13、计算机监控系统运行规程.doc

第十三章 计算机监控系统运行规程第十三章 计算机监控系统运行规程113.1、系统结构组成213.1.1、系统结构配置213.1.2、集中制控层结构213.1.3、现地级控制层结构313.1.4、与其它自动装置的接口313.2、系统主要功能313.2.1、数据采集与处理313.2.2、水电站运行安全监视413.2.3、控制与调节413.2.4、设备运行统计记录及生产管理513.2.5、数据通信513.2.6、画面显示513.2.7、语音报警功能513.2.8、人机联系613.2.9、系统自检和自动重启动613.2.10、软件开发功能613.2.11、仿真培训613.2.12、自动处理水电厂事故713.2.13、实现远程监控713.3、机组LCU屏功能713.3.1、机组LCU面板图713.3.2、数据采集与处理813.3.3、安全运行监视813.3.4、自动控制与调节：913.3.5、通信功能913.4、公用LCU功能1013.4.1公用LCU面板图1013.4.2、数据采集与处理1013.4.3、安全运行监视1113.4.4、自动控制与调节1113.4.5、通信功能1113.4.6、自诊断功能1113.5、 辅机及公用设备控制系统1213.5.1控制要求1213.5.2 控制方式的设定1213.5.3 结构配置1213.5.4 监控对象1213.1、系统结构组成本水电站采用“无人值班”（少人值守）的运行值班方式，计算机监控系统采用全计算机监控的模式，开放性的分层分布式系统结构。当系统中任何一部分设备发生故障时，系统整体以及系统内的其它部分仍能继续正常工作且功能不会减少。13.1.1、系统结构配置系统分层结构自下而上，为现地单元监控层和电站中控层。1、监控系统采用双星形网络结构，集中监控层位于电厂的中控室，设2台工业级的100M/1000M网络交换机。2、集中监控层和现地监控层同时接入网络交换机，通过TCP/IP协议进行通信，完成计算机监控设备间的数据传输。交换机与操作员站等上位机设备的通信采用屏蔽双绞线为介质。13.1.2、集中制控层结构在本水电站中控室设上位机系统一套，对全厂进行计算机监控。上位机与机组LCU间采用光纤以太网通信，与开关站、全厂公用采用双绞线以太网通信，LCU与现地智能设备采用Modbus RTU现场总线通信。1、厂控制室主要设备有：2台操作员工作站，1台工程师工作站，1台套语音报警及短信寻呼装置，2台通信服务器， 2台网络交换机，2台激光打印机， 1套卫星同步时钟系统，1套电力专用UPS电源，1套中控室计算机控制台等。2、两台主机/操作员工作站，互为热备用，每个操作站配置两台显示器。可正常时一个站用于监控，另一个站用于运行监视，通过软件实现无扰动切换。3、工程师工作站，实现工程师系统管理和维护及操作员培训等功能。4、通讯工作站，实现远动通讯、调度及厂内通讯等，并预留与其他计算机系统的通讯接口。5、语音报警及短信寻呼装置用于在中控室进行事故、故障语音报警等6、GPS系统，用于本系统及中控室内和其他系统的时钟同步与对时，串口/脉冲口总数不少于32路。7、中控室采取集中供电方式，电力专用UPS装置，UPS容量满足本系统设备以及电站语音通信、工业电视系统及中控室内其他系统设备的负荷要求，额定容量为10kVA，采用交流220V和直流系统220V电源供电。现地LCU屏采用交直流切换装置供电。8、网络打印机，支持宽幅（A3）打印。通过网络共享器实现网络高速共享；打印报警、事故和历史数据操作信息等报表。9、电站监控系统留有与船闸控制系统、拦河闸控制系统、大坝监测系统、水情测报系统等系统的接口，并设有必要的接口软硬件设备等。13.1.3、现地级控制层结构1、现地级监控层主要包括机组4套LCU、1套开关站LCU和1套公用LCU。2、每台机组设置一套机组LCU屏，通过光缆与中控室交换机互连，与上位机实现数据信息交换；配置RS485口Modbus或Profibus-DP协议通信模块实现与机组调速器系统、励磁系统、附属设备及机组保护系统的数据信息交换。3、全站在中控室设置一套公用LCU屏，通过光缆与中控室交换机互连，与上位机实现数据信息交换；配置RS485口Modbus或Profibus-DP协议通信模块实现与直流系统、辅机及公用系统、110kV GIS现地控制（柜）等系统的数据信息交换。