水电厂计算机监控系统

 

水电厂计算机监控系统主要包括水轮发电机组监控系统、开关站控制系统、水电站公用设备控制系统、水电站闸门自动控制系统等。通过开放、模块化的结构设计,实现对水电厂生产过程的监视、数据采集、控制和调节,实现对机组、变压器、线路等电气设备及全厂油、气、水系统等辅机的监控和保护功能。

系统结构

基于LK的水电厂计算机监控系统采用开放的总线型网络系统,具有良好的扩充性,可根据用户的需要,灵活配置,例如可配置成最简单的单机单网系统,或配置为多机多网冗余系统,也可配置成多厂的复合网络系统。系统一般分为全厂控制层(PCL)和现地控制层(LCL)两层。对于梯级水电站的计算机监控系统,则可再设一个梯级调度控制层(CCL:Cascade Control Layer)

根据系统可靠性或功能要求,PCL层可配置一至两台数据库服务器,完成系统的应用计算与历史数据库管理工作,一至多台人机联系工作站,实现生产过程的监视与控制,实现对电站的自动管理。系统设有若干台通讯服务器,负责本系统同其它系统的通讯,如网调、省调、水情测报系统、以及电厂内部的其他智能数据采集功能装置等。PCL层还可选配事故语音报警装置,可同电话系统、传呼系统联网,作为水电站“无人值班”(少人值守)自动化系统的必备选件。另外,还可设置工程师工作站,培训仿真工作站,厂长终端等。

根据用户要求,本系统还可配制大屏幕投影系统或大屏幕电子显示屏。

现地控制单元层采用按单元分布的原则,一般每台发电机变压器组各设一个LCU,开关站设一个LCU,厂用电及全厂公用设备共设一个LCU,闸门控制设一套LCU。若有模拟屏,则应设一个模拟屏驱动LCU

根据机组装机容量的大小,机组现地有人值班与否,对LCU的可靠性要求也不同。为提高LCU的可靠性,一般可采用结构冗余的方式。可在影响LCU可靠性的每一个环节采取改进措施,如CPUI/O机箱电源、通讯模块、I/O模块、机柜电源等,可进行双冗余配置。根据目前应用经验,一般采用较多的冗余措施有双CPU配置,I/O机箱配置冗余电源,机柜采用交直流电源供电,双通讯模块或接口等。

系统内部各节点采用开放的以太网总线联接。网络通讯介质可采用光纤、同轴电缆或双绞线。根据电站规模、现场条件、对可靠性要求等情况,可采用单总线或冗余多总线的系统结构。

系统与站级监控系统可采用不同的通讯技术联网,如快速以太网、SDH、广域网等,介质采用光纤或微波。

系统内部采用统一实时时钟,使系统内LCU装置的CPU时钟偏差满足系统的要求,并与国际标准时间保持一定的精度。

  

系统功能

基于LK的水电厂计算机监控系统是一个完整的高可靠性水电站实时闭环过程控制系统,可满足各种水电厂“无人值班”(少人值守)对计算机监控系统的功能要求,软件模块化结构,配置及扩充方便。其主要功能包括:

对各主要机电设备运行参数的监视和记录

事件顺序记录

事故追忆记录

有功功率联合控制(AGC)无功功率联合控制(AVC)

控制和调节机组保护和线路保护

厂用电源备自投

人机联系

电厂设备运行管理

系统通信

语音报警及ON-CALL功能

仿真培训

WEB远程访问

模拟显示屏

统计和制表打印

故障自诊断和自恢复功能

  

系统特点

系统的软件平台可采用UNIX/WINDOWS 2000操作系统

软件以多种硬件平台,基于工业标准的操作平台开发而成

全站采用以太网方式相互交换数据

对重要部件可作冗余配置,使系统具有高可靠性

数据处理能力强,响应速度快、稳定

允许LCU设备、测点在线投退

系统维护能力强,减轻用户负担

开放式系统设计,软硬件均可升级

通过“开放的数据库联接(ODBC0”与标准数据库(SQL SERVER,ORACLE,SYBASE等)联接,可与MIS系统交换数据

二次自动化系统设备一体化

统一设计、统一维护性强

面向对象设计

高效、直观的可视化顺控流程

智能化的报警处理

先进的现场总线技术

支持各主流通信规约,与其它系统无缝连接

 

系统性能指标

1 环境相容性

 

基于LK的水电厂计算机监控系统设备能适应水电站的特殊环境。温度、相对湿度、尘埃、振动、冲击、噪音及电磁干扰等指标满足《水电厂计算机监控系统基本技术条件》的要求。

 

2可靠性

 

平均故障间隔时间(MTBF):

主计算机(含磁盘)≥35000h

现地控制单元≥45000h

可利用率:

计算机监控系统可利用率保证 99.9%

可维护性:

设备平均故障排除时间(现场有备件)≤0.5h

 

3 实时性

 

数据采集的实时性:

电气模拟量采集周期 1s

非电气模拟量(不包括温度)采集周期 2s

状态和报警点采集周期 100ms

事件顺序记录点(SOE)分辨率 1ms

LCU采集的变化数据到实时数据库时间 2s

控制响应时间:

LCU接受控制命令响应时间 1s

人机接口响应时间:

调用新画面的响应时间 1s(90%画面)

已显示画面上动态数据刷新时间 1s

操作员命令发出到显示响应时间 2s

报警或事件发生到画面显示发出音响时间 2s

主控层控制功能响应时间:

有功功率联合控制任务执行周期 3~15s

无功功率联合控制任务执行周期 6s~3min

调度系统数据采集和控制响应时间 满足调度要求

双机切换时间:保证实时任务不中断

 

4 安全性

 

操作安全性:

对系统每一功能和操作提供校核;

当操作有误时能自动或手动地被禁止并报警;

自动或手动操作可作存贮记录;

根据需要在人机通信中设操作员控制权口令不低于3级;

按控制层次实现操作闭锁,其优先权顺序为:现地控制单元级>电站级>远方调度级。

通信安全性:

系统设计保证信息中的一个信息量错误不会导致系统关键性故障(使外部设备误动作,或造成系统主要功能的故障或系统作业的故障等);

计算机监控系统与调度系统的远程通信的信息出错控制与通信规约一致;

电站级和现地控制单元级装置的通信包括控制信息时,对响应有效信息或没有响应有效信息有明确的指示。当通信尝试失败时,发送站能自动重发该信息,直到超过重发计数(一般为23次)为止。

当个别通道超过重发极限时,发出适当的警报;

为证实通道正常,定期地通过测试信息检查或通过正常使用进行校核。

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