H与水电厂综合自动化回顾

H9000与水电厂综合自动化回顾摘要：摘要：本文首先回顾水电厂综合自动化的在科研试点、实用推广和“无人值班”(少人值守)三个历史阶段的工作历程，然后重点介绍近年来H9000系统结合水电厂“无人值班”(少人值守)工作进行的改进工作，在水电厂创一流和实现AGC方面的经验，H9000V3.0系统的新功能和兼容性方面的进步。关键字：H9000水电厂综合自动化引言在国家电力公司(包括原水利电力部、原能源部、原电力部)的大力倡导下，我国的水电自动化工作自二十世纪80年代的科研试点逐步进入了90年代的“无人值班”(少人值守)试点和推广的阶段，建设并完成了一大批水电综合自动化系统，有力地推动了水电行业的技术进步。目前，已有29个水电厂实现了“无人值班”(少人值守)，20个水电厂通过了国家电力公司的一流水电厂验收，还有相当已批水电厂已经具备了验收的条件，取得了巨大的成功。水科院自动化所作为行业的自动化专业科研单位，自始至终地参加了与水电厂综合自动化有关的科研、推广及“无人值班”(少人值守)和创一流水电厂的工作，完成了包括东北白山梯级在内的一百多个大中小型水利水电自动化工程，出口埃塞俄比亚TisAbay二级电站的系统已投入了商业化运行，完成了隔河岩电站引进计算机监控系统的改造工程，实现了湖南镇100MW机组扩建电站的“关门运行”，为白山等六大水电厂实现创“一流水电厂”创造了必要条件，2001年联合中标三峡梯级调度中心及左岸电站计算机监控系统工程，2002年连续在洪江、碗米坡、株州航电等国际招标工程中标，取得了令人瞩目的成果，回顾过去，展望未来，意义非同一般。本文首先回顾水电厂综合自动化的在科研试点、实用推广和“无人值班”(少人值守)三个历史阶段的工作历程，然后重点介绍近年来H9000系统结合水电厂“无人值班”(少人值守)工作进行的改进工作，在水电厂创一流和实现AGC方面的经验，H9000V3.0系统的新功能和兼容性方面的进步。水电站综合自动化技术的发展过程科研试点阶段：我国水电站综合自动化技术的应用起步于20世纪80年代初。当时，水电部的水科院和南自所及机械部的天传所分别在富春江、葛洲坝二江和永定河梯级进行试点研究，研制成功的富春江水电厂多微机分布控制系统于1984年11月正式投入运行，1986年获国家科技进步三等奖。通过试点，尝试了计算机技术应用于水电厂监控系统的可行性，培养和锻炼了一批从事水电厂计算机监控系统的科研、设计、安装和运行维护的工程技术人员队伍，积累了宝贵的经验。但由于经验不足，研制周期过长，资金缺乏，使基础自动化配套改造不够，影响计算机监控系统的正常使用，另外，在系统的规模、功能、结构、工艺、可靠性以及软件的水平等方面与国外差距较大。实用推广阶段：原水电部于1987年和1993年先后制定了“七五期间水电厂自动化计算机应用规划”和“八五期间以及2000年水电厂计算机监控系统推广应用规划”，两批共规划了67个大中型水电厂。根据“七五”规划，到1993年，先后又有27座水电站采用了不同形式的计算机监控系统，如葛洲坝二江、鲁布革、富春江、丹江口、新安江、铜街子、安康、石泉、龙羊峡、东江、白山等。软件和硬件设备的标准化工作取得了初步成效，初步形成了工业化生产，达到了实用化水平，形成了几种成熟的推荐模式。同时，科技水平有了很大的提高，有关科研院所已经能够独立承担各类工程的计算机监控系统设备的开发研制生产任务，一大批科技人才茁壮成长。“无人值班”(少人值守)阶段：通过技术改造与技术进步，实现减人增效，创国际一流企业，是国家电力公司的长远发展战略。