系统作为一套大型的支持分布测控的先进控制系统，其技术 特点十分完美得契合了电力廊道系统对综合监控系统的要求，在杭州湘湖电力廊道中已得到成功 应用。 【 关键词】恶劣环境紧凑安装 站间通信协同工作 远程I／ O 以太网 M OD B U S 无人维护 综合监控 子系统 Ab s t r a c t ：F o r i t s s p e c i a l a p p l i c a t i o n e n v i r o n me n t ， s t r i c t r e q u i r e me n t s f o r s e c u r i t y a n d c o mp l e x s y s t e m s t r u c t u r e ， e l e c t r i c p o we r g a l l e r y h a s h i g h r e q u i r e m e n t s f o r t h e c e n t r a l c o mp r e h e n s i v e m o n i t o r i n g c o n t r o l s y s t e m． G3 &G5 s y s t e m i s a n a d v a n c e d c o n t r o l s ys t e m s u p p o r t i n g d i s t r i b u t e d me a s u r e me n t a n d c o n t r o 1 ． I t c a n t o t a l l y me e t t h e r e q u i r e me n t s o f e l e c t r i c p o we r g a l l e ry f o r c o mp r e h e n s i v e mo n i t o r i n g s y s t e m ． G3 &G5 s y s t e m h a s b e e n a p p l i e d i n t h e e l e c tri c p o we r g a l l e r y o f Xi a n g h u La k e s u c c e s s f u l l y ． Ke y wo r d s ： S e v e r e E n v i r o n m e n t Co mp a c t I n s t a l l a t i o n S t a t i o n Co mmu n i c a t i o n T e a mwo r k Re mo t e I ／ 0 E t h e r n e t M 0DBUS Poo r M a i nt e na nc e Co mpr e h e ns i v e M o ni t o r i ng Sub s y s t e m 1 概 述 电力廊道是用于铺设电力电缆的走廊式通道， 通 常位于地下。 廊道一般可供两到三人并排直立通行。 电 缆铺设在廊道两侧壁面上， 相对架空电力电缆， 电力廊 道为电缆提供了更好的工作环境， 避免电缆暴露在外， 提高了电缆的安全性。 廊道也为电力电缆的检修、 调整 提供了更多的便利。 电力廊道是一个综合系统， 为维持廊道内正常的 工作环境， 保证廊道的安全运行， 廊道内运行着环境控 制系统、 火灾报警系统、 电缆检测系统等各种自 动化设 施， 这些设施直接或间接由廊道综合监控系统控制， 实 现电力廊道的全面自 动化运行。 G 3 &G5 系统是浙江中控技术股份有限公司推出的 先进的控制系统 ， 它包括了G5 系列中大型混合控制系 统、 G 3 系列分布式R T U控制系统， 以及上位机监控软件 平台V x S C A D A。 G 3 & G5 系统凭借它优异的性能， 在电 收稿 日期：2 0 1 3 — 1 2 2 基 金 项 目 ： “ 石 化 、 轨 道 交 通 行 业 分 布 式 综 合 监 控 系 统 ( S C A DA)研发及应 用示范” 资助 作者简 介： 李岗 ( 1 9 7 4 一 ) ，1 9 9 6 年毕 业于浙江 大学电机 系工业 电 气 自动化 专业，学士学位 ，高级工程师 ，从事 自动4 ~ _ r- 作 。 力廊道综合监控系统中得到了成功的应用。 2 电力廊道构 成 电力廊道内设备众多， 包括一套中央综合监控系 统与多种控制子系统。 2 ． 1 子系统简介 ( 1 ) 电力电缆局部放电检测系统 局部放电检测系统用于不问断监测高压电缆线路 的局部放电， 由在线监测分析主站、 局放在线分析仪、 钳形高压电流传感器构成。 