一種中壓開關DCS遠程可視停送電及診斷系統的製作方法

2023-05-19 03:53:06 2

本實用新型涉及電力智能控制技術領域，尤其涉及一種中壓開關DCS遠程可視停送電及診斷系統。

背景技術：

流程工業CIMS是一個複雜的綜合自動化系統，處理的對象是整個企業的全部生產活動，DCS作為一種有效的工具和實現手段，在流程工業CIMS中完成重要的基礎控制和實時生產數據採集、動態監控等功能。與管理類計算機相比，DCS能夠提供更加可靠的生產過程數據，使CIMS系統所作出的優化決策也更加可靠。

從功能上看，流程工業CIMS中的生產自動化系統、動態監控系統和在線質量控制都可以由DCS實現。從流程工業CIMS的層次結構看，DCS主要擔負過程控制和過程優化任務，有些生產調度和生產管理工作也可在DCS上完成。

DCS(分布式控制系統)是目前廣泛應用於過程控制的控制系統。如國內DCS主要廠家有：上海新華、南京科遠、和利時、國電智深等。國外的CS主要廠家有：Emerson、FOXBORO、ABB、SIEMENS、Honeywell等。

現在國內外DCS設備已經非常成熟，但DCS設備皆採用開關量、模擬量、Profibus、FF、HART等協議形式，形式過於單一，尚無法接入生產現場視頻、音頻信號的接入；而且存在DCS系統與其他非系統軟體兼容性問題，不利於視頻、音頻軟體的開發與使用；此外採用常規視頻、音頻軟體，DCS系統需要開發相應軟體接口，影響DCS系統的穩定性，且重新開發軟體的難度非常大；為保證整個DCS系統的控制速度，不能夠將視頻、音頻信號通過DCS內部網絡傳輸，在整體網絡架構上需要採用萬兆以上的交換機，成本較高；另外如不將視頻、音頻信號集成至DCS系統內，則需要單獨操作，無法實現聯動；尤其是針對中壓開關櫃更是如此。

技術實現要素：

本實用新型針對上述現有技術的不足，提供一種能在DCS工作站直接看到中壓開關控制迴路現場操作視頻和工作狀態，並可對其進行控制的中壓開關DCS遠程可視停送電及診斷系統。

本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下：一種中壓開關DCS遠程可視停送電及診斷系統(簡稱MS-VDCS系統，即Vedio and diagnosing control system of Medium voltage switch with embedded)，包括用於終端顯示和操作的DCS工作站、DCS交換機以及中壓開關控制迴路，其特徵在於，還包括DCS嵌入式可視系統及診斷系統；

所述DCS嵌入式可視系統包括用於通訊交換信息的可視系統交換機及用於前端採集視頻信號的多個攝像頭；所述可視系統交換機與所述DCS工作站電連接，多個所述攝像頭與所述可視系統交換機分別電連接；

所述攝像頭用於採集現場視頻信號並通過所述可視系統交換機傳輸給所述DCS工作站；

所述DCS工作站，DCS工作站、攝像頭之間的通訊協議為TCP/IP，視頻信號的解析與展示採用CameraViewer.exe可視調用軟體。

所述診斷系統包括依次電連接的第一DCS控制器、DCS通訊卡件、診斷管理主機、診斷通訊交換機以及現場檢測系統；所述現場檢測系統包括前端測量主機以及分別與所述前端測量主機相連接的多個前端檢測元件；所述第一DCS控制器通過所述DCS交換機與所述DCS工作站電連接；

所述前端測量元件3-3將所測量中壓開關信號實時傳輸至前端測量主機上；所述DCS通訊卡件將診斷管理主機所計算分析的信息傳輸至DCS工作站並顯示，其協議為IEC41850-MMS；

所述診斷管理主機2-1通過診斷通訊交換機與前端測量主機連接，協議為TCP/IP。

本實用新型的有益效果是：1、DCS嵌入式可視系統不但利於開發，而且利於DCS系統的穩定性、組態及後期升級，具有優良的可實踐性，是未來智能控制系統的發展方向；2、診斷系統容納了各中壓開關的主要狀態信息，通過IEC61850MMS規約與DCS系統進行通訊，實現了中壓開關的實時診斷分析，如在中壓開關老化或性能欠佳時，確保在停送電操作前對中壓開關設備進行維護，以致不影響所帶負荷段設備的正常運轉和操作；3、智能中壓開關系統不但利於操作，而且利於現場的安裝、調試及後期維護，解決了發電廠中壓開關就地手動操作的技術瓶頸。總之，本實用新型不但利於操作，方便實施，利於現場維護，而且能夠在中壓開關異常前發現問題，保證良好的安全性能。

在上述技術方案的基礎上，本實用新型還可以做如下改進。

進一步、還包括遠程控制系統，所述遠程控制系統包括DCS伺服器、第二DCS控制器及DCS I/O卡件，所述DCS伺服器、DCS工作站及所述第二DCS控制器三者通過所述DCS交換機電連接；所述第二DCS控制器通過所述DCS I/O卡件連接現場所述中壓開關控制迴路，並採集信號和發出指令。

