安家咀水电站计算机监控系统技术方案.doc

安家咀水电站计算机监控保护系统 技术方案 甘肃临洮安家咀水电站甘肃临洮安家咀水电站 3x6000kW3x6000kW SDJK-2000 水电站计算机监控系统水电站计算机监控系统 技术方案书 水水 利利 部部 农农 村村 电电 气气 化化 研研 究究 所所 杭州亚太水电设备成套技术有限公司杭州亚太水电设备成套技术有限公司 2013-04-03 安家咀水电站计算机监控保护系统 技术方案 目目 录录 1、企业介绍 1 2、计算机监控系统设计原则 6 2.1 工程概况 .6 2.2 系统设计原则 .6 2.3 系统设计遵循的规范与标准 .7 3、计算机监控系统配置及结构 8 3.1 总体配置及结构 .8 3.2 系统配置 .9 4、微机保护系统 12 4.1 系统组成 .12 4.2 微机保护系统特点.15 4.3 技术参数.15 5、系统软件 18 5.1 监控系统软件配置.18 5.2 SDJK-2000 监控系统的功能18 5.3 监控系统软件说明.30 6、SDJK-2000 监控系统的实例图片 .36 7、系统设备配置表 39 7.1 系统设备汇总表.39 7.2 系统设备分解表.39 安家嘴水电站计算机监控保护系统 技术方案 杭州亚太水电设备成套技术有限公司1 1、企业介绍 亚洲太平洋地区小水电研究培训中心（简称 HRC）是中华人民共和国和联合国开 发计划署合作，于 1981 年 11 月在杭州成立的多边技术合作项目之一，是亚太地区及 全球范围内的小水电研究、培训、信息及咨询机构。HRC 在中国国内称为水利部水利部农农 村村电电气化研究所气化研究所，是国家水利部直属的事业法人，主要为 800 个小水电为主的农村 电气化县提供规划和咨询服务，是我国小水电国际合作的“窗口” ，享有良好的声誉。 2001 年 12 月，归属南京水利科学院管理。 杭州杭州亚亚太水太水电设备电设备成套技成套技术术有限公司（杭州思有限公司（杭州思绿绿能源科技有限公司）能源科技有限公司）是 水利部农村电气化研究所的主要公司之一，承担国内外新建、改建小水 电项目和泵站方面的微机监控、电视监控、保护、管理和设备测试等业 务。现有职工 82 名，其中各类专业技术人员 66 名（包括教授级高级工 程师 4 名，高级工程师 18 名，工程师 22 名；获博士学位 2 名、硕士学 位 10 名） 。 杭州亚太水电设备成套技术有限公司，有一批知识全面、勇于开拓 的高层次技术人员和先进的仪器设备，借助部属研究所多年积累的丰富 科研与工程实践经验，以适应市场经济要求的团结向上的精神，雄厚的 实力，不懈地努力参与计算机监控产品的研制、开发、生产、引进和销 售等工作，在水电站和泵站综合自动化、电站工业电视系统、电力系统 调度自动化、地方电网信息管理系统、小水轮发电机组微机控制系统、 水轮发电机组效率测试、水轮发电机组技术改造、水电站厂内经济运行、 农村电网线损计算及管理系统等方面取得了令人瞩目的成绩。所进行的 项目中有两项被列为水利部科技基金项目，有四项被列入水利部第一批 “九五”水利科技成果推广计划项目指南 ，树立了在水电站技术改造、 自动化集成、视频监控、电网计算机应用等方面成套技术服务的突出地 位，赢得了良好的声誉，正逐步成为初具规模的高新科技实体。 早在八十年代中期，水利部农村电气化研究所就涉及水电站计算机自动化领域。 通过从国外技术引进，同科研生产单位、高等院校合作，一开始就实现高起点、高规 格，力求在该领域里占据领先地位。近几年，研究所又专门成立了杭州亚太水电设备 成套技术有限公司，以更专业的技术力量，先进的生产检测设备，采用通过 ISO 9000 质量标准体系的厂家生产的技术性能优异的硬件产品，走系统集成道路，让用户 在系统的可靠性和经济性方面都得到满足。通过长期对小水电和泵站项目的研究、开 发、实施和改良，杭州亚太水电设备成套技术有限公司现已拥有多项技术成果和多类 成熟产品，如：SDJK 系列水电站计算机监控和保护系统；DZWX 系列低压机组自动 控制系统；BZJK 系列泵站监控系统等等。其中，小水电站无人值班自动控制系统 安家嘴水电站计算机监控保护系统 技术方案 杭州亚太水电设备成套技术有限公司2 2003 年被评为大禹水利科学技术奖三等奖大禹水利科学技术奖三等奖，水电站低压机组自动控制系统 （DZWX） 、水电站高压机组自动控制系统（SDJK）和泵站监控系统（BZJK）分别通 过浙江省质量技术监督检测研究院的检验。另外杭州亚太水电设备成套技术有限公司 的经营范围还包括：利用超声波技术进行水电站机组原型效率测试；电站视频监控系 统；配套供电企业用电管理信息系统；引进加拿大 Powerbase 水电站无人值班自动控 制保护系统应用于国内电站等。各套系统自从投放市场以来，已在国内浙江、江西、 陕西、甘肃、福建、河北、辽宁、广东、安徽、贵州、海南等省及土耳其、越南、秘 鲁、蒙古等国家的多个电站得到广泛应用。 