分析主站安置在中心机房， 通过以太网连接现场的在线分析仪， 对接收到的监测 数据进行分析处理。 分析主站提供串口或以太网接口与 综合监控系统连接。 ( 2 ) 高压电缆接地电流在线监测装置 接地电流在线检测装置由测量线圈与信号积分器 两部分组成， 积分器输出4 — 2 0 mA 信号。 综合监控系统 采集积分器输出的模拟信号， 对接地电流进行监视， 并 容入整个控制系统 。 ( 3 ) 高压电缆分布式光纤测温系统 光纤测温系统由测温主机、 测温光纤、 光纤接续 盒、 安装固定附件， 以及监视计算软件与计算机等设备 构成。 测温主机安置在中心机房， 测温光纤固定在高压 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 电缆上。 系统根据用户需求， 可以定时保存温度数据， 并使用专门的分析软件对历史温度数据进行统计分 析， 查询或统计光纤在某一点、 某一段或某一个时间范 围内的温度数据。 测温主机提供以太网接口或串行接口 与综合监控系统进行通信， 实现中央综合监控。 ( 4 ) 环境在线监控系统 环境在线监控系统实现对温度、 湿度、 水位 ( 积水 坑) 、 气体成分的采集与监视， 对通风、 排水、 照明、 电 力人工井盖等进行智能控制。 环境在线监控系统与光纤测温、 电缆接头测温、 局部放电、 身份识别、 紧急呼叫等系统装置相互协调， 从而达到智能化的电力廊道环境管控。 ( 5 ) 火灾报警系统 火灾报警系统 由独立的烟雾探头、 温度测量系 统、 报警单元等组成， 火灾系统是一个独立的系统， 其 网络独立于综合监控系统， 采~ J R S 4 8 5 串口与综合监控 系统连接。 综合监控系统根据火灾状态， 对环控设备 特别是可作为逃生出口的智能井盖进行关联操作。 ( 6 ) 身份识别系统 身份识别系统主要负责人员的识别 、定位以及 门禁操作。系统主要包括主机 、识别终端及门禁单元 够成。 ( 7 ) 视频、 广播、 紧急对讲系统 视频采用红外网络摄像头， 硬盘录像机， 视频保存 时间不少于7 2 0 小时。 广播与紧急对讲系统基于以太网传输， 分散式布 置 ， 系统支持无线网络传输， 并具有程控电话接人、 语 音警报、 事故报警等功能。 该系统通常不进入综合监控 系统， 只独立工作。 2 ． 2 综合监控 系统及要 求 综合监控系统必须使用 大型自动化控制系统实 现， 负责直接控制或间接协调廊道内各个子系统的工 作 ， 监视记录各设备的运行数据， 下发操作指令， 同时 将综合监控数据通过wE B 上传电力局等管理部门。 电 力廊道因其特殊的应用环境， 严格的安全性要求， 复杂 的系统构成， 对综合监控系统有着特殊的要求。 电力廊道内环境阴冷潮湿， 空间狭小， 要求所使用 的控制系统能够适应恶劣环境， 体积小巧， 可以在小空 间中紧凑安装； 廊道空间上显 直线状态， 长度可以达到 数千米， 设备布置分散， 控制系统需按区域分散布置， 并有能力通过远程1 0 总线， 将1 0模块安装到一些特别 分散的设备附近； 廊道中的局部放电检测系统、 光纤测 温系统、 火控报警系统、 身份门禁系统拥有其专用控制 器， 对外提供串口或以太网口， 使用多种不同的通信协 议实现通信， 这一特点要求综合监控系统具有多种类 型的通信接口， 支持各种通信协议， 有能力与这些设备 探讨 - 交流<>R e s e ar c h&Di s c u s s i o n 工程实施周期，是一种高效的P L C 复杂控制算法实现 方法。 参考文献 [ 1 ]1谢仕宏． MA T L A B R 2 0 0 8 控制系统动态仿真实 例教程【 M] ． 北京： 化学工业出版社，2 0 0 9 [ 2 ] 刘金锟． 先进P I D 控制及其MA T L AB 仿真[ M] ． 北京 ： 电子工业 出版社 ，2 0 0 3 [ 3 ]陈伯时． 电力拖动 自动控制系统[ M] ． 北京： 机 械工业 出版社 ，2 0 0 7 [ 4 ] 施丽婷 ，黄筱调，杨勇． 数控交流伺服系统 三环整定及应用[ J ] ． 南京工业大学学报 ，第2 8 卷第4 期 ，2 0 0 6 ，0 7 [ 5 ] 孙名佳，曹文智，马晓波． 基于S i mu l i n k 的机 床伺服进给系统仿真技术研究[ J ] ． 