水口水电厂计算机监控系统改造

水口水电厂计算机监控系统改造

林󰀁蔚

(福建水口发电有限公司,福建福州󰀁350003)

摘要:该文分析了水口水电厂原计算机监控系统存在的主要问题,阐述了新系统的设计原则、系统组成、功能及效果,可供类似工程参考。

关键词:监控系统;硬件配置;软件配置;水口水电厂

中图分类号:TP273.5󰀁󰀁文献标识码:B󰀁󰀁文章编号:1002-3011(2010)04-0074-03

前言

水口水电厂装有7台200MW轴流转桨式水轮发电机组,多年平均发电量49󰀁5亿kWh,担负着福建电网基荷、调频、调峰和事故备用等重要任务。随着近年来水电厂计算机监控系统的广泛应用,计算机监控系统功能日趋成熟,采用的软件、硬件迅猛发展,水口水电厂原由美国SI公司提供的计算机监控系统已不能满足无人值班和远方监控的要求,对其进行改造势在必行。

2󰀁系统设计原则

新系统须采用成熟的、可靠的、标准化的硬件、软件、网络结构,具有长期备品备件和技术服务支持。系统配置和设备选型应适应计算机发展迅速的特点,具有先进性和向上兼容性,同时满足功能增加及规模扩充的需要。

新系统采用最新的计算机硬件、软件及网络技术,网络设计考虑总体解决方案,便于与其它系统如MIS系统、状态监测分析系统及远程网络视频监控系统等构成水口水电厂综合自动化系统。

(1)采用全分布开放式冗余系统,网络基于单模光纤高速双网拓补结构,厂内所有的单元控制设备均作为网络节点,节点间的通信传输速率在100Mbit/s以上,并具备异种网互联的功能。

(2)系统采用分布式数据库和模块化、标准化设计的软件,确保系统具有良好的可靠性,可扩充性和可移植性。功能软件具备自适应功能,在部分反馈信号故障的情况下,能根据其它信息资源做出适当的反应。

(3)重要硬件考虑冗余配置,如CPU模块、网络模块、电源模块的双重化和I/O模块、网络模块的智能化。参与控制的重要参数在设计时考虑三取二等措施。

(4)能实时在线进行系统维护,特别是应用程序的在线维护调试。监控系统必须覆盖全厂所有控制对象,以满足无人值班的要求。

(5)厂房与中调及福州基地控制中心之间能通过环网通讯,实现遥信、遥测、遥控、遥调和遥视功能。

(6)安全性设计。正常情况下,监控系统的调度级、电厂控制级和现地控制单元均能实现对主要设备的控制和调节。监控系统故障时,上一级的故障不会影响下一级的控制调节功能及操作安全。

󰀁操作安全。对系统每一功能和操作提供检查和校核,

2010-07-16

发现有误时能报警和撤销;对任何自动或手动操作可作提示

1󰀁原监控系统存在的问题

原监控系统经过多年运行,无论是系统结构、硬件设备还是应用软件设计,都暴露出越来越明显的缺陷,主要表现在以下方面:

(1)有死机现象,且发生死机时系统无报警信号;(2)不能实现与中调数据通信的功能;

(3)不能实现220kV开关站断路器、刀闸的远方控制;(4)网络速度较低;

(5)原设计中许多重要设备状态和运行参数没有纳入监控系统,机组温度保护未投运;

(6)系统功能与作用未充分发挥;

(7)硬件设备技术指标落后,个别产品陈旧,备品备件购买困难。

此外,机组控制还保留了常规的继电器逻辑回路,机组RTU与常规控制系统很多回路交错使用,降低了运行可靠性,难以适应󰀁无人值班󰀁的要求,迫切需要一套功能完备、监测数据完整、操作方便、实施性强的控制系统代替旧系统。收稿日期:

74水利科技

󰀁

󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁2010年第4期

指导和存贮记录。在人机通信中设置操作员控制权口令,对各类人员进行口令和权限管理。

󰀁通信安全。系统设计保证信息传送中的错误不会导致系统关键性故障;电厂控制级与单元控制级的通信按照标准回送程序进行检查和确认。例行检查遭拒绝时,将重复进行通信联络并报警,在多次重复后将切换到热备用通信通道并发出通道故障报警信号。

