三里坪水电站计算机监控系统调试措施.pdf

第 4 3卷 第6期 2 0 1 2年 3 月 人 民 长 江 Ya n g t z e Riv e r VoI 4 3 NO 6 M a r 2 01 2 文章编号 ： 1 0 0 1 4 1 7 9 ( 2 0 1 2 ) 0 6 0 0 9 0 0 3 三里坪水电站计算机监控系统调试措施 郭 荣 浩， 宋 时 峰 ， 孟 德 学 ( 湖北能源集团 房县 水利水 电发展有 限公 司， 湖北 房县 4 4 2 1 0 0 ) 摘 要 ： 三里坪水 电站计算机监控 系统与 国内大型水电站计算机监控 系统相比， 虽然结构 简单且设备较 少， 但也 能完整体现 出基 于可编程逻辑控制 器的计算机监控 系统 的功能和特 点。介 绍 了三里坪 水电站计算机监 控 系 统的基本组成和功能 ， 以及在施工过程 中的调试项 目和调试过程 ； 探讨 了合理规范的调试方法 ， 分析提 出了调 试过程 中出现的问题 以及 可行的解决方案。可供 同类工程 参考 。 关键词 ： 计算机监控 系统 ；系统调试 ；运行监控 ；三里坪水 电站 中图法分类号 ： T P 3 9 l 文献标志码 ： A 三 里 坪 水 电站 是 汉 江南 河 流 域 梯 级 开 发 的第 5 级 。工 程 以防洪 、 发 电为主 ， 兼 有灌 溉 、 水 库养 殖 、 库 区 航运等综合利用功能 ， 水库库容 4 9 9亿 m ， 电站总装 机容量为 23 5 M W， 年发电量 1 8 3亿 k W h ， 年发 电利用小时数为 2 6 2 0 h ， 保证 出力 1 2 4万 k W， 具有 季调 节性 能 。电站采用 1 1 0 k V一 级 电压 接人 系统 ， 主 接线 方式 为单母 线 接 线 ， 出线 为 1回。 厂房 为 引 水 式 地下 厂 房 ， 2台机 组 共 用 1条 压力 引 水 钢 管 。计 算 机 监控 采用 南京 南瑞集 团公 司生 产 的 S S J 一 3 0 0 0监 控 系 统 ， 分 为厂站控 制 级 及 现地 控 制 级 两层 。厂站 控 制 级 设备 包括 ： 主 机 兼 操作 员 工 作 站 ( 2台 ) 、 工程 师 培 训 工作站( 1台) 、 网关工作站( 2台) 、 厂 内通信工作站 ( 1 台 ) 、 报 表及 电话语 音 报 警 工 作 站 ( 1台 ) 、 G P S时钟 装 置 ( G P S与北 斗 各 l 套 ) 、 网 络设 备 、 打 印机 、 U P S等 。 现地控制级设备包括 ： 机组现地控制单元 ( 1号机组 L C U与 2号机 组 L C U) 、 1 1 0 k V开 关 站 现 地控 制 单 元 ( 1套) 、 公用设备现地控制单元 ( 1套) 。 本 文介 绍三 里坪 电站计 算机 监控 系统 的功 能与组 成 、 调试项 目及调试过程 ； 探讨合理规范 的调试方法 ； 总结调试过程中出现的问题 ， 寻求可行的解决方案。 1 系统功能 ( 1 )数据采集与处理。这部分功能包括对实时数 据的采集 、 进行必要的变换和预处理， 并以一定的格式 存 人数据 库 ， 完成 对 机组 的监 视 和 控制 。通 常按 照 被 测值性质 的不同把它们分 为模拟量 、 开关量 ( 开关量 包 括 中断型 开关量 和非 中 断型 开 关量 两 种 ) 、 脉 冲量 、 数据相关量 、 计算量等 ， 其采集及处理方法各有特点。 ( 2 )运行安 全监 视 。电站运行 安 全方 面的 监视涉 及 正 常工 况 、 异 常 工 况 和 紧 急 状 况 ， 监 视 的 内容 包 括 越 、 复限 ， 故障及事故 ， 异常趋势 等。计算机监控系统 还 必须 为运行 人员 对全 场 各 主 、 辅 助设 备 的运 行 状 态 进行 实时 监视 提供手 段和 工具 。 ( 3 )设备 操作 监视 。包括 ： 对 开 、 停 机过程 中每 步 骤 的执 行情 况进行 监视 ， 反 映 出开 、 停 机过程 受 阻时 的部位及其原因 ， 并进行分步执行或闭环控制等 ； 开关 设备操作监视 ， 当要进行倒闸操作时， 计算机监控系统 根 据全 厂 当前 的运 行 状 态及 开 关 闭锁 条件 ， 判 断该 设 备在当前是否允许操作并 自动执行操作指令 ； 辅助设 备控制及操作统计 ， 辅助设备一般采用“ 直接控制” 或 “ 干 预控制 ” ， 计算 机监 控 系统 根据 辅 助 设备 的不 同性 质 ， 选 择不 同 的控 制方 式 ， 并 对操 作进 行记 录 。 ( 4 )控制 权限 。 设备 的操 作 权 一 般 分 为 远方 、 中 控 室及现地 三级 。