随着市场经济的快节奏发展和用户对自动化系统的要求不断提高，杭州亚太水电 设备成套技术有限公司更注重与有关科研院所、大专院校密切合作，不断从事产品的 技术改进和新产品的研制开发，跟踪国内外最新技术，努力为国内外用户提供更先进 的技术和最优质的服务。 2000 年后计算机监控系统项目业绩汇总表年后计算机监控系统项目业绩汇总表 序号序号工工 程程 名名 称称建建 设设 规规 模模时间时间备注备注 1浙江淳安铜山一级电站23200kW1999.4-2000.6 2浙江黄岩柔级溪二级电站3630kW1999.5-2001.1 3浙江武义麻阳电站 1500kW+2160 0kW 1999.1-2000.6 4浙江德清对河口电站11600kW2000.4-2001.12 5浙江金华沙畈二级电站25000kW1998.12-1999.12 6浙江嵊州南山电站31600kW2000.5-2001.3 7浙江嵊州艇湖电站3500kW2000.1-2000.12 8陕西榨水县塔尔坪电站2320kW2000.1-2000.12 9四川名山蒙阳110kV 变电站22000kW2000.1-2000.6 10福建安溪县福前后溪电站22500kW2001.1-2001.12 11福建安溪县魁斗东洋电站3400kW2001.1-2002.2 12 浙江杭州将村商住开发区变频排污泵 站 490kW2001.3-2001.6 13浙江省金华县安地水库一级电站41500kW1995.5-2001.12 14福建省宁德白岩水电站技术改造23200kW2001.10.2003.10 15 宁波溪口抽水蓄能电站有限公司小水 电站 12500kW2002.2-2003.12 16浙江泰顺洪溪一级水电站27500kW2001.12-2002.12 17浙江省绍兴市汤蒲水电站21600kW2001.12-2002.3 安家嘴水电站计算机监控保护系统 技术方案 杭州亚太水电设备成套技术有限公司3 序号序号工工 程程 名名 称称建建 设设 规规 模模时间时间备注备注 18义乌市塔下水轮泵站 2320kW+ 1250kW 2002-2004 19金华市白沙驿电厂3320kW2002.7-2002.10 20金华市婺城区西畈电站500kW2002.8-2002.10 21 广东省鹤山市四堡水库信息化建设项 目 320kW+250kW2002-2003 22泰顺仙居溪电站接入洪溪一级线路27500kW2002.9-2002.12 23安徽省石台县六百丈二级水电站2400kW2002.10-2002.12 24贵阳市大塘河水电站计算机1500kW2002.10-2002.12 25 横锦水库新增机组计算机监控系统开 发 24000kW+320k W+1250kW 2003.4-2004.12 26淳安铜山一级、二级电站 23200kW+220 00kW 2003.5-2003.10 27浙江省磐安县三曲里水电站25000kW2003.5-2003.12 28金华莘畈水库电站自 3400kW+2320 kW+160kW 2003.8-2004.12 29安徽省黄山市徽州区宝塔水电站2400kW2003.8-2004.3 30东阳江滨电站4250kW2003.10-2004.12 31浙江义乌乌江橡胶坝工程泵站及船闸2003.7-2004.5 32 农村小水电站自动控制系统应用示范 （重庆云阳） 26300kW2003.7-2005.4 33贵州市岑巩县新兴水电站3630kW2003.12-2004.9 34磐安县三跳水电站22000kW2003.12-2004.3 35金华市山下吴水电站1125kW2003.12-2004.3 36广东省鹤山市鹤山大堤安全监控系统2004.5-2004.12 37安徽省黄山市歙县旭翔水电站2500kW2004.5-2004.9 38 小塔山水库视频监视系统及管理处局 域网系统 2004.3-2004.12 39 浙江省金华市安地水库水库信息化建 设项目（二期） 2004.4-2004.5 40陕西省勉县娘娘滩水电站2500kW2004-6-2004.10 41陕西省勉县板凳堰一级水电站1800kW2004.6-2004.8 42英东水电站1800kW2004.8-2004.10 43贵州思南县双鱼关水电站3500kW2004.9-2005.3 44 义乌市政府采购合同乌江橡胶坝工 程泵站及船闸 2003.10-2004.6 安家嘴水电站计算机监控保护系统 技术方案 杭州亚太水电设备成套技术有限公司4 序号序号工工 程程 名名 称称建建 设设 规规 模模时间时间备注备注 45海南黎母山天河二级水电站2500kW2004.12-2005.6 46宁海县双峰曼湾水电站12000kW2004.11-2005.3 47浙江省杭州市余杭区四岭水库大坝2005.4-2005.10 48杭州余杭区四岭水库信息化建设项目2005.5-2005.12 49土耳其 BASARAN 水电站2300kW2005.6-2005.11 50淳安严家水电站21600kW2005.6-2005.12 51淳安林家坞水电站21250kW2005.7-2006.7 