制造业 自动化 ，第 3 5 卷第 4 期 ，2 0 1 3 ，0 4( 上 ) [ 6 】 S i mu l i n k P L C C o d e r U s e r ’ S G u i d e ． Ma t h Wo r k s ， 2 01 l [ 7 ] G C S C o n t r i x 软件技术规格书． 浙江中控技术股 份有限公司 ，2 0 1 2 口 (上接 第2 8 页 ) 量或开关量信号接口， 按就近原则， 由最近的远程控制 站通过I O 模块控制。 G 3 &G 5 产品的E MC 指标达到工业 3 级， 采用_一防技术， 可以在污染等级达~ IJ G3 级的环境 下正常使用， 该产品工作温度宽达一2 0 ℃～ 7 0 ~ C ， 湿度 宽达5 ％～ 9 5 ％ R H( 无凝露) 。 这些特性 ， 使得远程控 制站可以在潮湿阴冷、 存在电磁干扰的电力廊道内长期 无人维护下正常工作。 每个防火分区均配置有人员定位与门禁系统， 该 系统就地配置专用控制器， 通过R S 4 8 5 ( MOD B US -- R T U) 接人就近的远程控制站， 参于到综合监控系统 中。 控制站可以根据人员数量、 所处位置等信息， 决定 通风设备、 照明设备、 逃生设备等的运行。 G 3 &G 5 系统基于网络化设计， 各个模块通过统一 的通信协议连接， 提供远程I o的解决方案， 可以通过通 信总线将1 0 模块分散到设备现场， 节省模拟信号线缆， 避免模拟信号因长距离传输造成的不稳定。 远程I O使 用G 3 系列的I O模块， 发挥G 3 模块体积小， 混合1 0设计 的特点， 在狭小的空间中用一个模块即可以满足某一设 备的信号采集与控制需要， 典型应用是智能井盖控制 和接地电流检测。 环 控子 系统 中的智能 井 盖所 处位 置 相对 独立 ， 单个井盖的测点较少 ( 9 个开关量输入、 4 个开关量输 出) ， 使用一个 由G3 模块构成的远程1 0即可以实现控 制。 每个高压电缆接地电流检测设备配置一个G3 系列 远程1 0 模块， 采集积分器输出的电流信号， G 3 模块与积 分器安装在同一位置， 有效减少了电流信号的转输距 离， 提高了测量精度与稳定性。 湘湖电力廊道综合监控中心配置了两台互为冗余 的V x S C AD A监控平台， Vx S C A DA 通过基于以太网的 统一通信总线与各控制站保持通信， 实现监控与系统 故障信息的实时报警。 4 ． 2 基本控制过程 电力廊道系统中的设备复杂， 设备之间的运行存在 连锁关系。 最基本的控制包括了廊道内的环境控制、 电 缆检测、 照明与门禁控制、 智能井盖控制。 环境控制包括了通排风、 排水等操作， 综合监控系 统根据各个远程站采集的温度、 有害气体浓度、 积水深 度等信 息， 综合分析判断， 操作排风风机与排水泵的运 行。 廊道内的照明则可以根据门禁系统上传的人员信息 进行 自 动调节。 智能井盖兼顾通风、 投料、 人员出入及 紧急逃生用途， 系统根据廊道内实际状态， 操作井盖的 开合锁状态， 并可以向井盖系统分配不同的的操作权 限。以上控制过程均可以切换为远程手动或就地手动 状态， 保证紧急状态下的可靠操作。 5 结束 电力廊道是一个对设备环境适应性要求很高的场 合， 不但体现在温湿度范围宽、 电磁干扰强， 而且存在 安装空间狭小的实际情况。 电力廊道系统在上千米的 距离上分散布置着上万个I O 点， 要求综合监控系统必 须具备大容量与远程通信的能力， 实际操作中以光纤以 太网作为通信主干网连接系统内的主要设备， 配合使用 以太网电缆或R S 4 8 5 电缆实现短距离分支设备的通信。 电力廊道是一个综合系统， 它包括了许多专业子系统， 位于上层 的综合监控系统必须能够提供多种通信接 口， 将这些子系统纳入统一的监控平台。 G 3 & G5 系统作为一套大型的支持分布测控的先进 控制系统， 其技术特点十分完美得契合了电力廊道系统 对综合监控系统的要求。 重点体现在其宽温宽湿耐受 能力、 防腐能力、 工业3 级抗干扰能力、 支持以太网与小 体积的远程I O 模块， 以及万点以上的综合监控能力。 G 3 &G5 系统在杭州湘湖电力廊道中已得到成功应用， G 3 &G 5 产品的可靠性与适用性得到了充分的验证。 参考文献 [ 1 ]1 G 3 & G5 产品平台概要 [ 2 ] 湘湖二期开发~2 2 0 K V架空线上改下项目电力 廊道综合信息检测与控制系统技术协议 口 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m