三 里坪 水 电站暂 时只有 两级 即 现地 级 与 中控 室级 ， 因为 每 级 之 间 的控 制 环 节一 旦 出现 故 障 ， 监控系统应保证现地控制具有优先权。当处于远 方控制时， 一旦发生事故或由于其他原因需人 为干预 时 ， 控制权 自动地 切 换 到 电 厂端 ， 以 便 事 故 的 及 时 处 收 稿 日期 ： 2 01 20 11 1 作者简介 ： 郭荣浩 ， 男， 助理工程师 ， 主要从事计算机监控 系统的运行维护工作。Em a i l： 6 4 6 3 7 0 9 6 0 q q co i n 第 6期 郭荣 浩 ， 等 ： 三里坪水 电站计 算机 监控系统调试措施 9 1 理 。 在控制权设定 时， 必须 能够保证对厂站控制级设 备进行控制权限的设定 ， 以免操作出错或冲突 ， 并根据 系统管理员 、 维护人员、 运行人员 的责任 ， 对监控系统 的掌握 及 熟练 程度 给 予 一 定 的 权 限 ， 确 保 计 算 机 监 控 系统 的安 全 。 ( 5 )A G C与 A V C功 能 。可 全 面 实 现 电站 发 电的 自动控制 ， 它与电力 系统 A G C有 密切关 系， 并在给定 的方式 和 参数 下 自主 运行 。A V C即 自动 电压 控制 ， 其 实现的主要功能是按照调度要求 ， 随时维持母线电压 在 一 给定 的 范 围 之 内。通 常 这 是 通 过 调 整 发 电机 励 磁 ， 并 调节 机组 的无 功 功 率 来 实 现 的 ， 同 时 A V C也 实 现机组之间的无功功率分配。三里坪水 电站暂未使用 这 两种 功 能 。 ( 6 )运行 日志 及报 表 。运 行 日志功 能是 用来 记 录 每台机组当 日的运行参数的 ， 运行 13志通常存储 于计 算机硬盘或光盘中， 不需要每天打印， 只在需要查阅时 在屏幕上调用或打印 ； 操作记录功能是对电站中主辅 设备的操作和 自动操作进行记录 ； 其他记录 ， 除操作记 录外还有事故记录 、 故 障记录 、 报警记 录、 保 护动作记 录 、 自诊断记录等 ， 并 由此总汇而成事件一览表 ， 以便 对故障与异常进行分析 。监控系统还会对设定值或参 数进 行 修改 记 录并存 人 数据 库 ， 以备 随 时查询 。 ( 7 )数据通信 。计算机监控系统 内部各设备之间 都存在数据通信问题 ， 其通信的方式和速率 与监控系 统的结构模式有关 ， 合理选择通信方式是监控 系统选 型或设计 的重要 内容之一。外部通信主要对象是上级 调度 所 ， 常是 网调 、 省调或 梯 调 。主要 功 能是上 送各 种 数据和下达调度命令 ， 取代以往的电话联 系或远动装 置。此外还有与电站其他设备 ( 调速 、 励磁 以及振动 、 摆度 测 量 ) 装 置 的通 信等 。 ( 8 )人 机 界 面 。 人 机 界 面 通 常 用 C R T显 示 器 或 L E D显 示 器来 实现 ， 主要 用 于 人 机会 话 ， 操 作 员 、 程 序 员发令 ， C R T屏幕对各 种命 令进行应答 。实现 “ 无人 值 班 、 少 人值 守 ” 。 ( 9 )多媒体功能。将多媒体技术与报警结合 ， 可 实现 语 音报警 及 远方 电话 查 询 、 屏 幕 动画 和实 景显示 。 2 系统调试 计算机监控系统调试周期长 、 涉及面广 、 调试项 目 多 ， 尤 其 是软 件系 统庞 大 ， 需要 校核 所有 逻辑 关 系 。 通常情况下 ， 水电站计算机监控系统调试都需要 经 过 厂 内与现 场 两次 调 试 方 能 投 入 使用 ， 厂 内调试 主 要 目的是 对新 出厂 的监 控 系 统 进 行 初 步试 验 与测 试 ， 以检验设备与软件的可靠性 ， 是判断计算机监控系统 能 否 出厂 的基础 。 现场调试一般是在计算机监控系统监视对象安装 就位 ， 最好是 已完成单体调试后进行 ， 在调试前一定要 熟悉调试对象 ， 对非调试设备隔离做好安全 防护 。调 试过程中严格按 照规 范执行 ， 做 到条理清 晰， 遇事不 急 ， 不漏掉任何一个需要检查测试的项 目。 2 1设备外观检查 调试开始前应对到货设备进行外观检查 ， 检查其 盘柜颜色是否符合合 同规定 的要求 ， 盘柜整体布置与 相应的结构配置图布置是否一致 ， 设备外观应无凹痕 、 划 伤 、 裂缝 、 变形 、 端 子齐 备 ， 走线 槽应 正 确 、 齐 备 ， 铭牌 正 确完 好 ， 配件 齐 全等 ， 并做 好详 细记 录。 2 2 回路检查 根 据 厂家 资料 与设计 院提供 的资 料对 监控 系统 内 部 和外 部接 线进 行 仔 细检 查 ， 在 对外 部 回路 进 行 检 查 时 ， 最好整理出整个监控系统的点表 ， 这对提高工作效 率和防止出错有很大帮助。