󰀁软硬件及网络安全。硬件有自检报警能力,设备故障能自动切换到备用设备运行,系统中任何元件的故障不会造成被控设备的误动。软件具有完善的防错纠错功能,一般性故障可以登录且具有无扰动自恢复能力。系统中用于外部通讯的服务器或工作站,除提供必要的网络安全软件外,还装

设硬件󰀁防火墙󰀁,以避免外部非法侵入。

3󰀁系统组成

水口水力发电厂计算机监控系统采用南瑞自控公司SSJ-3000全分布开放式计算机监控系统。安全隔离装置采用南瑞信息系统公司的SysKeeper-2000网络安全隔离系统。其数据库、监控功能分布在相应的网络节点机上,资源既相对独立,又便于为其它节点共享,并且为今后功能扩充提供了较大的方便。网络上各部分设备中任一部分故障或不工作,不影响系统其它部分的运行。根据水口水电厂实际需求和计算机控制领域软硬件发展状况,SSJ-3000在系统功能、软件水平、硬件配置等方面都有相应提高和完善。

图1󰀁水口水电厂计算机监控系统硬件

3󰀁1󰀁硬件配置

水口水电厂计算机监控系统由福州监控中心和电厂监控系统两部分组成,如图1所示。

福州监控中心由2台操作员工作站、1台工程师工作站、1台遥视系统工作站、大屏幕投影设备、打印机和控制台等组成。

电厂监控系统由2台数据库服务器、2台操作员工作站、1台工程师工作站、1台培训工作站、1台报警服务器、1台生产查询服务器、1台厂区通讯服务器、2台调度通讯服务器、5台监测终端、4台网络打印机、冗余快速以太网、GPS卫星时钟系统、机组LCU1-LCU7、中控继保室公用LCU8、220kV开关站LCU9、坝顶LCU10、厂用电LCU11、公用辅助设备LCU12等12套现地控制单元(LCU)组成。

其中,12套现地控制单元LCU1-LCU12均采用MODI󰀁CONQuantumPLC的SJ-500机型。机组LCU1-LCU7配置有2套中央处理单元(包括CPU486、网络接口、电源和独立机架等)、1套HC6000交流采样装置,1套SJ-12C双微机自动/手动准同期装置等;数据库服务器采用DECDS20E服务器,操作员工作站、工程师工作站及培训工作站均采用SUNBlade2000工作站;为避免同步信号电缆过长,对时功能受到影响特配置2套GPS系统,一套安装在计算机房,接受卫星时钟信号与2台主计算机进行对时通讯,通过网络自动校时到各个计算机及现地各个控制单元,另一套装在开关站(图中LCU9处)。

3󰀁2󰀁软件配置

监控系统中数据库服务器采用Tru64UNIX实时操作系

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2010年第4期󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁水利科技

统。操作员工作站、培训员工作站、工程师工作站采用SUN公司的中文Solar操作系统,现地工控机采用Linux操作系统,其它计算机采用WINDOWSXP操作系统。监控系统软件采用南瑞公司开发的基于JAVA平台的NC2000软件,采用Quantun公司的Concept软件。

PLC

机存入实时数据库。为适合现场运行情况,所有采集的数据点均可通过人机联系设置扫查投入与退出、报警使能与禁止标志,其参数限值可进行人工修改设置等。

(2)控制和调节。系统可实现自动发电控制(AGC)、自动电压控制(AVC)及一般的控制与调节。包括:机组开/停机顺序控制、机组同期操作、给定值控制、点设备控制和油、气、水系统的自动控制;

220kV和13󰀁8kV断路器、

隔离开关、接地刀闸的控制与操作;厂用电设备的控制与操作;溢洪闸门集控及其配电设备的控制与操作等。

(3)人机接口。系统具有良好的交互式画面编辑工具和报表编辑工具,操作方便灵活。通过实时监控画面可完成设备状态监视、故障事故报警、数据刷新等;通过键盘、鼠标等人机接口设备可实现对设备的控制及管理。