通過在DCS伺服器上組態和設置，將其下裝至所述DCS工作站和第二DCS控制器，三者通過DCS交換機通訊連接，通訊協議為TCP/IP，第二DCS控制器通過總線背板控制DCS I/O卡件採集信號和發出指令，DCS工作站通過網絡控制DCS控制器。

採用上述進一步方案的有益效果是，遠程控制邏輯系統的設計不但能夠實現快速操作，能夠擺脫人為誤操作，而且可為操作人與授權人之間建立一種良好可靠的機制，能夠實現中壓開關不具備操作條件時自動閉鎖操作，保證良好的安全性能，解決了現有中壓開關遠程停送電的技術難題。

進一步、還包括用於隔離防護的可視系統防火牆，所述可視系統防火牆與所述可視系統交換機電連接。

採用上述進一步方案的有益效果是，防火牆的設置可以保證遠程系統與現場強電系統的隔離。

進一步、所述DCS嵌入式可視系統還包括音頻設備。

採用上述進一步方案的有益效果是，便於更準確的把握現場情況。

進一步、還設有指紋識別系統、SQL資料庫及動作器，並通過硬線開關量方式與所述DCS工作站通過系統卡件連接。

採用上述進一步方案的有益效果是，在所述MS-VDCS系統內部實現對操作人員的識別，便利了值班人員的操作，而採用指紋識別系統不但完善了授權機制，而且能進一步提高MS-VDCS系統的可靠性。

進一步、所述前端測量元件測量參數包括觸臂溫度、電纜溫度、母線溫度、線圈壽命及斷路器狀態。

採用上述進一步方案的有益效果是，通過上述參數的採集，可以全面監控現場中壓開關控制迴路的工作狀態。

附圖說明

圖1為本實用新型的中壓開關DCS遠程可視停送電及診斷系統示意圖；

圖2為本實用新型的中壓開關由熱備用狀態轉為檢修狀態操作邏輯框圖；

圖3為本實用新型的中壓開關由檢修狀態轉為熱備用狀態操作邏輯框圖；

圖4為本實用新型遠程控制邏輯方案的電氣控制原理圖；

圖中，1-1、DCS伺服器；1-2、DCS工作站；1-3、DCS交換機；1-41、第一DCS控制器；1-42、第二DCS控制器；1-5、DCS通訊卡件；1-6、DCS I/O卡件；2-1、診斷管理主機；2-2、診斷通訊交換機；3-1、中壓開關控制迴路；3-2、前端測量主機；3-3、前端測量元件；4-1、可視系統交換機；4-2、可視系統防火牆；4-3、攝像頭。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本實用新型，並非用於限定本實用新型的範圍。

如圖1～圖4所示，一種中壓開關DCS遠程可視停送電及診斷系統(簡稱MS-VDCS系統)，包括用於終端顯示和操作的DCS工作站、DCS交換機以及中壓開關控制迴路，還包括DCS嵌入式可視系統及診斷系統；

所述DCS嵌入式可視系統包括用於通訊交換信息的可視系統交換機4-1及用於前端採集視頻信號的多個攝像頭4-3；所述可視系統交換機4-1與所述DCS工作站1-2電連接，多個所述攝像頭4-3與所述可視系統交換機4-1分別電連接；

所述攝像頭4-3用於採集現場視頻信號並通過所述可視系統交換機4-1傳輸給所述DCS工作站1-2；

所述DCS工作站1-2，DCS工作站1-2、攝像頭4-3之間的通訊協議為TCP/IP，視頻信號的解析與展示採用CameraViewer.exe可視調用軟體。

所述診斷系統包括依次電連接的第一DCS控制器1-4、DCS通訊卡件1-5、診斷管理主機2-1、診斷通訊交換機2-2以及現場檢測系統；所述現場檢測系統包括前端測量主機3-2以及分別與所述前端測量主機3-2相連接的多個前端檢測元件3-3；所述第一DCS控制器1-4通過所述DCS交換機1-3與所述DCS工作站1-2電連接；

所述前端測量元件3-3將所測量的中壓開關狀態信號實時傳輸至前端測量主機3-2上；所述DCS通訊卡件1-5將診斷管理主機2-1所計算分析的信息傳輸至DCS工作站1-2並顯示，其協議為IEC41850-MMS；

所述診斷管理主機2-1通過診斷通訊交換機2-2與前端測量主機3-2連接，協議為TCP/IP。

還包括遠程控制系統，所述遠程控制系統包括DCS伺服器1-1、第二DCS控制器及DCS I/O卡件1-6，所述DCS伺服器1-1、DCS工作站1-2及所述第二DCS控制器三者通過所述DCS交換機1-3電連接；所述第二DCS控制器通過所述DCS I/O卡件1-6連接現場所述中壓開關控制迴路，並採集信號和發出指令。

