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专项技术分析报告 专项技术分析报告 信东河二级电站改造工程微机综合自动化应用 兴宁市水电管理处 王国洪 xx年5月6日 信东河二级电站改造工程微机综合自动化应用 兴宁市水电管处王国洪 摘要：信东河水电站计算机监控系统的设计、配置、功能及特点，浅析了微机综合自动化技术在中小型水电站的应用，以实现电站的遥控、遥调、遥信和遥测等远动功能。从而达到电站的少人值守的目的。 关键词：微机综合自动化系统配置监控功能 1前言 二十一世纪是信息时代，随着科学技术的不断进步和自动化程度的日益提高，微机综合自动化在电力生产中得到了广泛的应用。经济还比较落后，科技不甚发达，微机综合自动化技术只在几个大型水电站得到应用，而在中小型水电站的应用受到了制约。也于xx年12月改造微机投运并网发电，而该电站微机综合自动化的应用，经过一年多的运行，已显现出了其优越性，结合该电站的实际情况，现就微机综合自动化在水电站的应用问题作一浅析探讨。2电站概况 罗浮镇位于兴宁市的北部山区,距市区74公里,东江河上游的东部。地处东经11534,北纬2431。北与江西省寻邬县接壤,西及西南与龙川县相接,东南与罗岗镇相邻。设计水头80M,最大水头100M，装机容量为3500KW二级电站1500KW电站总装机容，通过35KV输电线路并入兴宁电网。 3计算机监控系统的配置 3.1电站控制层配置 电站控制层设备设在中央控制室，由主机操作员工作站、通讯工作站、主控制台、语音报警装置、UPS电源等组成。 电站控制层负责协调和管理各现地控制层的工作；收集有关信息并作相应处理和存储；迅速、准确、有效地完成对被控对象的安全监视和控制。操作员可以在主控制室通过人机接口对数据库和画面在线修改，进行人工设定、设置监控状态、修改限值、事故处理指导和恢复操作指导等功能，并可下传至LCU。监控命令输出只有监控主机取得控制权的工作执行，作为另一台工作站只作监测、数据通信而无控制输出，两机可互相跟踪，系统软件根据监控主机的运行和通信、硬件、软件等状态，进行跟踪判别，一旦出现异常，系统自动给出切换信号，由另一台工作站代替主机的工作，同时给出主机故障提示，主机修复启动后，自动监测转到主机并将数据输入，并重新处于监控状态。 3.2现地控制层（LCU）配置 现地控制层分机组LCU和公共LCU两部分，由人机界面终端（液晶触摸屏）、智能I/O控制器、I/O模块、输出继电器、准同期装置、温度测量装置、转速信号测量装置、数字式测量仪表和交直流双供电源等设备组成。 机组LCU监控范围包括水轮机、发电机、进水口主阀和机组附属设备。现地控制层负责对水轮发电机组、电气一次设备及公用设备等实时监控，通过工业以太网络实现各现地控制层与全站控制层连接交换信息，实现现地设备的监控及数据共享。当电站控制层因故退出运行时，现地控制层可以独立运行而不受影响。 微机保护装置、转速、温度巡检、调速器、励磁系统等设备通过现地LCU与以太网联接，实现相应参数的监视和控制。部分没有通讯接口的设备则通过现地控制单元的I/0模块实现设备的控制和状态检测。 3.3通讯网络及设备配置 网络结构形式采用工业以太网，网络通信介质为多模光纤和屏蔽双交电缆线。网络传输采用Modbus协议，网络传输速率为9600Mbit/s，节点数可达340个，网络上的任一节点可以实时向网络上其它节点和网络上发送信息，某一节点故障，自动从网络上退出，不影响网络上的其它节点传输信息。 网络系统完成电站控制层各工作站之间和现地控制层（LCU）的全部数据的传输和各种访1 问请求。其网络协议符合国际标准化组织OSI模型。具有良好的开放性。计算机监控系统不会因任何一个元器件发生故障而引起系统的误操作。网络成熟可靠，符合国际标准。 3.4系统软件配置 (1)系统软件：采用中文版的美国微软WindowsNT软件，具有良好的实时性、稳定性、可靠性，NT系统管理保密性好。