老渡口水电站计算机监控系统设计

介绍了老渡口水电站计算机监控系统的设计思路，提出了先进可靠的系统结构、配置技术方案和系统电源配置方案。可为类似电站的计算机监控系统设计提供参考。关键词：老渡口电站监控系统结构配置供电1概述老渡口电站位于云南省罗平县老厂乡。这是一个辐射状发电站。电站建成后，任务是只发电，在罗平县电网承担负荷。电站装机容量312500kw，设计水头76.1m，设计流量55.3m3/s，年均发电量1.89亿kw #8226。h .发电机端为6.3KV，有110KV出线和备用线，35KV出线和备用线。发电机-干式变压器采用机组和膨胀机组混合连接，其中1#和2#发电机和1#三相双线圈干式变压器构成膨胀机组连接，3#发电机和2#三相三线圈干线变压器构成机组连接。辅助电源分别取自1#、2#和3#发电机的母线。断路器安装在发电机出口、主变压器高压侧、中压侧、辅助变压器高压侧和出线处。110kV和35kV侧为单母线配置。老渡口水电站计算机监控系统是按照“无人值守，少人值守”的原则设计的。计算机监控系统设备由南京南瑞集团自动化控制公司提供。主电线见图1。图1老渡口电站电气主接线图2监控系统基本结构监控系统分为工作站、网络和控制站三部分。通信网络配置原则上设置为两层：信息层和控制层。信息层采用100Mbps交换式以太网，构成数据通信网络，形成集中信息处理的集成平台，采用全球分布式数据库管理系统。控制层由电气系统监控和单元系统监控组成。电气系统监控采用先进的智能测控单元1: 1分散配置，完成就地控制；机组系统监控采用三机组分散控制的技术原理，通过前端机实现公共系统。工作站配有工控机、与电网调度通信接口的通讯器，建立负荷调度通道，具有手动/自动负荷分配控制功能。后台配置工程师站。前台设有两个操作台，实现运行监控的CRT一体化。微机励磁调速装置、线路专用控制设备、发电机和干式变压器保护通过RS485接口总线通信连接，并通过通信管理器和机组LCU连接到数据通信网络。关口表和单位电表通过数据采集器连接。用六套GE90PLC实现前端机的LCU，用于控制层的机组、公共系统、机头和前池的控制。监控系统具有系统时钟同步功能，保证工作站和控制层所有联网设备的时钟同步，同步精度1ms。系统网络结构见图2。图2系统网络结构3监控系统配置3.1控制对象描述(1)单台容量为12500千瓦的三台水轮发电机。涡轮型号：HLA 384-LJ-154；发电机型号：SF12.5-14/3250，福建南平电机厂制造。(2)单元控制设备的励磁系统为FWL-B型微机自并励磁磁系统(南瑞集团公司生产)。DKT可编程控制器(武汉长江研究所出品)。蝶阀型号为2250KD741X-16Vk(长沙阀门厂生产)。(3)机组辅助设备空气压缩机系统：4台空气泵。排水系统：4台泵。机组冷却水压力控制：2台滤水器电机和5个阀门。消防给水系统控制：1台水泵、1台滤水器电机和1个阀门。调速器油压系统控制：3组6个油泵。漏油罐油位控制：3台3油泵。中间油的油位控制 #p#分页标题#e#

以太网与智能集线器交换机连接，冗余配置4套16端口集线器交换机，预留系统节点扩展接口。电气系统升压站、发电机、厂用电系统测控单元分段(共2段)现场总线通讯连接，较好段配有5台测控单元，通讯距离300m；段配有9台测控单元，通信距离150m，通过通信单元直接连接到数据通信网络，以太网卡冗余配置。机组、公共系统控制、门禁前端机(共6台)配有以太网卡接入数据通讯网络，并配有10.4寸彩色LCD触摸屏进行本地操作。微机励磁3套，调速3套，线路、发电机、干式变压器保护12套。DC面板专用控制设备通过RS485总线连接(协议与专用设备制造商协商)，并通过通信管理器和机组LCU连接到以太网。以太网卡冗余配置，实现专用设备的信息共享。线路关口电能表(型号：ENERGYMETER-system 000-04004)和单位电能表(型号：ENERGYMETER-system 000-04006)通过数据采集器(一套)连接到RS485总线，实现线路和单位电气测量数据的记录和存储管理。数据通信网络的通信介质按光纤方案配置，通信距离按总长度1000米、较长节点距离200米(从控制室到发电机层)考虑。先门监控LCU至控制室距离为5公里，前池门监控LCU至控制室距离为500米。根据光纤方案配置通信。3.3工作站配有两个操作站，同时具备监控和操作功能，相互备用。配置如下：CPU: 32位，时钟频率2.0GHz，512MB内存，40GB硬盘(7200 rpm)，16倍速度DVD-ROM，声卡，工业电视视频图像接口卡，1.44MB软驱，操作专用键盘，球标，电源线等。高密度配置工程师站(后台安装)以完成系统软件配置和电气系统