4、LCU屏主要由PLC数据采集控制单元，微机准同期装置组成，多功能电表等组成，配置双以太网口。PLC具有电源模块、CPU处理器、32路数字量输入模块、32路数字量输出模块、8路模拟量输入模块、PLC编程软件。5、每套机组现地控制单元配有一套微机自动准同期装置，同期对象为发电机断路器。开关站有多个同期对象，配置一套微机多点自动准同期装置。同期装置具备自动识别并网对象类别及并网性质的功能。13.1.4、与其它自动装置的接口采用相当的接口模式、与各LCU屏、中控层及外设装置之间进行控制联系，并预留一定的接口数量等。外设装置有：调速器、励磁装置、自动准同期装置、备自投装置、微机转速信号装置、微机差压流量测控装置、电量采集系统、辅助设备控制箱、智能型电度表、柴油发电机控制系统等外设装置。13.2、系统主要功能13.2.1、数据采集与处理本计算机监控系统，能够针对水电站现场各种实时数据进行采集和必要的数据预处理，并以一定的格式存入实时数据库。按照信号性质的不同把他们分为模拟量、开关量及脉冲数字量等。包括信号量值及状态设定；统计及计算，实时功率计算和电量分类累加。13.2.2、水电站运行安全监视1、能够针对水电站的全站运行实时监控，即通过LCD对全站各主要设备的运行状态进行实时监视，同时也可以根据需要随时对监视内容的设定值进行更改。2、参数越复限报警记录，指监控系统对某些参数以及计算数据进行范围监视，对这些参数量值及梯度值可预先设定其限制范围，当它们越限及复限时要做相应处理。3、系统时钟对值及事故顺序记录、事故追忆。系统时钟对值采用GPS。计算机监控系统能将发生的事故及设备的动作情况按其发生的先后顺序记录下来；运行人员可以召唤显示和打印这些数据。4、故障状变显示记录，系统定时扫查各故障状变信号。状变显示出来，同时记录并打印状变名称及其发生时间，音响报警。5、温度趋势分析判断，主要包括机组轴承温度升高发展趋势监视，机组轴承温度变化率监视，推力轴承瓦间温差监视以及上述的机组轴承容许温度曲线，温度随时间的容许变化率。6、间歇运行的辅助设备的运行状态监视和分析，主要监视机组及水电站各间歇运行的辅助设备启动次数、运行时间和间歇时间。7、开、停机过程监视，当开、停机指令下达后，计算机监控系统能自动显示相应机组开、停机监视画面，该系统应能自动识别不同方式下的开、停机，并做出不同的响应。8、故障显示记录，该系统需对各故障进行显示和记录。13.2.3、控制与调节本计算机监控系统能根据水电站当前的运行情况和控制命令，进行自动发电控制（AGC）及自动电压控制(AVC)计算、预定的操作进行控制和调节。控制及调节的内容包括机组的开、停机操作，有功功率、无功功率调节，断路器操作等。机组的有功功率和无功功率调节由现地控制单元实现。1、自动发电控制（AGC）：1) 控制整个水电站的有功功率，根据系统要求对各运行机组有功功率的调整，控制水电站机组的合理启停。2) 运行机组间有功功率的经济分配。运行机组有功功率的经济分配归结为在满足各项限制条件下，用最小的流量来发出所需的水电站功率。3) 全站安全运行约束的校核及控制。2、自动电压控制（AVC）：1) 调节母线电压以满足整定条件的要求2) 合理分配机组间无功功率，尽量减少水电厂的功率消耗。13.2.4、设备运行统计记录及生产管理本计算机监控系统将能对各设备的运行情况进行统计记录，某些信息还将自动提示给操作值守人员。1、水电站发电运行记录2、设备运作及运行记录3、操作记录4、定值变更记录5、事故及故障统计记录6、参数越复限统计记录7、主要设备和装置退出运行统计记录。8、运行日志及报表打印9、开操作票13.2.5、数据通信本计算机监控系统要能够完成以下的通信任务：1、与调度中心的通信2、监控系统内部主机与各设备的数据通信3、与现场设备的通信4、计算机监控系统除了对电站设备的控制外，还通过数据通信方式与外界通信，实现远方遥控。13.2.6、画面显示画面调用将允许自动及召唤方式实现。画面种类包括各单线图、棒形图、曲线、各种词句、表格等。要求画面显示清晰稳定、画面构图合理、刷新速度快且操作简单。13.2.7、语音报警功能需要对重要操作进行提示，以及水电站发生事故或故障时，本功能可以用准确、清晰的汉语向有关人员发出报警。