52越南科电电站24500kW2005.8-2006.4 53 浙江省金华市安地水库闸门远程监控 系统建设项目 2005.10-2006.2 54越南低压机组 TC 操作器与监控软件2005.11-2006.2 55鹤山市沙坪水闸2005.6 56斯里兰卡斜击式水轮机设备成套200kW2005.7 57贵州黄平县西堰水电站2630kW2006.1-2006.4 58甘肃英东二级水电站11250kW2005.7-2006.12 59浙江台州望春水电站21250kW2006.4-2007.12 60浙江余杭四岭水库视频会商系统开发2630kW2006.4-2007.12 61秘鲁吉拉电站11950kW2006.4-2007.6 62蒙古11MW 水电站33450+650kW2006.6-2007.6 63四川省金堂县九龙滩灌区自动化设备2006.7-2006.8 64陕西城固县樵坝水电站2500kW2006.9-2007.12 65甘肃金家河水电站4500kW2006.11-2007.12 66江西省樟树坑水电站42500kW2006.7-2008.7 67浙江莘畈水库视频监控系统2007.6-2007.10 68浙江莘畈水库闸门远程监控系统2007.8-2007.12 69浙江莘畈水库大坝安全监测系统2007.4-2007.8 70出口斐济发电机设备250kW2007.5-2007.12 71秘鲁桑迪亚电站11200kW2007.7-2008.5 72土耳其卡卡尼电站24500kW2007.7-2008.1 73土耳其开卡乐电站1250kW2007.6-2007.10 74甘肃油磨滩水电站2630kW2007.10-2007.12 75甘肃兴中水电站32200kW2007.10-2008.6 76浙江金华市九峰水库电站23200kW2007.11-2008.6 安家嘴水电站计算机监控保护系统 技术方案 杭州亚太水电设备成套技术有限公司5 序号序号工工 程程 名名 称称建建 设设 规规 模模时间时间备注备注 77土耳其亚尼兹电站35000kW2007.12-2009.8 78土耳其卡的亚电站32670kW2007.12-2009.5 79曲瓦一级水电站自动控制系统21000kW2008.4-2009.12 80土耳其 AKCAY 电站210MW+5MW2008.5-2009.8 81贵阳市大塘河水电站2200kW2008.5-2009.5 82浙江台州长潭100kW 水电站100kW2008.7-2009.12 83陕西省勉县瓦房沟水电站3630kW2008.12-2009.10 84金华安地水库二级电站2400kW2008.12-2009.12 85 云阳县咸盛电站前池闸门远程监控系 统 26300kW2009.1-2009.4 86土耳其甘然水电站220MW2009.2-2010.10 87 金华市九峰水库电站小机组自动控制 系统 400kW2009.2-2009.12 88甘肃省临洮县瑞龙水电站工程43200kW2009.4-2010.12 89安徽黄山苏坑水电站2500kW2009.4-2009.8 90金华市沙畈二级电站改造22500kW2009.5-2009.8 91甘肃省岷县祥云电站机组34000kW2009.6-2010.12 92土耳其莫拉特一级二级电站 38410kW+334 16kW 2009.11-2011.2 93金华市金兰水库东畈电站2160kW2009.10-2010.4 94四川省石棉县甘池沟电站400kW2009.10-2009.11 95安徽休宁五明电站2*400kW 2400kW2010.3-2011.9 96阿塞拜疆 Chichekli 电站31000kW2010.4-2011.12 97 巴基斯坦 HILLONRANGAR- IHALMAT 电站 2160kW+2320 kW+2320kW 2010.5-2010.12 98亚美尼亚 GETIK 电站22000+1600kW2010.3 99淳安县木瓜水库电站22500kW2010.8-2010.10 100承德双洞子电站2400kW2010.8-2013.8 101土耳其 OSMANCIK 电站24850kW2010.8-2012.8 102土耳其 KALE 电站311.7MW2010.8-2012.10 103 宁德白岩水电站工控机及通信系统改 造 23200kW2010.8-2010.10 104土耳其 BINEK 电站设备成套22800kW2010.10-2012.10 105金华沙畈一级水电站25000kW2011.2-2011.10 安家嘴水电站计算机监控保护系统 技术方案 杭州亚太水电设备成套技术有限公司6 序号序号工工 程程 名名 称称建建 设设 规规 模模时间时间备注备注 106陕西勉县春江水电站3630kW2011.4-2011.9 安家嘴水电站计算机监控保护系统 技术方案 杭州亚太水电设备成套技术有限公司7 2、计算机监控系统设计原则 2.12.1 工程概况工程概况 水电站装设 3 台水轮发电机组，容量为 36000kW，发电机出口电压为 6.3kV， 二台主变，二机一变及一机一变接线方式，一回 35kV 出线。 