录波曲线显示及历史数据存储，配置要求如下：CPU：32位，时钟频率2.0GHz，512MB内存，40GB硬盘(7200转)，16倍速DVD-ROM，声卡，1.44MB软驱，标准键盘，鼠标、电源线等，高密度显卡，21”彩色纯平(1600×1280)CRT监视器，100Base-TX以太网卡。3.4控制层设备（1）电气系统监控电气设备监控采用智能化测控单元按电气开关1：1方式配置。刀闸状态接入相关电气开关配置的测控单元，并留有电气闭锁控制输出接点（DO）。现场总线分别通过通讯单元接入数据通讯网络。现场总线分设为两段：I段——升压站网控部分，110KV线路1条，35KV线路1条。开关5台，刀闸（手动）１2台。配置测控单元5个，通讯距离300m。II段——厂用电及发电机—干式变压器部分。厂用电母线两段，发电机３台，主干式变压器两台，厂用干式变压器３台，开关９台，配置测控单元９个，通讯距离150m。（2）机组、公用及水工系统监控采用GE90系列PLC前端机分散配置，配置6套，分别控制#1~#３机及公用系统、闸门。PLC的开入、开出及模拟量的数量配置参见表1。模拟变送器（两线制）、DI电源由监控系统供电；DO输出采用统一型号的小型继电器隔离输出，继电器控制电源24VDC，继电器接点容量220VAC、5A；220VDC、5A。表1PLCI/O配置表发电机有功、无功控制信号及励磁、调速设备故障状态信号采用硬接线接入对应机组控制的前端机。同期设备硬接线接入公用系统前端机，同期装置的同期点、同期方式选择及启、停操作在操作站软手操完成。同期控制合闸信号硬接线接入对应的发电机、主干式变压器、线路开关。配置2套深圳智能SID-2CM微机自动准通期装置，一套用作3台发电机出口开关的同期，一套用作主干式变压器高（中）压侧开关、线路等5个开关的同期。（3）电源监控系统电源采用两路220VAC50Hz电源、一路220VDC电源，由监控系统厂家提供配电柜，内部完成电源分配。两路220VAC来自不同厂用电源段，直供配电柜，柜内完成切换。工作站、LCU供电回路配置UPS分散供电，UPS不配蓄电池，采用厂用直流电源220V供给。配电柜完成监控系统各组成部件供电分配，采用1:1配置分散的UPS装置供电（见图3）。配电柜各回路容量按回路较大耗电量的2～3倍配置。图34功能要求4.1数据处理功能包括数据预处理（数据判断、标度变换等），数据实时处理（建立实时数据库、参数越限检查及报警），数据实时计算处理（如kWh累计等）。具有事故追忆、故障录波、开关量监视记录及事件顺序记录功能。4.2电气设备和发电机组及其相关辅助设备正常控制和操作功能包括机组的自动开机、升压至并列，机组自动停机，机组紧急停机关球阀，机组的AGC和AVC自动控制，保护装置动作停机、关球阀，发电机出口断路器开/合控制。开关、刀闸的操作控制。水泵、气泵、油泵的操作和控制。4.3发电机自动发电控制AGC（机组部分）在满足各项限制条件的前提下，以迅速、经济的方式控制机组的有功功率。根据给定需发功率，计算推荐当前水位下的较佳运行机组数和组合。根据电厂供电可行性，设备的实际安全、经济状况确定运行机组数。在运行机组间实现负荷的经济分配或人工分配，校核各项限制条件（若不满足时进行各项修正）。有与电网调度的AGC切换应答逻辑，有AGC画面。4.4发电机组自动电压控制AVC（机组部分）根据母线电压实测值和设定值及不同运行工况对机组作出实时决策指令控制以维持高压母线电压设定值，并合理分配机组间的无功功率，有AVC画面。4.5紧急控制和恢复控制机组发生事故和故障时应自动跳闸和紧急停机，电力系统发生故障或失去大量负荷时能迅速采取校正措施和提高稳定措施。如频率过低应增加机组出力，投入备用机。频率过高，应减少机组出力或切除机组。当系统稳定后进行恢复控制。4.6自诊断、自恢复功能具备完善的自诊断能力，能及时发现自身故障，并在操作站CRT画面显示故障信息，当出现程序死锁或失控时，应自动恢复到原来正常运行状态，现场控制单元配置完备的硬件及软件诊断功能。4.7多媒体技术的运用语言功能:语音报警，电话语音及信息查询。动画功能:主要用于表现主接线的带电情况及开关的断合状态，显示电力系统潮流方向以及各种实时参数。可视化功能:可将自动发电控制、负荷分配、各液位、压力等信息用图示的方法表示出来。具备灵活、方便、快速的人机对话功能。5结束语老渡口电站计算机监控系统结构、配置设计采用了先进的通讯网络技术，交换式以太网络使厂内控制层的各类控制设备信息联网共享，符合目前控制系统网络化技术发展的方向。针对水电厂动力工艺系统及其电气系统的控制技术特点、要求，进行了认真的探讨和研究，结合目前控制系统设备的应用技术发展，控制层分电气系统监控及机组系统监控两个部分。电气系统监控采用先进的智能化测控单元1：1分散配置完成现地控制；机组系统监控采用前端机方式分散控制３台机组及公用系统，实现分散控制的技术原则。电气系统控制采用了现场总线技术，改变了以往采用前端机集中控制电气系统时存在实时性和可靠性不足的状况。监控系统电源由监控系统提供配电柜，采用两路来自不同厂用电源段220VAC50Hz电源在配电柜内自动完成切换，并完成电源分配。工作站、LCU供电回路配置UPS分散供电，UPS不配蓄电池，采用厂用直流电源220V供给。有效可靠的保证了监控系统电源的安全稳定。参考文献：[1]王定一等.《水电厂计算机监视与控制》中电力出版社[2]《水电发电厂自动化设计技术规范》DL/T5081-1997中电力行业标准中电力工业部，98.6.10[3]《水力发电厂计算机监控系统设计规定》DL/T5065-1996中电力行业标准中电力工业部，97.9.10 来源：中电力网#p#分页标题#e#