還包括用於隔離防護的可視系統防火牆4-2，所述可視系統防火牆4-2與所述可視系統交換機4-1電連接。

所述DCS嵌入式可視系統還包括音頻設備。

還設有指紋識別系統、SQL資料庫及動作器，並通過硬線開關量方式與所述DCS工作站通過系統卡件連接。

所述前端測量元件測量參數包括觸臂溫度、電纜溫度、母線溫度、線圈壽命及斷路器狀態。

本實用新型所述的DCS嵌入式遠程可視停送電及診斷系統：操作方法如下：

如圖2所示，所述中壓開關由熱備用狀態轉為檢修狀態操作步驟如下：

(1)操作人輸入隔離開關操作用戶名、密碼，在所述DCS工作站1-2畫面點擊要操作的開關，彈出要操作開關的KKS編碼確認模塊，確認信號需發送；

(2)中壓開關遠方位信號已收到，且中壓開關在分位信號已收到，且中壓開電流為0A，且中壓開關無故障信號，且中壓開關事故按鈕信號未發送，且電操無故障信號未發送，操作人點擊申請操作按鈕，發送申請操作信號給授權人，反饋信號正確；

(3)授權人輸入隔離開關授權用戶名、密碼，正確後發送授權操作信號，解除隔離開關控制迴路電氣閉鎖信號，反饋信號正確；

(4)操作人點擊操作按鈕，將隔離開關拉至隔離位，操作過程中可以在DCS可視畫面監視開關動作過程圖像，確認隔離開關已至隔離位，反饋信號正確；

(5)中壓開關在分位、隔離位信號已收到、授權信號正確、KKS確認信號正常、監護閉鎖信號正確，自動聯鎖合上接地刀閘，操作過程中可以在DCS可視畫面監視接地刀閘動作過程圖像，確認接地刀閘已合好，反饋信號正確；

(6)點擊復歸按鈕，授權閉鎖信號、KKS確認信號和申請操作信號均立即恢復至閉鎖位置，反饋信號正確，操作完畢；

如圖3所示，中壓開關由檢修狀態轉為熱備用狀態操作步驟如下：

(1)操作人輸入隔離開關操作用戶名、密碼，在DCS工作站1-2畫面點擊要操作的開關，彈出要操作開關的KKS編碼確認模塊，確認信號需發送；

(2)中壓開關遠方位信號已收到，且中壓開關在分位、隔離位信號已收到，且中壓開電流為0A，且中壓開關無故障信號，且中壓開關事故按鈕信號未發送，且電操無故障信號未發送，操作人點擊申請操作按鈕，發送申請操作信號給授權人，反饋信號正確；

(3)授權人輸入隔離開關授權用戶名、密碼，正確後發送授權操作信號，解除接地刀閘控制迴路電氣閉鎖信號，反饋信號正確；

(4)操作人點擊操作按鈕，分開接地刀閘，操作過程中可以在DCS可視畫面監視接地刀閘動作過程圖像，確認接地刀閘已分開，反饋信號正確；

(5)中壓開關在分位信號已收到、接地刀閘分位信號已收到、KKS確認信號正常、授權信號正確、電氣閉鎖信號正確，自動聯鎖合上隔離開關，操作過程中可以在DCS可視畫面監視隔離開關作過程圖像，確認隔離開關已合好，反饋信號正確；

(6)點擊復歸按鈕，授權閉鎖信號、KKS確認信號和申請操作信號均立即恢復至閉鎖位置，反饋信號正確；操作完畢。

所述中壓開關和接地刀閘的操作流程具有中停功能，以便於緊急情況下的人工幹預。

所述MS-VDCS系統對中壓開關或地刀進行位置操作時，DCS工作站1-2發送對應調用指令給DCS嵌入式可視系統，DCS嵌入式可視系統自動調出對應攝像頭4-3採集的視頻畫面並送至DCS工作站1-2，DCS工作站1-2畫面顯示出對應中壓開關或地刀的實時視頻畫面，操作完成後可關閉相應畫面並斷開DCS與DCS嵌入式可視系統的連接。

本系統可工作於巡視模式：當操作人員需要對各段中壓開關進行巡視時，在DCS工作站1-2上打開MS-VDCS巡視畫面(全廠中壓配電櫃視頻巡視按鈕畫面)，點擊任意一個中壓開關，可調取出對應中壓開關櫃的實時可視畫面、觸臂溫度、電纜溫度、母線溫度、線圈壽命、斷路器特性等信息。

所述MS-VDCS系統對DCS系統控制網絡無任何影響，通過在DCS工作站1-2安裝第三塊網卡(採用100/1000Mbps類型)，第三塊網卡IP位址配置獨立子網(與DCS系控制網絡IP區分)，以保證DCS控制網絡安全，所有DCS嵌入式可視系統內的設備均設置靜態區域網IP位址。

如圖4所示，DCS控制接入了中壓開關控制迴路，分別為隔離開關程控分閘和接地開關程控分閘迴路。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。