电站按照“无人值班” （少人值守）原则设计，根据计算机监控为主，常规监控 为辅的原则。采用分层分布式结构的 SDJK-2000 水电站计算机监控系统。 2.22.2 系统设计原则系统设计原则 （1）采用最新的计算机硬件、软件及网络技术，全站按全计算机监控进行总体 设计和系统配置，达到最近国内同类型水电站计算机监控系统先进水平，系统投入运 行后，使全站运行管理达到“无人值班（少人值守） ” 。监控系统采用计算机监控为主， 简易常规控制设备为辅的配置方式。 （2）系统高度可靠，各项技术性能指标均能达到部颁 DL/T578-95水电站计算 机监控系统基本技术条件及 DL/T5065-1996水力发电厂计算机监控系统设计技术 规定的要求，从部件、单机和系统多层次保证高可靠性要求，同时兼顾经济性、实 用性的要求。正常情况下，计算机监控系统保证电站稳定运行下实现自动控制。操作 人员只要校验运行条件和进行某些关键的操作。在通信通道故障或上位机失控时， LCU 可用现场自动方式独立工作维持机组正常运行，或在手动方式下，直接通过 LCU 屏上的控制开关或控制面板进行集中控制，完成机组起、停，有功，无功调整及 35kV 开关设备的操作。正常时，计算机监控系统接受电站所需的功率信号、母线电 压信号、频率信号和调度中心要求的旋转备用信号，在线自动控制发电机的负荷/频率 和电压/无功，满足电站调峰、进相的要求。 （3）系统配置和设备选型符合计算机发展迅速的特点，硬件、软件采用模块化、 结构化的设计，便于硬件设备的扩充，功能的增加和系统规模的扩展。 （4）系统设计具有先进性，具有开放、标准的现场总线接口能力。 （5）实时性好，抗干扰能力强，适应电站的现场环境。 （6）人机接口功能强，操作控制简洁、方便、灵活。 （7）在保证系统的实时性和可靠性等技术指标的同时，系统可维护性好，保证 较小的 MTTR 指标。 （8）系统结构为分层、全分布、全开放系统，既便于功能和硬件的扩充，又能 充分保护应用资源和投资，分布式数据库及软件模块化、结构化设计，使系统能适应 功能的增加和规模的扩充，并能自诊断。 （9）监控系统具有与电力调度系统等通讯接口，根据相应通讯规约进行数据通 信。监控系统还通过网络或串口通讯实现与水情测报和工业电视系统通讯，实现系统 安家嘴水电站计算机监控保护系统 技术方案 杭州亚太水电设备成套技术有限公司8 联动。 2.32.3 系统设计遵循的规范与标准系统设计遵循的规范与标准 针对计算机监控系统响应的规范和标准如下： DL/T 578-95水电厂计算机监控系统基本技术条件 DL/T 5003-2005电力系统调度自动化设计技术规范 DL/T 5002-2005地区电网调度自动化设计技术规范 GB/T 3453-1994数据通信基本型控制规程 GB/T 3454-1982数据终端(DTE)和数据电路终端设备(DCE 之间的接口定义) IEEE 802.3网络技术标准 DL 476-1992电力系统实时数据通信应用层协议 JB/T 5234-1991工业控制计算机系统验收大纲 JB/T 6514-2002水轮发电机组转速信号装置 DL/T 5081-1997水力发电厂自动化设计规范 DL/T 5065-1996水力发电厂计算机监控系统设计规定 GB/T 7261-2000继电器及装置基本试验方法 SL 229-2000小型水力发电站自动化设计规定 GBJ 63-1990电力装置的电测量仪表装置设计规范 GB/T 2887-2000计算机场地技术条件 GB/T 9361-1988计算机场地安全要求 GB/T 7260.3-2003不间断电源设备(UPS) 第 3 部分:确定性能的方法和试验要求 GB/T 7450-1987电子设备雷击保护导则 针对微机保护系统响应的规范和标准如下： GB 50150-1991电气装置安装工程 电气设备交接试验标准(条文说明) DL/T 723-2000电力系统安全稳定控制技术导则 GB/T 191-2000包装储运标志 DL/T 621-1997交流电气装置的接地 GB 14285-1993继电保护和安全自动装置技术规程 GB 50062-1992电力装置的继电保护和自动装置设计规范(附条文说明) GB/T 14598.3-1993电气继电器 第五部分:电气继电器的绝缘试验 GB/T 7261-2000继电器及装置基本试验方法 DL/T 5147-2001电力系统安全自动装置设计技术规定 DL/T 769-2001电力系统微机继电保护技术导则 安家嘴水电站计算机监控保护系统 技术方案 杭州亚太水电设备成套技术有限公司9 安家嘴水电站计算机监控保护系统 技术方案 杭州亚太水电设备成套技术有限公司10 3、计算机监控系统配置及结构 电站计算机综合自动化系统设计的是采用分层分布式结构的 SDJK-2000 水电站计 算机监控系统，该系统是基于计算机监控技术、网络通讯技术基础上的稳定可靠的系 统，已经成功运行于国内外水电站。