明山电排站计算机监控系统.docx

农电专栏湖南电力第 26 卷2006 年第 6 期明山电排站计算机监控系统蔡群文1 , 阳汉文2 , 孟梅芳2(1. 湖南益阳市水利水电工程公司, 湖南 益阳 413000;2. 湖南益阳市明山电排站, 湖南 南县 413204)摘 要: 明山电排站自动化系统取消了常规的电气控制, 完全参考 “无人值班、 少人值 守”的要求进行规划设计, 采用先进合理的设备、成熟的技术, 综合利用自动化控制、微 机保护、 图像监视和计算机网络、 通信技术, 建立先进的自动化监视和控制保护系统。关键词: 大型电排站; 监控系统; 图像监控; 保护装置中图分类号: tv 5; tp393 文献标识码: b 文章编号: 100820198 (2006) 06200582031 概 述益阳市明山电排站枢纽工程, 是一个具有防洪、 排涝等功能的综合水利工程。 本电排站选用 6 台 28cj 70 型 卧 式 轴 流 泵, 单 台 装 机 容 量 为1 800 kw , 配套电动机为 tdl 32536- 40 型高压 6 kv 同步电动机, 总装机容量为 10 800 kw 。本工程 监控中心位于明山电排站中控室, 监控整个枢纽设 备运行情况, 包括 6 台泵组、 供水泵系统、 排水泵 系统、 供油系统、 抽真空系统、 防洪闸门和高压配 电系统, 还包括上、 下游水位等水文站点。 本枢纽 工程作为益阳市现代水利设施的样板工程进行设计 改造, 自动化系统取消常规的电气控制, 完全参考 “无人值班、少人值守”的要求进行规划设计, 该工 程由计算机监控子系统、 微机保护系统、 直流系统 和泵站工业电视系统组成。2 计算机监控系统2. 1 系统布置泵站计算机控制子系统采用分层分布式结构, 分为调度层 (包括整个大通湖垸所有排涝泵站的联 合调度和远程监控, 预留接口)、 集控层和现地层。 调度层与集控层通过通信工作站进行通信, 集控层 与现地层通过 100m b 的光纤冗余以太网实现通 信, 拓扑结构为星形结构。 监控系统的各系统采用 开放式的网络结构、 tcp ip 协议, 主要硬件设备 (服务器、工作站、网络设备和 pl c 等) 采用世界著 名厂商产品。监控软件系统采用开放平台, 积木式、组态式的监控软件和标准的、 流行的接口软件和各 种高级应用软件。 计算机监控系统的关键设备采用 冗余配置。明山电排站计算机监控系统根据堤垸内外水位 差或上级调度中心的洪水预报结果, 由集控层的上 位机根据系统的调度模型, 作出机组的调度方案, 或 根据上级命令, 人工输入机组控制命令, 经以太网 将机组的调度命令传递到各现地控制单元。 由现地 控制单元对各台机组进行控制。根据明山电排站现场的情况, 集中控制级采用 2 台主机同时运行, 但任何时刻只有 1 台主用机有 控制命令输出, 另 1 台作为备用机不输出控制命令。 当主用机发生故障时, 自动切换至备用机, 动作命 令改由备用机发出。 操作员工作站预留与大通湖垸 联合调度中心或远程调度中心的通信接口, 连接语 音报警装置。 集中控制级主要实现显示、 打印、 报 警、 人机通信功能及系统自诊断功能。网络设备采用交换机组成 100m bp s 星型以太 网, 在泵站中控室内, 2 台操作员工作站通过网卡与 交换机相连, 同时与模拟屏相连。 网络打印机通过 打印服务器与网络相连。 在各个泵组 l cu 、 公用 l cu 内, pl c 与交换机相连; 微机励磁系统、温度 巡检、电动机微机保护系统直接与机组 pl c 的 io 模块相连, 或通过 r s485 接口, 以m odbu s 协议与 机组 pl c 通信; 主变、站变、线路和母线分段微机 保护装置和直流系统直接与公用l cu 的 io 模块 相连, 或通过 r s485 接口, 以m odbu s 协议与公用 l cu 通信; 高压气机系统和油压系统共用 1 个收稿日期: 2006208201第 26 卷2006 年第 6 期湖南电力农电专栏pl c, 渗漏排水系统和技术供水系统共用 1 个 pl c, 它们以通讯的方式接入公用l cu 。