13.2.8、人机联系人机接口是运行人员对全厂生产过程进行安全监控，维修人员对监控系统进行管理、维修、开发的必需手段。它包括以下内容：1、系统控制权的设置和切换2、机组及重要设备的状态设计3、测点和设备的投运4、参数整定值和限值的修改5、电厂运行方式的设置和切换6、调各种画面7、各类打印和报表8、操作票显示和在线修改9、机组启停和工况转换操作10、断路器及隔离开关的断开、关合操作11、机组有功功率和无功功率的调整12、AGC和AVC功能设置和参数设定13、故障和事件报警处理13.2.9、系统自检和自动重启动该功能包括机组自检、软件任务超时处理及过程通道故障检测。当主机故障（包括内存、磁盘、I/O及CPU等的故障和软件任务执行异常等）时能将控制权自动切换到备用主机。软件超时时还能实现部分功能软件的故障自启动功能。信道检测包括对I/O过程通道在线自动检测，检测的内容有信道数据有效性、合理性判断，故障点自动查找及故障自动报警功能。13.2.10、软件开发功能水电站开发维护人员可通过口令实现在工程师工作站上的操作，包括软件开发与维护、画面的增删与修改、定值更改、数据库变更、报表生产、顺控流程修改等一系列操作。并且监控系统应能在在线或离线方式下，方便地进行系统应用软件的编辑、调试和修改等，更改操作不影响主机在线运行。13.2.11、仿真培训该功能是在不涉及水电厂生产设备的情况下，对水电厂运行和检修人员进行基本知识技能、模拟操作和事故处理等方面的培训，以提高水电厂人员的素质，保证水电厂安全运行。13.2.12、自动处理水电厂事故该功能需要在极短的时间内对事故情况作出正确的判断，及时采取有效措施，防止事故扩大，并转入安全工况运行。13.2.13、实现远程监控要支持远方监盘及操作控制以实现远方开、停机，远方AGC功能；开关站设备监控；闸门流量及视频监控；所有需要的操作可由上级调度所给定并由本厂的计算机监控系统自动来实现。13.3、机组LCU屏功能13.3.1、机组LCU面板图指示灯按钮选择开关机组LCU-1触摸屏手动事故停机复归事故停机停机开机音响投入输入/禁止现在/远程 同期投入事故配压阀切除事故复归报警指示DC24V指示备用备用备用 SID2D型微机同期控制器机组LCU1屏多功能电表13.3.2、数据采集与处理采集相应机组及其附属设备的电气量、非电气量并进行计算、按照数据就地处理的原则完成数据预处理，向中控层传送各类信息。机组LCU主要采集内容与处理功能如下:1、机组电气模拟量采集：通过多功能电表和电量变送器采集，并进行 Modbus现场总线通信。 2、机组非电气模拟量采集：定时采集机组定子线圈、机组轴瓦、轴承及电动机冷却器温度，以及机组振动、摆度，水位、油位、压力等必要的模拟量信号。3、机组过程量采集。在机组启动、停机时采集机组各个操作顺序步骤的状态量。4、机组电气保护报警量采集。通过硬布线随机采集机组电气保护信息。5、机组机械保护量采集：随机采集机组机械保护动作信息，并做相应处理。6、机组附属设备状态量、报警量采集：监视各附属设备（如发电机励磁系统，机组各种电动阀门、示流计的状态）。7、累加有功电度和无功电度量，定时或召唤传送到调度层。8、累计机组发电量值。13.3.3、安全运行监视机组LCU配置一体化显示操作终端，带12英寸以上的液晶显示面板，显示面板应带有年、月、日、时、分、秒和必要的文字说明。对于机组起动或停机，应能监视、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。对机组温度、油、气、水系统等非电气量进行越限检查，发现异常时，向调度层传递信息并在现地发出报警显示和音响。对各类顺序操作和事故下的动作情况实现事件顺序记录（SOE），记录事件的时间、地点和性质。13.3.4、自动控制与调节：机组LCU屏接受中控层或LCU操作面板按键、按钮的控制命令或自动程序命令，与公用LCU屏协调配合，自动对机组主要机电设备进行控制和调节。包括：1) 机组启动、正常停机自动程序控制。2) 事故情况下机组事故停机控制。3) 紧急情况下的机组手动紧急停机控制。1、监控系统设现地/远程两种控制方式。但紧急停机功能不受现地/远程权限的控制。2、机组LCU失去与中控层通信时，仍能具有完整的控制功能，保证机组的安全运行。当机组处于现地控制时，中控室能正常监视机组运行工况。