系统投入运行后，使全站运行管理达到“无人值 班（少人值守） ”的要求。 上位机与当地控制单元 LCU 之间采用以太网络通讯，构成一个分布式结构的计 算机监控管理系统。 确保监控系统的通讯可靠。各单元采用标准模件，便于维护和功能的扩展，充分 保护用户的投资。 SDJK-2000 系统采用目前国际上广泛应用的工业控制机的硬件平台，运行于具有 多任务 32 位的 Microsoft Windows NT 的操作系统。采用计算机领域先进的组态软件 进行系统设计，软件实现了贴近于工程应用客观对象，并提供给使用者集成环境下的 简便快速生成工具，构造控制系统，以及完成现场调试和维护。本系统具有丰富的人 机界面，提供给运行人员友善的接口，操作既方便又安全，既简单又可靠，既发挥多 窗口的特点，又满足运行人员的习惯。 系统主要硬件设备采用进口原装设备，确保产品的质量。 3.13.1 总体配置及结构总体配置及结构 计算机监控系统的主要监控对象包括：3 套水轮发电机组、2 台主变压器、1 回 35kV 出线、2 台厂用变压器、1 回枢纽线路、技术供水系统、辅助系统及其它。保护 对象包括电站的 3 台发电机、2 台主变压器、1 回 35kV 出线，1 回 6.3kV 枢纽线路、 2 台厂用变压器。 根据电站实际情况，电站计算机监控系统采用开放式分层分布式结构的 SDJK- 2000 型水电站计算机监控系统，监控系统分为 2 个层次，一个层次为电站管理层的上 位机，即主控站工业控制机；另一个层次为面向控制对象的当地控制单元 LCU。上位 机与当地控制单元 LCU 之间采用以太网络通讯，构成一个分布式结构的计算机监控 管理系统。 上位机主要设备有：2 套主机/操作员工作站。 当地控制保护单元共有 6 套，分别如下： 机组设备当地控制单元，1#、2#、3#LCU； 公用设备当地控制单元，4#LCU； 1#、2#、发电机，1#主变保护屏，5#LCU； 3#发电机、2#主变、35kV 线路、6.3kV 枢纽线路、2 台厂用变压器保护屏， 6#LCU。 安家嘴水电站计算机监控保护系统 技术方案 杭州亚太水电设备成套技术有限公司11 3.23.2 系统配置系统配置 3.2.1 操作员工作站 配置 2 套主控机/操作员工作站，操作员工作站供运行值班人员使用，具有图形 显示、运行监视、发操作控制命令、设定与变更工作方式，各图表曲线的生成，事故 故障信号的处理等功能。电厂所有的操作控制和负荷调节，都可以通过鼠标器及键盘 实现；通过大屏幕液晶显示器可以对电厂的生产、设备运行作实时监视，并取得所需 的各种信息。 电站主控机负责全厂自动化运行及管理。即完成全厂历史数据存档、归类、检索 和管理，在线及离线计算功能，各图表、曲线的生成，事故故障信号的分析处理，运 行报表生成与打印，作为运行人员与计算机监控系统的人机接口，完成实时监视、控 制和报警。完成全厂经济运行管理，自动发电控制 (AGC)，自动电压控制 (AVC)。 主控机同时供运行值班人员使用，具有图形显示、全厂运行监视和操作功能、发 操作控制命令、作定值修改、设定与变更工作方式等功能。全厂所有的操作控制都可 以通过鼠标器及键盘实现；通过 LED 显示器可以对全厂的生产、设备运行作实时监 视，并取得所需的各种信息。 主控机具有与 ISA/PCI 总线兼容的扩展槽，具备 Microsoft Windows NT 开发环境， 通过网络功能插件能方便地组成网络，并留有通讯口，便于建立通讯服务器，实现与 其它系统的通讯。上位机系统具有抗高温、低温、振动、电磁干扰以及防尘功能，具 有完善的自诊断功能，具有连续运行功能。 主控站工业控制机把每一台下位机看作是外部设备，通过驱动程序和这些外部设 备交换数据，包括采集数据和发送数据/指令。每一个驱动程序都是一个 COM 对象， 这种方式使通讯程序和上位机主控软件构成一个完整的系统，既保证了运行系统的高 效率，也使系统能够达到很大的规模。 主控机采用美国 DELL 计算机： 7010MT CPU G645 内存：2GB（DDR） 硬盘容量：320GB DVD-RAM 光盘刻录机 标准键盘、电源线等 AGP 64M 图形卡 SAMSUNG 22”彩色液晶监视器(16801050) RS232 串行口，六个 USB 接口，一个并行口。 网络通讯卡等配件 声卡 安家嘴水电站计算机监控保护系统 技术方案 杭州亚太水电设备成套技术有限公司12 音箱 平均无故障工作时间 (MTBF)50,000 小时； 环境相对湿度95%； 工作温度为-10+50； 环境相对湿度90%； 电源电压180VAC-260VAC 50Hz； 海拔高度1000m； 耐振能力水平加速度 0.25G，垂直加速度 0.13G，水平、垂直加速度同时作用。 3.2.2 现地控制单元 LCU 机组的现地控制单元 LCU，由日本三菱 FX3U 系列 PLC、智能交流电参数测量仪、 转速信号装置、自动同期装置、交直流电源变换装置、出口中间继电器等组成。