用于操作系统，它管理整个计算机系统的所有资源，包括CPU、存储器、外部设备等，提供其它软件与系统资源的接口，是其它软件运行的环境。 (2)应用软件：采用FIX7.0开发软件、3D图形软件和PLC编程软件，用于程序的、编译、软件连接等。具有良好的人机界面和全开放特性。它是可以运行多种通讯协议的监控软件，与网上有不同通讯协议的设备交换数据，其数据库生成、监控画面、控制流程、报表等配置灵活，使用和维护方便。 3.5继电保护系统的配置 采用美国ABB公司生产的微机综合继电保护装置。发电机、变压器和线路保护装置均有8个开关量输入和7个开关量输出，一个用于变化自检的转换接点输出。输入与输出可以逻辑编程用于控制断路器的分合闸或者发信号。 有多种通讯协议可供选择，ABB2000R型微机保护选用ModbusPlus通讯协议，可以通过该协议向系统传送和存储保护内测量记录的数据。 保护的配置整定：对于保护装置的使用，首先要进行配置整定，输入相关参数，保护装置通过这些参数进行保护功能和测量功能的计算，配置整定可以通过前面板的MMI或者ECP软件进行操作。 微机保护装置还有故障录波，故障、运行和操作记录，测量等功能。接入保护装置的输入信号和保护装置内所有数据都有数据可能通过网络接口传送到网络上的其它设备内。4计算机监控的功能 4.1监控画面功能 （1）电气主接线状态画面 画面显示电气主接线所有开关的状态，发电机出口的电气和励磁参数，主变压器高、低压侧的电气参数，35KV线路出口的电气参数，6KV和35KV母线的电气参数，厂用变压器的电气参数，电气主接线上所有开关的分、合闸操作按钮状态。主接线的运行状态和操作均在该画面上进行。当运行参数超出正常范围或开关跳闸时，相应的数值和开关颜色变化，语音设备报警。 （2）机组工艺系统状态画面 画面显示机组及其气、水、油等主要设备的状态参数，主要设备的操作按钮。当气、水、油等参数超出正常范围或设备故障时，相应的数值和设备图形颜色变化，语音设备报警。 （3）监控系统运行状态画面 画面显示监控系统继电保护、PLC和测量装置的工作状态和参数。 （4）电站所有需要监测的各种参数的实时和历史曲线图、棒型图画面。 （5）各种运行和管理报表及表格画面。 （6）电站的平面图、动画等显示。 4.2远动功能 由监控系统的主工作站实现，并留有扩展能力。需要向电力系统调度机关传送和接收数据，实现调度机关对本电站的遥测、遥信、遥控和遥调，实时接收调度命令，向调度机关发送水电站实时运行工况、运行参数等信息。 4.3数据采集和处理功能 （1）电站控制层：自动实时采集和处理各现地控制层及调度系统的数据。主要包括：机组、主变、母线、35KV线路、厂用电、调压井闸门及全厂公用系统的电气模拟量、非电气模拟量、脉冲量、开关量的采集，对这些数据进行处理，包括越限处理、报警处理及事故追忆处理，处理后的数据以一定的格式存入实时数据库，形成实时数据库和历史数据库，以备系统调用和随时查询，并对监视的模拟量、开关量、脉冲量进行统计分析计算（含变位、越限等）作为历史数据存入历史数据库，并作为报表输出的主要数据。当出现异常事件记录和出现事故时，计算机监控系统根据目前的情况自动作出处理。 （2）机组现地层LCU：自动实时采集和处理发电机、水轮机、励磁及调速装置、机组附属设备的电气模拟量、非电气模拟量、脉冲量、开关量，主要设备运行工况诊断处理，并以一定2 的格式存入实时数据库，对各类信息进行数据封装后存放在现地控制单元的存储单元中，并上传电站控制层。 直接采集的信号有： 电气量：发电机定子电压、电流，励磁电流、电压、频率、有功功率、无功功率和功率因数等。 