3、机组LCU的现地自动程序或显示画面操作手动或手动按钮操作，都有完善的相关的安全操作闭锁功能。4、机组LCU盘的手动事故停机和紧急按钮操作，机械和电气保护动作及其它自动装置所发出的事故停机令，不因监控系统控制权和相关闭锁而闭锁。13.3.5、通信功能1、机组LCU通过10/100M以太网模块接入电站的以太网交换机，实现与中控层通信。2、机组LCU应具有与各监控对象的现场总线通信和硬布线的通信功能。13.3.6、自诊断功能系统可在线或离线自检本LCU屏设备故障，给出故障信号，指示故障部位。13.4、公用LCU功能13.4.1公用LCU面板图指示灯按钮选择开关公用LCU-1屏触摸屏备用DC24V指示故障复归输入/禁止音响投入单侧无压允许110KV线路侧同期投入2TM高压侧同期投入现地/远程1TM高压侧同期投入 SID2CM型微机同期控制器公用LCU1屏T-GPS2000电力系统同步时钟13.4.2、数据采集与处理采集全站公用和辅助设备的电气量、非电气量并进行计算、按照数据就地处理的原则完成数据预处理，向中控层传送各类信息。公用LCU主要采集内容与处理功能如下：1、全站性电气测量模拟量采集：通过多功能电表和电量变送器采集，并进行Modbus现场总线通信。定时采集各电压等级测点的电压量、电流量、频率、有功功率及无功功率等参数。2、全站性非电气模拟量采集：定时采集上游水位、集水井水位等公用和辅机系统的非电气量，并进行工程值变换和越限检查。3、全站过程量采集。采集开关操作的各个顺序步骤的状态量。4、公用电气设备保护报警量采集。通过硬布线随机采集公用电气设备的保护动作信息。5、累加全站发电量和各测点有功电度和无功电度量。13.4.3、安全运行监视公用LCU配置一体化显示操作终端，带12英寸以上的液晶显示面板。显示面板能显示主要电气量、主要非电气量以及机组及附属设备的状态、参数及相关画面，显示具有循环和定点两种方式。显示面板带有年、月、日、时、分、秒和必要的文字说明。对于开关的倒闸操作能监视、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。13.4.4、自动控制与调节公用LCU接受中控层或本LCU面板按键、按钮的控制命令或自动程序命令，与机组LCU协调配合，自动对机组主要机电设备进行控制和调节。包括选择和控制隔离开关(不包括检修接地隔离开关)和断路器并完成有关的顺序操作。各操作和控制都设有完善的安全闭锁功能。13.4.5、通信功能1、公用LCU通过10/100M以太网模块接入电站的以太网交换机，实现与上位机设备和机组LCU通信。2、公用LCU具有与各监控对象的现场总线通信和硬布线通信功能。13.4.6、自诊断功能系统可在线或离线自检本LCU设备故障，给出故障信号，指示故障部位。能自诊断出硬件模块故障，并具体定位到单个模块，当诊断出故障时能自动切换到备用单元或闭锁控制出口，并将故障信息报警显示和上送。对各组态软件能自诊断出故障软件功能模块及故障性质，能防范病毒入侵和非法修改，并给予报警。软件应具有良好的容错功能。13.5、 辅机及公用设备控制系统 13.5.1控制要求辅机及公用设备控制系统采用现地自动控制为主，远方控制（电站计算机监控系统）和现地手动控制为辅的控制原则。对于有2台或2台以上、互为备用的被控设备，根据程序设定，有“工作”、“备用”、“1#主用”、“2#主用”等运行工况，并可根据每台设备的启停次数和运行时间，将被控设备自动轮换为“工作”、“备用” 、“1#主用”、“2#主用”等方式，使设备合理经济运行。13.5.2 控制方式的设定1、被控设备的控制方式由设在现地控制屏、柜上的控制开关设定，每个控制开关设“自动”、“切除”和“手动”三个位置：2、当控制开关在“自动”位置时，由PLC根据每台设备的运行时间和运行次数自动轮换其工作/备用方式；当工作设备故障时，PLC自动识别，切除故障并报警，同时由PLC控制起动备用设备，维持系统正常工作；3、当控制开关在“手动”位置时，只能由操作人员现地手动启停对应设备，作为调试和特殊情况时手动操作。4、当选择开关置于“切除”位置时立即停止该设备运行。13.5.3 结构配置各辅机及公用设备设置一个现地控制柜(箱), 现地控制柜(箱)以PLC为核心，实现对相应辅机或公用设备的控制和相关运行信息采