PLC 完成机组的顺序控制、监视、调节功能，完成数据的采集及数据预处理功能。在与主 控站工控机脱离联系时，通过操作开关能独立工作。并完成与调速器、励磁系统、发 电机微机保护装置等数据通讯。 3.2.2.1 机组现地控制单元 LCU 3 套 当 PLC 与主机/操作员工作站脱离联系时仍然能实现对机组进行必要的监视和控 制功能，这些功能包括机组的开、停操作；有功、无功负荷增、减；机组运行状态及 参数的监视，而当其与主机/操作员工作站恢复联系后又能自动地服从上位机系统的控 制和管理。 （1 1）可编程序控制器）可编程序控制器 PLCPLC 机组当地控制单元中的可编程序控制器(PLC)为采用日本三菱 FX 系列，带“看门 狗”。当地单元的人机界面采用触摸屏的方式，且触摸屏与 PLC 通过通讯口连接。 I/O 输入点数 88 点； I/0 输出点数 40 点； A/D 转换为 8 路； 基本指令执行速度高达 0.2s/步； 平均无故障工作时间(MTBF)100,000 小时； 环境温度为-5-55； 环境相对湿度90%； 允许停电时间为 20ms； 通讯速率最大达 19.2Kbit/s，并可通过开关选择为 RS-232C 方式或 RS-485 方式， 与调速器、励磁系统、温度巡检仪进行通讯。 出口中间继电器采用欧姆龙进口产品，屏柜端子预留 20%。 （2 2）智能交流电参数测量仪）智能交流电参数测量仪 PM130PM130 安家嘴水电站计算机监控保护系统 技术方案 杭州亚太水电设备成套技术有限公司13 PM130 为美国 SANTEC 公司的产品。采用 16 位 CPU，1 个高亮度显示窗口同时 显示 3 个交流参数，密封薄膜键进行功能设定及测量参数切换。提供变送器交流电参 数测量仪的电流、电压、有功、无功转化成 420mA 输入 PLC。 当地单元 LCU 采用的智能交流电参数测量仪带当地显示，可测量回路中 V、A、W、Var、PF、Wh、Varh、Hz 等所有交流量。 选择性配置 RS-485 通讯方式，MODBUS RTU 协议； 测量精度：电压电流： 0.2 级；频率：0.01Hz；其他 0.5 级； 最大输入电压：线电压 400Vac，适用于三相三线和三相四线配线。 （3 3）转速信号装置）转速信号装置 每个机组 LCU 各配一套转速信号装置,测速装置由电子式残压测频（HRC-Z8）完 成。 （4 4）防雷与抗干扰）防雷与抗干扰 考虑到山区雷击与电站各种干扰，在电站监控系统中所有智能设备的通信口采用 自行研制的防雷与防过电压装置（BL-1） 。 （5 5）微机自动准同期装置）微机自动准同期装置 电站每台机组各配一个微机自动准同期装置。型号为 HRC-Syn。 微机自动准同期装置采用现代控制理论对合闸相角差进行预测控制，对被同期对 象的电压、频率进行变参数调节，提高了同期精度，同时提高了并网速度。装置的所 有参数全部采用数字式整定，自动校准零点和线性，便于装置的运行和维护。 额定辅助电压DC220V 额定交流电压AC100V 频率范围45Hz-65Hz 环境温度0-40 环境湿度5%-90% 大气压力80KPa-110Kpa 同时配置手动同期装置装置一套(包括：整步表、同期继电器、合闸把手等)。 3.2.2.2 公用现地控制单元 LCU 1 套 （1 1）可编程序控制器）可编程序控制器 PLCPLC 公用当地控制单元中的可编程序控制器(PLC)为采用日本三菱 FX 系列，带“看门 狗”。当地单元的人机界面采用触摸屏的方式，且触摸屏与 PLC 通过通讯口连接。 I/O 输入点数 88 点； I/0 输出点数 40 点； A/D 转换为 8 路； 安家嘴水电站计算机监控保护系统 技术方案 杭州亚太水电设备成套技术有限公司14 基本指令执行速度高达 0.2s/步； 平均无故障工作时间(MTBF)100,000 小时； 环境温度为-5-55； 环境相对湿度90%； 允许停电时间为 20ms； 通讯速率最大达 19.2Kbit/s，并可通过开关选择为 RS-232C 方式或 RS-485 方式， 与线路保护装置、直流系统、其他仪表等进行通讯。 （2 2）防雷与抗干扰）防雷与抗干扰 考虑到山区雷击与电站各种干扰，在电站监控系统中所有智能设备的通信口采用 自行研制的防雷与防过电压装置（BL-1） 。 4、微机保护系统 4.14.1 系统组成系统组成 微机保护系统的主要监控保护对象包括：3 套水轮发电机、2 台主变压器、35kV 线路、6.3kV 至枢纽线路、2 台厂用变压器保护。保护选用上海南自的 SNP-3000 型微 机保护测控装置，装设在 1#、2#发电机、1#主变压器保护屏，及 3#发电机、2#主变 压器及线路、厂变保护屏内。 SNP-3000 系列水电站微机综合自动化监控系统适应于中小型水电站的自动监测、 控制和保护，采用分层分布式结构，模块化设计。符合水力发电厂计算机监控系统 设计规定DL/T 5065-1996、 水电厂计算机监控系统基本技术条件DL/T 578- 95继电保护和安全自动装置技术规程 。 