(4)设备运行管理及指导。系统可实现历史数据库存储;自动统计机组工况转换次数及运行、停机、停运时间累计;被控设备动作次数累计及事故动作次数累计;峰谷负荷时的发电量分时累计;事故处理指导;操作防误闭锁等。

(5)自诊断及维护。系统提供完备的硬件及软件自诊断功能,包括在线周期性诊断、请求诊断和离线诊断。软件上使用󰀁防火墙技术󰀁,以防病毒侵入本系统。

(6)数据通信。厂站层监控系统通过通信工作站与福州控制中心及中调实现实时数据通信。与现地LCU、状态监测系统、MIS系统、水情自动测报系统、继电保护及安全自动装置等实现实时数据通信。

(7)其它功能。系统还可实现安全运行监视、语音报警、程序开发及运行人员培训等功能。

3󰀁3󰀁系统特点

(1)采用全分布开放系统结构,数据服务器、操作员工作站、工程师工作站等都使用符合开放系统国际标准的UNIX操作系统,网络软件为TCP/IP、工作站图形系统符合X-Window/Motif标准。上述各计算机都直接接入冗余高速网络,可获得高可靠性、高速通讯和共享资源的能力。

(2)网络上接入的每一设备都具有自己特定的功能,实现功能的分布。每个节点严格执行其规定的功能,并通过网络与其它节点交换信息,既保证了某一设备故障只影响局部功能,又利于今后功能的扩充。

(3)操作员工作站、工程师工作站、培训工作站采用美国SUN公司生产的Blade2000工作站,该系列工作站是目前国际上最高性能的计算机之一。数据库服务器采用了COM󰀁PAQ公司的DS20E服务器及先进的Alpha集群系统。

(4)系统先进、可靠、冗余化的设计和开放式系统结构使系统既可靠实用,又便于扩充。

(5)系统由电厂层和现地层组成。现地层由12台面向生产对象的现地控制单元(LCU)组成。LCU为智能化结构,按取消常规和采用现场总线技术设计,每一套LCU均按双CPU配置,采用经CPU直接上网的连接方式,还配置工控机作为现地人机界面。

4󰀁系统功能

(1)数据采集与处理。系统自动定时采集主要设备的运行状态和运行参数,并作必要的预处理,存入实时数据库,用于计算机系统实现画面显示、制表打印及完成各种计算、控制等。现地各种数据的采集基本由各自的LCU完成。LCU采集到现场数据后,进行预处理,然后实时送至上位机作进一步处理,存入系统实时数据库。机组温度量由专用微机巡检装置采集处理后,由串口送至LCU,再由LCU送至上位

5󰀁结语

水口水电厂计算机监控系统改造后,系统功能完善,设备运行可靠性显著提高,运行、维护人员的工作量大大减少。与改造前相比,系统运行可靠,网络速度快,死机、误报警等现象明显减少,能真正实现无人值班和满足远方监控的要求。

作者简介:林蔚(1981-),女,福建福州人,工程师,从事自动化仪表工作。

(上接第73页)

试验质量要求如下:磁密在1T下,试验持续时间90min,铁芯最高温升不大于25K,相互间最大温差不大于15K,试验计算的单位铁耗值不大于厂家的参考值(1󰀁57W/kg)。试验过程中,实际磁密在0󰀁984~0󰀁995T之间,铁芯最大温升7󰀁58󰀁,最大温差1󰀁52󰀁,均小于规范要求。定子最大单位铁耗1󰀁48W/kg,小于厂家提供的铁芯冲片单位铁耗允许值。该电站发电机定子直径相对较小,励磁线圈分4组,按等分布置,使磁通密度分布不均匀所引起的誤差

较小,也使试验结果较理想。

7󰀁结语

印度尼西亚阿莎汉󰀁级电站2#机组定子铁芯磁化试验的各项数据均达到设计、规范的指标,且试验过程无异常现象,说明厂家设计制造和现场安装工作是成功的。

作者简介:童章龙(1973-),男,福建永定人,工程师,从事水电站机电设备安装调试工作。

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