在检查 的过程 中应按设备 与盘柜为分类逐个进行 ， 确保接线无误 且牢 固可靠 。 检查外接电源电压等级 、 相序是否正确 ， 接地点是否可 靠连接 ， 各回路绝缘 电阻是否符合规程规范。发现设 计与实际设备有出入的地方应及时与设计单位和厂家 沟通 解 决 ， 并 做好 详 细记 录 。 2 3 设 备通 电 按电源 、 电压等级的不 同， 逐项 、 逐步对各设备进 行通 电检查和启动设备 。检查 电源 回路 有无短路现 象 ， 接地是否 良好 ； 检查 L C U D C 2 4 V、 I 0回路是否有 接地现象 ； 检查外部电源的电压等级是否正确 ， 三相电 源相序是否正确 ， 交流电的火 、 零线和直流电的正 、 负 线有 否颠 倒 ； 对 P L C通 电前 ， 建议 解 下 所 有 I O模 件 的 接线 端子 排 ， 现场 核 对 接 线是 否 正确 。整 个 计算 机 监 控系统通 电完毕后进行拷机试验 ， 一般为 7 2 h连续不 间断 ， 观察和核实各元器件与应用软件工作是否 出现 异常 。 同时做 好详 细记 录 。 2 4装置检测 对计 算机 监控 系统 各装 置按 照 规范 规程要 求 进行 检测 ， 主要项 目包括 ： P L C模件检测 、 切换功能检测 、 交 流采样 表 数据 采集 和通 讯 功能检 测 、 触摸 屏功 能检 测 、 交换机检测 、 变送器检测 、 同期装置检测等。保证装置 功能及采集精度满足设计要求。并做好详细记录。 2 5输入 、 输 出接 口调试 根据设计与厂家提供 的资料 ， 对各个输入 、 输出信 号 进行 相应 检查 与 调试 。 开关量检查 ( D I 量与 S O E量 ) 。根据测点定义 ， 9 2 人 民 长 江 模拟被监视设备的实际动作来检测信号 的准确性； 无 法模 拟 的， 以短 接 开路 的方 式产 生信号 变位 ， 观察 L C U与上位 机 的显示 是否 正确 。 A I 量检 查 。对所 有模 拟量 输 入点 ， 在 相 应 变送 器 的输入端加模拟信号 ， 检查 L C U和上位机的显示与记 录等是否正确 ； 同时检查所用变送器 的输入输出信号 范 围是否 与数 据库 定义 一致 。 T I 量检查 。在 温度 量输入电缆的对象端加入模 拟温度信号 ， 检查 L C U和上位机的显示与记录等是否 正确。注意三线制 电阻的电缆芯次序不能交叉。 A C I 量检查 。在相应 交流采集 装置 的输 入端加 C T 、 P T信号， 检查 L C U和上位机的显示与记录等是否 正确 ； 同时检查交采数值乘 以比例系数 的信号范围是 否与数据库定义一致 。 D O量检查。条件 许可时 ， 可 由业主或安装单位 人员主持 ， 对现场设备进行实际控制操作 ， 验证开出回 路及信号输入回路 、 L C U的状态显示及上位机 画面的 显示记录是否正确。条件不允许时 ， 解开对 象侧 电缆 或将对象操作电源切除 ， 用万用表( 或对线灯 ) 检查开 出 回路 ， 应与测 点定 义表 一致 。 A O量 检 查 。从 监 控 系 统 发 出相 应 的模 拟命 令 ， 在 需求设 备 端检测 模拟 量输 出是 否正 确 。 2 6静态与无水试验 在进行此项工作时 ， 应首先做好 防止误开启进水 口闸门或蝶阀， 防止电源误送 ， 对不允许操作 的设备 ， 要防止误动 ， 保证试验安全。准备好试 验所需 的“ 机 组转速” 、 “ 机组电压” 等模拟量信号源和开关量输入 信号源 。 做 好 以上准备 后 ， 分别从 上 位 机及 L C U当地 人 机 接 口启动各控制流程 ， 并按流程需要模拟机组转速 、 机 组 电压及有关开入等反馈信息 ， 以检查流程进展情况 ； 检查顺控流程 、 各种限时等整定值及报警 、 登录的正确 性 ， 各 种控 制 受 阻 时 的流 程 退 出 、 报 警 、 登 录 正 确性 。 试验包括单个设备操作试验 、 机组状态转换试验、 机械 事故停机试 验 、 电气事故停机试 验、 紧急事 故停 机试 验 、 人工命 令试 验等 。 2 7 同期 回路检查 同期 回路检查在整个计算机监控系统调试中占有 重要地位 ， 同期失误将会给机组与电站带来巨大损失。 应分别对 自动 同期 回路 与手 动同期 回路进行详细检 查 ， 以便验证同期装置动作的可靠性 ， 各项设定值 、 P T 电压采样与极性的正确性。在整个检查过程中做好详 细 记录 。 2 8 通讯调试 根据设计要求 ， 需对计算机监控系统内部通讯 ， 计 算机监控系统与其他系统如调速系统 、 励磁系统 、 保护 系统等之间的通讯 ， 计算机监控系统 与调度之间的通 讯 进行 调试 。