开关量：发电机断路器位置、继电保护电气事故信号、故障分类信号；励磁系统工作方式设置、灭磁开关位置、故障信号；调速器工作方式设置、故障信号；油压装置压力、油位信号；油泵运行方式、设置信号、运行状态信号；机组各温度信号、转速位置信号、导叶开度位置信号、接力器锁锭投切信号、制动闸块位置信号、制动气压位置信号、剪断销剪断信号、油槽油位信号；进水口阀门位置信号、机组冷却水信号；水机保护动作信号等。 脉冲量：发电机有功电能、无功电能等。 通信采集的信号数据有： 机组各部位温度、测温电阻断线及装置故障，以及有关机组轴温温度信号和控制、状态和报警信息。励磁系统、调速器系统、同期系统、发电机及主变和线路微机保护装置的通讯。 4.4综合参数统计、计算与分析功能 计算机监控系统根据实时采集到的数据进行周期、定时或召唤计算与分析，形成计算数据库与历史数据库，帮助运行人员对电厂设备的运行进行全面监视与综合管理，可及时发现故障征兆，提高机组运行的安全性。对现成的计算数据列出作为实时数据处理，存入相应的实时数据库和历史数据库，进行越限报警、启动相关处理程序等操作。 （1）温度量分析计算 LCU周期获得温度测量装置采集的温度数据，进行预处理，并作计算后将数据存入LCU数据库，实现全系统数据共享，可显示、制表打印。 温度最高值、最低值：温度画面的实时值现示和历史曲线现示。温度变化趋势分析：实时和历史变化曲线。温度越限追忆记录：历史变化曲线。正常值与实测值的比较分析：温度画面中温度现示值变色，正常温度为白色、报警温度为红色、停机温度为黄色。 （2）电量累积计算 计算机监控系统对全厂有功电度量、无功电度量进行周期分项分时累加，并存入数据库，供显示并制表打印。 单台发电机的发电有功、无功电量累加。单回送电线路的送电有、无功电量累加。全厂发电机总发电量累加，全厂线路总送电量累加。全厂总厂用电量累加。 （3）设备运行统计计算 对机组、断路器、机组油压装置等重要动力设备，以及间歇运行的辅助设备的运行工况（包括启动次数据、运行时间、间歇时间等）进行统计，对继电保护及自动装置动作情况进行统计。 4.5定值管理功能 计算机监控系统对所有定值作统计，定值修改、变更情况统计，并存入数据库，以备查询。 4.6生产报表功能 计算机监控系统进行电气量参数报表，非电气化量参数报表，温度、日发电量、厂用电量统计报表，生产综合统计报表等。 4.7安全运行监视及事件报警功能 （1）主要设备安全运行实时监视 计算机监控系统可以使运行人员通过主机兼操作员工作站显示器屏幕对全厂主要设备运行状态和运行参数进行实时监视，包括状态变化监视、越限检查、过程监视、历史趋势分析和监控系统异常监视。 越限检查：主要针对主机定子电流、油温、冷却水压力、定子线圈和铁心的温度计及其它被监视参数，检查设备异常状态并发出报警。 过程监视：监视机组开停机条件、开停机进程、状态转换过程的顺序及转换时间等，并上送至电站控制层。监视机组各种运行工况的转换过程所需要的操作步骤，在发生过程阻滞时，显示阻滞原因，并由机组现地控制单元将机组转换到安全状态。（如开机、停机、冷却水状况等） 趋势分析：分析机组运行参数的变化。（如机组轴承温度趋势监视、发电机温度变化趋势3 监视、机组电压和负荷变化、励磁电压和电流变化等） 监控系统异常监视：对机组现地控制单元硬件、软件故障自动监视，报警并上送数据信息给电站控制层。实时监视监控系统本身的工作状况，通信状态等。 （2）事件报警 故障报警记录 计算机监控系统周期性扫描故障信号，故障发生时，立即响应并处理，同时记录故障发生时间（时、分、秒）、动作设备器件名称、事故内容等信息，并显示、打印故障报警语句，发出声光报警信号，按故障发生的先后次序排列，形成故障记录并存入数据库。故障记录表格为故障汇总记录表，可供值班人员查寻，并定时打印，也可召唤打印或显示。 参数越限、复限报警记录 计算机监控系统在设备运行参数超越其限值时，立即报警，越限值恢复正常值时，进行复限提示。参数越、复限时，记录发生时间（时、分、秒）、参数名称、参数值勤等信息，并显示打印故障报警语句，发出音响报警信号，形成全厂参数越看待线记录并存入数据库。