防洪闸门则通过 io 接口直接公用l cu 。在现地控制级主要实现现场数据的采集及处理 和控制功能。每台机组设 1 套美国 ge 公司的 90- 30 型 pl c, 实现数据采集及处理和机组控制功能。 各机组的现地控制装置接受集中控制级的命令, 按 集中控制级的要求, 自动控制本机组的起动或停机, 电动阀的启闭、断路器的分、合, 流量、叶片角度 给定等多种操作, 能监视、显示顺序操作的全过程, 对于程序停滞、 故障点给出报警说明。 对于操作中 的错误或不合法的命令, l cu 拒绝执行。对合法的 命令, 显示控制的过程及最终结果。 在脱离集中控 制级的条件下, 运行于现地控制方式时, 能手动实 现上述操作。泵站设 1 套公用 pl c, 实现对供水系统、排水 系统、供油系统、供气系统、抽真空系统、6 kv 母 线、 励磁变、 站用变等的数据采集和控制。由于工程各对象设备种类多, 使用了较多的智 能仪表和分散控制器, 例如: 微机保护装置、 同步 电动机的励磁装置、叶片调节机构及其油压装置、抽 真空电动阀、 温度巡检仪、 厂用电备自投装置、 直 流电源系统、 全站供水泵控制系统、 渗漏排水泵控 制系统、 压气机系统等。 因此选用通用、 可靠、 标 准、统一的现场总线对本系统的顺利实现、投运、维 护极为重要, 带来的好处: a. 全站统一的通讯总线, 开放性好; b. 能实现设备间双向间串行多节点数字 通讯; c. 能构成全分布控制系统; d. 节省 io 模 块、 节省大量的控制电缆和安装费用。控制权分远程控制、集中控制和现地控制 3 级,可以进行切换。 3 种控制方式之间有严格的闭锁措 施。控制权在中控室端设置, 优先顺序为“现地、中 控室、远程”, 通过运行值班人员可以将控制权移交 给上级调度和管理部门。 当有事故发生或其它原因 需运行值班人员进行干预时, 控制权将自动切换到 中控室端。 控制权切换时, 监控系统运行无扰动。2. 2 微机保护微机保护方案采用北京某公司的微机保护、 测 量装置, 该系列微机保护装置是一种综合管理继电 器, 运用新技术、新工艺而推出的集保护、测控、通 信于一体的新型变电站综合自动化系统。 本泵站微 机保护的对象为同步电动机 6 台、励磁变压器 2 台、站用变压器 1 台、6 kv 母线 1 回、6 kv 母联 1 回。 每台电动机配置 1 套dv p- 663 保护设备, 分别安 装在控制屏内, 实现以下功能: 纵联差动保护、 低 电压保护、 过负荷保护、 零序电流保护、 失磁保护 执行、 失步保护执行、 单相接地保护。 每台站变励 磁变压器配置 1 台dv p- 623 微机保护装置, 实现 以下功能: 联差动保护、 超高温保护 (接点引入与 执行)、 重瓦斯保护 (接点引入与执行)、 复合电压 过电流保护、 过负荷保护、 轻瓦斯保护 (接点引入 与执行)、油位过高、过低保护、过流保护、低电压 保护。泵站 6 kv 母联保护选用dv p- 651 装置, 安 装在高压开关柜中。 泵站母线保护 (选用 dv p - 671) 设备配置 1 套dv p- 671 装置, 安装在高压开 关柜中。系统技术特点是典型的分布式系统, 纵向分为 2 层, 即站级层和间隔层。间隔层设备在横向按变电 站一次设备分布式布置, 相互独立, 仅通过站内通 信 (can 网) 相联, 并同站级层通信。