装置将采集到的各种信息通过通讯网络上送给微机监控系统、同时微机监控系统 把接受到的各种信息显示在界面上或打印出来；微机监控系统把各种命令通过通讯总 线也传送到所对应的单元中。控制设备层以站内一次设备为通讯对象，面向对象，综 合分析变电站对信息的采集、处理及控制要求，分布式配置小型化、高可靠性的测控 和微机保护单元。各单元相对独立，通过以太网进行网络联络，实现变电站层设备通 讯，完成变电站综合自动化。 保护装置能适应电站的工作环境，对环境温度、相对湿度、尘埃、震动、冲击、 噪音和电磁干扰诸多方面满足有关国际标准和中国国家标准的要求。 4.1.1 机组微机保护系统 各微机保护装置直接作用于断路器跳闸，各保护状态量分别有接点信号输出给 PLC；保护装置可与微机监控系统当地控制单元通信，通信规约采用 Modbus 的 RTU 规 约。 安家嘴水电站计算机监控保护系统 技术方案 杭州亚太水电设备成套技术有限公司15 保护装置能适应电站的工作环境，对环境温度、相对湿度、尘埃、震动、冲击、 噪音和电磁干扰诸多方面满足有关国际标准和中国国家标准的要求。 控制、保护及测量装置的可靠性采用平均无故障工作时间（MTBF）来反映，装 置的 MTBF30000 小时，设备可利用率99.9%。 （1）纵差保护 差动保护作为发电机定子绕阻的相间短路故障的主保护。差动保护继电器采用 比率制动及循环闭锁原理并采用负序电压解除循环闭锁。为防止TA 断线差动保护 误动，差动保护任一相电流互感器断线，均应能闭锁保护。差动TA 断线功能应设 置开关，使其能投能退。发变组差动瞬时动作于全停。 （2）复合电压起动过流保护（带记忆） 复合电压过流保护作为发电机短路时励磁变压器原方电压降低而产生故障电流的 保护。保护由机端的复合电压(低电压或负序电压)和中性点过电流共同构成。采用电 流记忆，设一段延时动作于停机、解列。 （3）过电压保护 定子过电压保护作为发电机的异常过电压保护。过电压保护带时限动作于解列灭 磁。 （4）发电机励磁回路一点接地保护 采用叠加直流原理的转子一点接地判据构成，经延时动作于信号。 （5）发电机定子接地保护 发电机定子接地保护作为发电机定子绕组单相接地故障保护。保护由反应发电机 机端和中性点的三次谐波电压定子接地判据与反应发电机机端零序电压的定子接地 同构成 100%定子接地保护。反应三次谐波电压的定子接地动作于信号。反应发电机 机端零序电压的定子接地保护延时动作于发信号。保护应设置TV 短线闭锁功能。 （6）发电机失磁 发电机失磁保护作为发电机励磁电流异常下降或完全消失的失磁故障保护。发电 机失磁保护由发电机定子阻抗判据系统母线低电压判据及闭锁元件共同组成，并具备 TV 断线闭锁功能，TV 断线发信号。外部短路、系统振荡失磁保护不应误动。具体配 置如下： 满足定子阻抗静稳判据，转子电压低于允许值，母线电压不低于允许值，带 时限 t1 动作于切换励磁或减出力并发信号，带时限 t2 动作于程序跳闸并发信号。 满足定子阻抗静稳判据，转子电压低于允许值，母线电压低于允许值，经延 时动作于程序跳闸并发信号。 （7）发电机定子绕组过负荷保护 保护延时动作于信号。 安家嘴水电站计算机监控保护系统 技术方案 杭州亚太水电设备成套技术有限公司16 （8）PT、CT 断线告警 （9）保护事件报告 （10）通讯功能 （11）断路器操作箱 4.1.2 主变压器保护 变压器差动保护装置型号为 SNP-3322，其包含如下功能： 差动速断保护 比率差动保护 二次谐波制动的差动保护 CT 断线报警及闭锁差动 非电量保护 差流越限告警 变压器低后备保护装置型号为 SNP-3323，其包含如下功能： 二段式复合电压闭锁过流保护 限时速断保护 过负荷告警 过负荷启动通风 PT 断线、PT 失压告警 母线接地告警 变压器高后备保护装置型号为 SNP-3324，其包含如下功能： 二段式复合电压闭锁方向过流保护（限时速断，过流） 三段式零序电压闭锁方向零序过流保护 过负荷告警 间隙零序 零序过电压 过负荷启动通风 PT 断线、PT 失压告警 母线接地告警 4.1.3 线路保护 35KV 线路保护装置型号为 SNP-3313，其包含如下功能： 三段式方向过流保护 零序过电流保护 过负荷保护 低周解列 安家嘴水电站计算机监控保护系统 技术方案 杭州亚太水电设备成套技术有限公司17 高周解列 欠压解列 过压解列 单相接地保护 P，Q，Cos,有功电度，无功电度采集 4.1.4 厂用变压器保护 厂用变压器保护装置型号为 SNP-3323，其包含如下功能： 二段式复合电压闭锁过流保护 限时速断保护 过负荷告警 过负荷启动通风 PT 断线、PT 失压告警 4.24.2 微机保护系统特点微机保护系统特点 汉字显示：装置通过液晶采用汉字直接显示电流、电压、功率等所需的电气量， 并且将保护动作的各种信息显示在液晶屏幕上。 采样分流：保护和测控具有独立的采样回路，既保证了测量的监测精度、又保证 了保护的抗饱和性能。 软件开放：通过软件编辑的菜单，可查寻所采集的各种电气量，还可检查出线路 的运行状态，并可通过“开入开出”菜单中的继电器测试中对保护出口查对。 