事件顺序检测 机组现地LCU自动检测本单元所监视的设备、继电保护和自动装置的动作情况，当发生状态变换时，对于事故信号自动产生中断，检测事件性质、发生时间，并顺序记录，上送电站控制层，计算机监控系统立即响应中为信号，同时记录事故发生时标（时、分、秒、）、动作设备器件名称、事故内容等信息，并显示、打印事故报警语句，发出声光报警信号，按事故发生的先后次序排列，形成事件记录并存入数据，可按设备进行搜索记录。 （3）事故追忆及相关量记录 电站发生事故时，需对事故发生前后的某些重要参数进行追忆记录，以供运行人员事故分析。事故发生时，计算机将按顺序将事故报警信息、事故的名称及这些追忆数据保存于磁盘中，形成历史数据。并自动显示、打印这些数据。事故追忆的重要参数有：线路三相电流和电压（正常值和故障值）；主变的电流和温度（正常值和故障值）；发电机定子三相电流和电压（正常值和故障值）、机组推力轴瓦最高温度等。 （4）机组开、停机过程监视 机组开、停机时（命令发出），计算机监控系统自动推出相应机组的开、停机过程监视画面。画面包括：机组编号、自动/手动标记、开（停）机条件、用流程图表示的开（停）机步骤、每步操作的时间及总时间。实时显示全部开、停机过程中每一步骤及执行情况，并按设备实际动作状态自动改变步序框的颜色，以区分已操作、正在操作、待操作及操作受阻部位。并提示在开、停机过程受阻的受阻部位的原因，进行开环运行指导甚至闭环自动控制操作。 4.8控制、操作与调节功能 根据电厂设备运行的情况和有关计算结果，按预定步骤远方及现地的控制命令对全厂设备的运行进行控制与调节。运行设备控制方式设置，自动/手动控制、远方/现地操作，均可在操作画面中点击实现，有功功率、无功功率调节以及机组开停机的控制操作也可在操作画面中点击实现。控制优先权为：现地控制层单元、电站控制层单元。 可实现设备运行方式设置与转换；机组有功、无功的调节操作；断路器、隔离开关投、切操作；机组开、停机操作及紧急停机操作；机组压油装置和公用设备电动机启停操作；闸门开/闭操作；各种整定值、限制修改操作；报警信号复归。 （1）电站主接线图上的断路器和开关的控制。 主接线图上的断路器和开关的控制通过微机保护的开关量输入和输出实现。在出现故障时，由相应的保护装置动作于跳闸；正常的分合闸操作，既可以在控制屏上通过控制开关操作，也可以通过上位微机用鼠标操作来实现。 （2）机组顺序控制 机组通过各自的现地LCU实现开停机过程顺序控制及水轮机事故保护。机组开停机指令由电站级操作员工作站自动或手动发出，也可在现地触摸屏上执行。 运行人员通过专用操作控制画面，以人机对话方式选择机组号，设置有功功率或无功功率给定值，当运行人员确认后，上位机发出命令，机组LCU执行。可实现机组转速及有功功率调节；机组电压及无功功率调节。 （3）机组开停机过程的控制 机组开机、停机和故障停机过程的自动和手动控制，通过每台发电机组自动屏内的PLC来实现4 西临高速公路改扩建项目LX-M01合同段 （K115+520K130+058.273） 项目技术分析报告 东盟营造工程有限公司 西临高速公路改扩建工程LX-M01标项目经理部 二一四年十一月一日 西临改扩建项目技术分析报告 1项目概况1.1工程简介 临潼（靳家）至西安高速公路改扩建工程LX-M01标，起于西安市临潼区靳家，沿线设临潼立交、岳家服务区、豁口立交，止于西安绕城高速公路方家村枢纽。合同段起止桩号为：K115+520K130+058.273，全长14.538km。本项目结构物较少，以中、小桥和箱涵为主，主线结构物全长632.5米，结构物比例4.35%。 本项目位于陕西关中平原中部，地势平坦，路网发达，村镇人口密集。项目地属大陆性暖温带季风气候，四季冷暖、干湿分明，水资源相对较为丰富。年平均气温13.5，无霜期219天，年降雨量591.8毫米。 