在整 个 调 试 过程 中 ， 由 于涉 及 的系 统 分 属于不同单位， 通讯协议规约也各不相同， 故通讯调试 时必须 建立 畅通 的 沟 通 渠 道 ， 以便 调试 的 顺 利 进 行 。 调试过程中应做好详细记录。 2 9动态与有水试 验 动态试 验是 考验 计算 机监控 系 统在对 机组 监视 与 控制 时是 否安全 可靠 的重 要一 环 。应将 所有 流程 分别 由上 位机 或 L C U当地 人机 接 口启 动 ， 对 自动启 动 的 流 程应 试验 测试 各种 启动 条 件 下 的 动作 情 况 ， 以 检查 机 组状态的转换 、 机械事故停机 、 电气事 故停机 、 紧急事 故停 机 、 同期 P T极 性 、 相位 、 同期 假 并 列 、 自动 同期 并 网 、 手动 同期并 网。试验 应做 好详 细记 录 。 2 1 0功率调节试验 在进 行调 节试 验时 ， 如果 现场 情况 限制 ， 可 以不 做 全部的各保护闭锁的模拟验证 ， 但 在条件允许 的情况 下要尽量做好各控制保护闭锁 的验证 ， 若实在不具备 条件 ， 一定要 记 录程序 中的各参数 。 主要进 行 的试 验有 ： 负 荷调节 P I D设值 测试 、 有 功 功率调节测试 、 无功功率调节测试 、 负荷调节 P I D 闭 锁保护 测试 。试 验过 程 中应做好 详 细记 录 。 2 1 1 7 2 h连续运行试 验 7 2 h试运行是对水电站进行综合考 验的过程 ， 是 检验 机组 、 水工 建筑 、 电气 设备 制造 与 安装质 量 安全性 与可靠性的重要一环。计算机监控系统作为电站的检 测 、 控制 中心 ， 应在 7 2 h期 问对 上位 机和 L C U的显示 、 报警 、 登录、 打印、 统计等功能正常与否进行详细的检 查 ， 发现缺陷及时处理。试验过程 中应做好详细记录。 3 结 语 目前 ， 计算机监控系统发展 日趋成熟 ， 各种控制设 备的可靠性 、 灵活性不断完善。但不同的电站配置 ， 计 算机监控系统的设计也存在差异 ， 导致不 同用户对监 控系统 的要 求也 有 细 微差 别 。为 了使 调 试 顺 利 进 行 ， 调试人 员在 调试 前应 具备 必要 的专业 知识 和计 算 机应 用知识 ， 提前熟悉产 品， 收集相关资料 ， 编写适合本 电 站 的调 试方 案 、 安 全措 施 、 应急 预案 。相关 人 员都 必须 熟悉 这些 方案 和措施 。在 调试 过程 中 ， 要 加强 与设 计 、 相关 系统 厂家 、 调度 人员之 间的联 系 ， 以保 证 调试 工作 的顺 利进 行 。 ( 编 辑 ： 徐 诗 银 ) ( 下转 第 9 9页 第 6期 胡长华 ， 等 ： 三里坪水 利水 电枢纽安全监测设 计 9 9 S a f e t y mo n it o r in g d e s ig n o f S a n lip in g Hy d r o p o we r P r o j e ct HU Cha n g h ua，YANG Din g h u a ( D e p a r t m e n t o f H y d r a u l ic C o m p l e x D e s i g n ， C h a n g j i a n g I n s t it u t e of S u r v e y ， P l a n n in g ， D e s i g n a n d R e s e a r ch ，Wu h a n 4 3 0 0 1 0 ， C h i n a ) Ab s t r a ct ： Acco r d in g t o t h e s t r u ct u r a l ch a r a ct e r is t i cs a n d g e o lo g i ca l co n d it io n s o f S a n li p i n g Hy d r o p o we r P r o j e ct ，f o l lo wi n g t h e g e n e r a l p r inciple s o f hig h lig h t ing t h e k e y p o in t s，co n s id e r in g a ll r o u n d a s p e ct s，co mpr e h e n s iv e p la nn in g a n d imp le me n t ing in s t e p，t he s a f e t y mo n it o r in g s ch e me is de s ig ne dThe d e s ig n ide a f o cu s in g on d e f o r ma t io n