计算机监控系统在发电厂中的应用.doc

计算机监控系统在发电厂中的应用电力工业是国民经济的命脉，而电力作为一种特殊商品在市场经济中处于举足轻重的地位，随着电力体制的深化改革，特别是厂、网分开后，发电厂的运营与管理更趋向于商业化，由此也需要有更先进的产品和设备保证电厂的经济可靠运行，给各发电公司创造更多的效益，电厂自动化监控系统满足了目前技术发展和发电厂的需要。计算机监控系统实现了系统网络化，用户界面图形化，数据实时化；硬件积木化，软件模块化。经过运行表明：系统运行稳定，抗干扰能力强，信息可靠性高，受到运行人员的好评。为科学管理发电生产，正确的辅助决策起到了重要作用。本文以计算机监控系统在水力发电厂和风力发电厂的应用原理来阐述计算机监控系统在发电场中的运行基本原理。1、 计算机监控系统在水力发电厂的应用 根据计算机在水电厂监控系统中的作用及其与常规设备的关系，水电厂可采用以下几种类型的监控系统：(1)取消常规设备的全计算机监控系统。采用全计算机监控系统应该考虑到，如果机组投产时监控设备不能同步投入运行，或者监控设备因故障退出运行，在中控室将得不到任何实时信息，也无法进行操作调整，值班人员只能通过现地监控设备进行操作和监视，对运行带来一定的不便。因此在采用这种系统时，一般应慎重考虑。这种系统对设备的可靠性有很高的要求，设计时应采取必要的冗余措施，并选用软、硬件质量可靠的产品。近年来从国外引进设备的隔河岩、十三陵等电厂采用了这种方式。当然，如果电厂容量很小，在系统中不占重要位置，具备一定条件时，也可采用这种方式。采用全计算机监控系统时，中控室基本上不设常规监控设备，二次接线简单清晰。今后随着我国计算机监控设备可靠性的不断提高、维修保障体系的逐步完善和运行水平的提高，全计算机监控系统将会成为今后的重要发展方向。(2)以计算机为主、常规设备为辅的监控系统。近年来投产的很多项目都是按计算机为主、常规设备为辅的原则设计的，如漫湾、铜街子等。新建的大型水电厂采用这种方式是适宜的。由于模拟屏上的信息已经简化和归并，所以因直接从生产过程引来信息而花费的成本不至于太高，而且可从省去计算机的模拟量输出接口得到补偿。(3)以计算机为辅、常规设备为主的监控系统。计算机为辅、常规设备为主的监控系统应用很广泛。伊泰普、黄龙滩、柘溪、乌江渡等工程都属这种模式。新建电厂采用这种方式时，可先投常规设备部分，以免影响电厂的投产发电，也可避免计算机在现场环境条件较差时勉强运行而损坏。在设备稳定运行后，再投计算机监控部分。 大型水电厂在电力系统中占重要位置，机组容量大，对安全监视有较高要求。采用计算机监控系统实现全厂综合自动化的技术经济效益显著，梯级水电厂及水电厂群实现计算机集中监控，虽有一定难度，但技术经济效益与社会效益显著，可以减少值班人员，改善值班人员的生活条件及工作条件，有广泛的发展前途。不过也注意到，有些梯级水电厂容量很大，电力系统调度所不同意通过梯级调度所间接控制，从而不具备采用计算机集中控制的条件。至于未包括在梯级水电厂或水电厂群的中型水电厂，由于电厂规模及机组容量较小，在系统中不占重要位置，装设计算机监控系统实现全厂综合自动化的经济效益相对较小，且资金技术力量等各方面条件比较困难，目前尚属于试点探索阶段，需根据中型水电厂的试点进一步研究探讨其有关技术政策、具体设计要求以及应该采用的结构模式等有关问题，因此本规定未做具体规定。总的说来，针对中型电厂的特点，应该采用结构比较简单，功能要求不高、维护使用方便、价格合理的系统，例如微机单功能全厂综合自动化设备，单机集中控制系统以及结构简单的分层分布系统。此外，由于目前地区调度自动化系统已普遍采用，也可以利用微机远方终端的现地功能实现厂内综合自动化。 根据我国国情，采用计算机监控的主要目的应当是加强对设备的安全监视和提高经济效益。考虑到水电厂大都位于交通不方便、生活条件较差的山区，水电厂有必要逐步实现少人值班、无人值班，采用计算机监控系统有助于向这个目标过渡。2、 计算机监控系统在风力发电厂的应用 风力发电是可再生能源中最廉价、最有希望的能源，而且是一种不污染环境的“绿色能源”。由于风力发电的本身条件限制，风力发电机一般工作于恶劣的环境下，在无人值守的情况下长年运行，因而要保证对其进行实时、可靠的控制。在大型风力发电场，通常需要对几十台或上百台风力发电机进行集群控制，这就要求采用先进的控制技术和通信手段。微机控制以其高可靠性、高性能价格比为这一实现提供了现实依据。 风力发电场监控系统总体结构：根据风力发电控制要求、现场总线的特点及风力发电机运行的现场环境，构成风力发电机集群控制系统。风力发电机集群控制系统包括上位监控计算机、下位风力发电机组控制节点，上、下位机均通过RS一422串口连接到监控网络。拓扑结构采用总线式，各风力发电机控制节点之间用双绞线连接，形成控制网络。 通讯方式：监控计算机主要功能包括与现场总线节点的数据交换、显示、报警、操作、参数设定等。为了实现上述功能，下位机(控制节点)应能将机组的数据、状态和故障等情况通过专用的通讯装置和接口电路与中央控制室的上位机(监控计算机)通讯，同时上位机应能向下位机传达控制指令，由下位机的控制系统执行相应的动作，从而实现远程监控功能。根据风电场运行的实际情况，上，下位机通讯有如下特点：一台上位机能监控多台风电机组的运行，属于一对多通讯方式；下位机能独立运行，并与上位机通讯，上、下位机之间的安装距离较远，超过500m，下位机之间的安装距离也较远，超过100ml上，下位机之间的通讯软件必须协调一致，并应开发出工业控制专用功能。为了适应远距离通讯的需要，目前国内风电场所引进的监控系统主要采用异步串行通讯方式和RS-422串口，传输速度可达每秒数百万位。由于所用传输线较少，成本较低，并且这种通讯方式的通讯协议比较简单，所以很适合风电场监控系统。 硬件组成：我们以国产600kw风力发电机为研究对象，其控制系统硬件主要由PLC核心控制器、执行机构、现场传感器及电力传输线路等组成。 控制要求：本系统要求根据自然界风力的变化，自动完成风力发电机起停控制，并网脱网控制，机舱偏航和解缆控制，超速控制及大风控制等操作。系统投入运行后，风向、风速、温度、电网参数传感器将采集到的各种信号直接送入PLC控制器，由参数检测程序对得到的模拟量信号直接或AD转换后进行检测，判断风力发电机是否处于可开机状态并可供计算机访问。若各参数经检测符合开机条件则程序进入对风解缆控制，使风机松闸、对风，在风力作用下自由旋转。当转速达到控制要求后，程序进入软切控制，转速进一步提高后，程序进入并网控制，最终风机达到并网转速并入电网正常运行。在风速和转速正常的情况下，风机在对风解缆程序控制下，自动对风、自动运行并提供运行参数和监控参数供计算机访问。 在开机状态下，若风力发电机出现各种故障则转入故障处理程序。在系统中，把故障分为一般故障和严重故障两种。出现一般故障时，故障处理程序使风机自动脱