2、技术分析2.1路面结构形式 考虑到本项目路面实施的一致性与施工的方便性,拼宽路段三、四车道路面结构采用：4cm细粒式沥青玛蹄脂碎石（SMA-13）+4cm中粒式沥青混凝土(AC-20)+12cm粗粒式沥青碎石（ATB-30）+42cm水泥稳定碎石基层(5%)+21cm水泥稳定碎石底基层(4%)。 路肩路面结构形式：4cm细粒式沥青玛蹄脂碎石（SMA-13）+4cm中粒式沥青混凝土(AC-20)+12cm粗粒式沥青碎石（ATB-30）+42cm水泥稳定碎石基层(5%)+21cm砂砾或8%灰土。 方家枢纽立交路面结构形式：4cm细粒式沥青玛蹄脂碎石（SMA-13）+4cm中粒式沥青混凝土(AC-20)+12cm粗粒式沥青碎石（ATB-30）+42cm水泥稳定碎石基层(5%)+21cm水泥稳定碎石底基层(4%)。 临潼互通立交路面结构形式：4cm细粒式沥青玛蹄脂碎石（SMA-13）+4cm中粒式沥青混凝土(AC-20)+15cm泡沫沥青冷再生柔性基层+36cm水泥稳定碎石基层(5%)+18cm水泥稳定碎石底基层 (4%)。 豁口互通立交路面结构形式：4cm细粒式沥青玛蹄脂碎石（SMA-13）+4cm中粒式沥青混凝土(AC-20)+15cm泡沫沥青冷再生柔性基层+18cm水泥稳定碎石基层(5%)+18cm水泥稳定碎石底基层(4%)。 桥面沥青铺装层结构形式：4cm细粒式沥青玛蹄脂碎石（SMA-13）+4cm中粒式沥青混凝土(AC-20)。 收费广场路面结构形式：26cm铣削型钢纤维混凝土面板+20cm水泥稳定碎石基层（5%）+20cm水泥稳定碎石底基层（4%）。岳家服务区匝道路面结构：26cm普通混凝土面板+20cm水泥稳定碎石基层（5%）+20cm水泥稳定碎石底基层（4%）2.2工程主要特点分析 （1）、本项目为改扩建工程,受一期路基单位进度制约因素较大,沿线有多处断点（主要为路改桥及桥梁拼宽）,交叉施工影响工程进度的整体推进。 （2）、由于本项目设计存在“动态设计”这一特点，在过程中对老路的病害调查和具体的路面拼接方案的确定尤为重要，直接关系到工程量及后续的计量、结算。需及时同设计单位、业主及监理单位沟通联系，追踪施工方案及老路面病害处理方案的确定。 （3）、硬路肩底基层设计和主线车道设计结构形式有所不同，主线底基层为水稳碎石，硬路肩设计为8%灰土垫层或砂砾垫层。施工过程中由于设计形式不一致，直接影响施工连续性，从而制约工程进度。 （4）、由于本项目紧邻西安城区，地处临潼国家级旅游度假区，地方协调难度大，环保及安全文明施工要求高。2.3施工技术及质量控制分析（1）、硬路肩铣刨作业 铣刨前对路面标高复测，依据管理处下发路面拼接方案进行铣刨。铣刨过程中严格按照标高铣刨，对罩面路段必须彻底铣刨，以避免形成薄弱夹层。过程中加强对铣刨宽度、台阶宽度（每层台阶宽度30cm）、厚度及铣刨的检测。 （2）、拼宽路面路基验收及缺陷整修 路基交验过程中加强对弯沉、宽度、高程、横坡等关键性技术指标的控制。如在路基交接后行车等因素造成灰土路床出现松散、起皮等现象，在底基层施工前必须洒水后重新碾压，必要时对严重部位换填处理，以确保施工质量得到有效控制。（3）、水稳基层施工控制 严格原材料质量控制，重点关注0.075通过率，杜绝不合格材料进场。其次冬季基层施工严格控制水泥稳定碎石级配、水泥剂量及含水量，现场施工方面合理组织安排施工，优化碾压设备组合，严格控制压实度。考虑到本项目基层大多数在冬季施工气温较低,养生措施必须到位，采用一层塑料薄膜上面覆盖两层土工布的方式进行保温养生，确保成品质量得到有效控制。（4）、泡沫沥青冷再生基层 本项目临潼立交匝道及豁口立交匝道路面结构层设计不同于主 XX市（州） XX县第一次全国水利普查领导小组办公室 行业能力建设专项普查技术报告 XX县第一次全国水利普查领导小组办公室 二一二年X月X日 目录 1基本情况.1 1.1水利行政管理方式.1 1.1.1乡镇