a n d s e e p a g e mo n it o r in g b y le s s a n d we ll e qu ipp e d de v ice s is d e t e r mine dThe o v e r a ll s t r uct u r e is de s ig ne d in t he f o r m o f”o n e who le s y s t e m ， 2 s ub s y s t e ms，t h r e e lin k s a n d t wo le v e ls mo nit o r in g” t o ma s t e r e v o lut io na r y p r o ce s s o f s a f e t y s t a t e t ime ly a n d co r r e ct ly ，a nd pr o vid e r e le v a n t in f o r ma t io n t o t h e o wn e r in t h e pe r io d o f co n s t r u ct io n a n d o p e r a t io n Ke y wo r d s ： s a f e t y mo n i t o r i n g；a u t o ma t io n s y s t e m；mo n i t o r i n g d e s ig n；S a n l ip i n g Hy d r o p o w e r P r o j e ct ( 上接 第 8 s页 ) O p t im iz a t io n d e s ig n o f in s t a lla t io n s che m e o f b r idg e c r a n e o f Sa n lip in g und e r g r o un d po we r h o us e Z HO U J ie ( No 2 E n g i n e e r i n g CO ，L t d，G e z h o u b a G r o u p，C h e n g d u 6 1 0 0 9 1，C h i n a ) Ab s t r a ct： I n t h e in s t a lla t io n o f b ri d ge cr a ne o f Sa nlip in g un d e r g r o u nd po we r h o us e，in t h e lig ht o f t he po we r h o us e e ha r a ct e r is t ics a n d r e f e r r ing t o t h e e x pe r ie n ce J： o m o t h e r p r o j e ct s ，2 in s t a l la t i o n s ch e me s a r e p r e p a r e d：in s t a l la t io n b y t r u ck cr a n e s ；a rra n g in g co rre s po n d in g a ncho r ca ble s a n d liftin g d e v ice s o n t o p a r ch in p o we r ho u s e e xca v a t io n co o r din a t e d b y g r o un d ho is t s Th r o u g h co mpa ri ng a d v a n t a g e a nd d is a d v a n t a g e o f 2 s ch e me s，t he s ch e me o f in s t a lla t io n b y t ruck cr a n e s wa s de t e r min e d Th e d e t a ile d s ch e me o f t r a ns p o r t wa y，ins t a lla t io n s che d u le，ins t a lla t io n o pt imiz a t io n wa s d es ig ne d Th e r e a s o na b le in s t a lla t io n s ch e me g u a r a n t ee d s mo ot h b r idg e cr a ne ins t a lla t io nThe lo a d t e s t o f t h e 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