其功能齐全、 配置灵活、 具有极高的可靠性, 被认为是综合自动 化技术的发展趋势。2. 3直流系统直流电源成套装置主要包括: 阀控式密封免维 护铅酸蓄电池, 容量 100 a h, 单体电池电压为 2 v , 共 103 只, 微机型充电、 馈线屏、 蓄电池屏。 每套 装置主要由: 微机高频开关充电装置、蓄电池组、微 机绝缘在线监测、直流馈线回路 (50a 1 回、16a 17 回)、 监控回路、 防雷装置等组成。2. 4工业电视子系统工业电视系统由 1 台控录一体机、 前端摄像系 统及各种附件组成。 根据系统的具体特点, 方案设 计以先进、 实用为前提。 在中控室的设计上, 配置 1 台控录一体机 (含多媒体计算机及软件, 有视频切 换、系统控制、多画面处理、硬盘录像等功能) , 采 用高档的工作站机, 增加摄像机图像输入路数, 提 高多画面图像的显示速率、 增加对云台和镜头的控 制功能, 配之以良好的人机交互界面, 构成了以计 算机为核心的控录一体机。 可以作为整个图像系统 的人机界面, 直观而又灵活地控制整个系统。 可由 控录一体机鼠标 (或按预先设定的画面程序) 选择 画面、 控制云台和镜头的变换。 每个现场有若干摄 像机, 通过信号传输至监控系统主机, 摄像机由控 录一体机控制。59农电专栏湖南电力第 26 卷2006 年第 6 期控录一体机与计算机监控系统的 100m 以太 网相连, 同时远程管理中心也可以通过网络监视现 场情况, 实现 “遥视”的功能。 采用数字技术为大 幅度降低系统造价提供了可能性并且扩展性好。 本 系统可以通过电排站计算机监控系统局域网进行图 像、 信号的远程传输和控制, 同时, 可实现实时准 确的纪录。 另外, 系统还可以通过局域网进行远程 联网。 根据所设权限的不同, 进行图像切换、 云台 控制、 报警撤布防等操作, 达到对值班人员或岗位 进行监督和随时了解情况; 可实现无人值守, 自动 布防、自动运行、自动摄录、自动报警、自动传送。系统构成见图 1。 工业电视监控系统采用微机操作控制方式; 监控系统不会因任何前端设备发生故障而引起系统误 操作或降低系统性能, 系统主要设备采用世界上先 进的视频处理与控制部分, 以保证系统在一定的时 间内不会被淘汰。 除设置有泵站操作员工作站, 以 实现站内监控外, 还留有今后实现远程监控的接口。3 结 语本工程工作完工后, 实现了 “无人值班、 少人 值守”的目标, 为明山电排的安全、 稳定运行打下了很好的基础。 也为水电工程、 类似大型排水项目 提供了成功的设计实例。图 1工业电视监控系统参考文献1dl t 5781995, 水电厂计算机监控系统基本技术条件s. 中 国电力出版社, 1995 年 12 月.2王定一, 等. 水电厂计算机监视与控制 m . 北京: 中国电力 出版社, 2001 年 8 月.(上接第 54 页)或击穿熔断器损坏, 应进行更换, 确保断路器运行 时能可靠地使带电指示装置的指示灯亮。3. 4 直流系统改造将材质为黑胶木的小母线端子排全部更换为玻 璃纤维聚脂的小母线端子排, 直流系统绝缘上升到 80m 8 。将直流负荷的 r t 14 型熔断器更换为 6a 的 直流小型快速空气断路器, 防止直流系统接地引发 的断路器事故。3. 5 定期检查、维护预试3. 5. 1 加强对设备的巡回检查, 及时发生问题。在 技术标准上对各种运行方式做出明确规定, 运行人 员根据运行情况, 合理安排运行方式, 确保断路器 的运行安全。3. 5. 2 断路器送电前仔细检查各导电连接部件上 贴的变色示温贴片, 是否曾出现过过温的现象, 以 便及时处理。对积尘的绝缘瓷瓶用抹布擦拭干净, 送入工作位置后检查触头插入位置是否正确。3. 5. 3 定期对设备进行试验。及时发现和消除可能 存在的隐患。3. 5.