信息贮备：具有记录最新不低于 60 条事件信息，并具有断电保持功能。 自保功能：每个断路器对应一个操作回路，紧急时可直接对开关进行操作；另外， 装置具有断路器跳合、闸线圈保护功能，避免因机械拒动而烧毁断路器线圈。 抗扰性能：单元机箱均采用密闭式，内部双层屏蔽，减少了电磁对装置的干扰。 装置采用全悬浮式设计结构，CPU 采用 4 层板件，能十分有效的防止尖端脉冲的冲击 及浪涌的干扰，特别对于雷击具有很好的保护作用。 运行可靠：完善的自检体系，硬件检测直到继电器跳闸出口，均采用进口可靠的 元器件；在提高系统的稳定运行下，来实现变电站无人值班。 设计灵活：根据现场情况，可设计成集中组屏式，也可分散安装于开关柜上。 故障录波：保护对故障情况下为系统分析提供了方便。 通用性强：装置的工作及操作电源交、直流通用，不会因为直流系统出现故障而 停止工作及保护。 控制闭锁：保护装置可实现就地、现场、遥控、及调度的四者控制，且相互闭锁。 安家嘴水电站计算机监控保护系统 技术方案 杭州亚太水电设备成套技术有限公司18 4.34.3 技术参数技术参数 4.3.1 装置额定数据 交流电流： 5A 或 1A 交流电压： 100V 或 100 V （220V 的定货时需要注明） 直流电压： 220V 或 110V，允许偏差：20 15 频 率： 50Hz 4.3.2 装置功耗： 交流电流回路：In5A 时每相不大于 0.5VA In1A 时每相不大于 0.3VA 交流电压回路：每相不大于 0.5VA 直流电源回路：正常工作时，不大于 10W； 保护动作时，不大于 15W。 4.3.3 测量元件精度：刻度误差：不大于1 测量电流：0.2 级； 母线电压：0.2 级； 输出精度：0.2 级； 频 率： 0.01HZ； P、Q、COS：0.5 级； 通讯分辨率：不大于 1ms； 通讯速率：300；600；1200；2400；4800；9600；19200 可调； GPS 对时精度：不大于 1ms； 4.3.4 环境条件： 正常工作温度范围：-2055 极限工作温度范围：-3070 贮存温度：-40+70 相对湿度：不大于 95，不凝露。 地震烈度：8 度 水平加速度：0.2g 垂直加速度：0.15g 大气压力：60Kpa 110Kpa 防护等级：IP32 级 海拔高度：4000 米 4.3.5 抗干扰性能： 脉冲干扰：符合 IEC255-22-5，GB/T15145-94 安家嘴水电站计算机监控保护系统 技术方案 杭州亚太水电设备成套技术有限公司19 快速瞬变干扰：装置能承受 IEC255-22-4 标准规定的 IV 级（4KV）快速瞬变干扰 试验。 静电放电：装置承受 IEC255-22-2 标准规定的 IV 级（空间放电 15KV，接触放电 8KV）静电放电试验。 冲击电压：各输入、输出端子分别对地, 交流回路和直流回路之间，交流电流回 路和交流电压回路之间，能承受 5KV（峰值）的标准雷电波冲击检验。 机械性能：正常条件：通过I 级振动响应、冲击响应检验。 运输条件：通过I 级振动耐久、冲击耐久及碰撞检验。 4.3.6 绝缘耐压标准满足部标 DL478 和 IEC-255-4。 4.3.7 保护、测量范围： 测量电流：0.1In1.2In； 保护电流：0.1In20In； 零序电流：0.1In20In 电 压：0.1V120V 频 率：48.0052.00H 4.3.8 返回系数 电流元件：0.95； 过电压：0.95；低电压：1.05。 4.3.9 整组动作时间（1.2 倍动作量） 瞬时段不大于 20ms。 过流段不大于 25ms。 4.3.10 整定范围及误差 电流整定范围：0.01In 20In，误差2% 电压整定范围：0 120V， 误差2% 整定步长：0.01In 时间整定范围：0 100S，误差2% 整定步长：0.01S 4.3.11 交流回路的过载能力： 1)交流电压：连续工作 1.2Un 2)交流电流：持续工作 2In；10In 时可持续 10s ； 40In 时可持续 1s。 4.3.12 直流电源：80% 115% 额定电压，连续工作； 4.3.13 接点容量： 跳闸、合闸线圈出口：0.5 至 5A 自适应； 跳闸、合闸出口：DC220V 5A 继电器最大出口：10A 信号出口：DC220V 5A 安家嘴水电站计算机监控保护系统 技术方案 杭州亚太水电设备成套技术有限公司20 5、系统软件 5.15.1 监控系统软件配置监控系统软件配置 5.1.1 软件 （1） 操纵系统及开发平台为微软公司 WINDOWS XP 中文版。 （2） 图形生成、数据库管理、动态连接、实时报警等功能软件。 （3）多媒体语言、图形开发工具。 （4）各种硬件接口支持软件。 （5）电站自动控制、调节及智能管理方面的应用软件（包括上位机与 PLC） 。 （6 6）通信软件、自诊断自恢复软件 5.1.2 软件说明 本系统采用目前国际上广泛应用的工业控制机的硬件平台，运行于具有多任务 32 位的