为了实现这一目标，根据1994年原电力部在东北太平湾水电厂会议提出的建议，由安生司主持、水科院自动化所等单位参加，讨论制定了《水电厂“无人值班”(少人值守)的若干规定(试行)》并由电力部于1996年颁布执行。与此同时，电力部颁布试行了《一流水电厂的考核标准》。1994年太平湾会议还确定了葛洲坝二江、太平湾等5个水电厂为“无人值班”(少人值守)第一批试点单位，水电厂“无人值班”(少人值守)试点工作由此拉开帷幕。1996年又扩大白山、紧水滩、龚嘴等9个水电厂为第二批试点单位。两批试点带动了水电行业的自动化技术进步，据不完全统计，自1980年以来截止到目前为止，全国安装水电厂计算机监控系统总数约300套，而在这一阶段内，国内总共新安装投运的监控系统约250套，其中水科院自动化所新投系统100套，电自院新投运约120套，其余系统由国外公司或国内其他厂家提供。与1994年以前比较，“无人值班”(少人值守)阶段的工作特点是：(1)各水电厂自动化改造的积极性空前高涨，积极要求上计算机监控系统，并把监控系统当作全厂“创一流”工作的重点，以监控系统带动全厂的自动化改造，为监控系统工作的顺利展开创造了良好的局面。(2)监控系统的功能齐全，软件和硬件标准化程度高，开发周期短，性能指标先进，普遍达到了国际同期先进水平，实用性强，可靠性好，成功率高，满足了水电厂“无人值班”(少人值守)的要求。(3)国家级科研开发骨干队伍逐渐形成，形成了自主品牌的监控系统，在国际上具有相当的知名度，如水科院的H9000系列分布开放系统和电自院的SSJ系列计算机监控系统，基本占领了国内水电市场。(4)系统的实用化程度高，推动了行业的技术进步，促进了管理的现代化，为减人增效奠定了技术基础，取得了实效。H9000系统与水电厂“无人值班”(少人值守)技术H9000系统是水科院自动化所于二十世纪90年代初期设计开发的面向水电应用的分布开放系统，我国水电厂综合自动化的重要科研成果。该系统的设计不仅吸收了国外公司产品的先进技术路线，使H9000系统的总体设计接近国际先进水平，而且根据我们多年的工程经验和对水电自动化理解，结合1994年国电公司颁布的水电厂“无人值班”(少人值守)导则，在系统的结构设计、功能设计方面，充分考虑水电厂有人和“无人”对监控系统在可靠性、冗余措施、功能要求等方面的差异，系统功能齐全，软件和硬件标准化程度高，组态能力强，开发周期短，符合中国国情，实用性强，可靠性好，系统投运成功率高，满足了水电厂“无人值班”(少人值守)的要求。为此，H9000系统不仅具有常规电站监控系统的功能，而且进一步开发完善了下列功能：完善的硬件与软件冗余体系水电厂实现“无人值班”(少人值守)后，由于现场值班人员减少，每值往往只有两人，当现场设备出现故障时，消缺人员一般要等较长时间才能抵达现场，因此对于监控系统的可靠性要求更高，要求有较高的冗余度，在系统降阶运行时不影响电站的安全。为了满足要求，H9000系统的硬件可采用多层次的冗余措施，如数据库管理站、操作员站、通讯服务器、网络交换机、网络通道、主控级UPS、LCU的数据采集与控制器、CPU模块、通讯模块、I/O通道、现地总线、机箱电源、机柜电源等，全部可以实现冗余配置，由软件实现冗余设备的检测与故障诊断，实现冗余部件的无扰动切换，确保系统中某一部件的故障不影响系统的正常运行。故障部件由消缺人员及时处理。另外，H9000系统的软件总体设计技术采用了无主设计的概念，即系统中任何一个计算机节点的应用软件配置是完全相同的，如数据库管理站、操作员站或工程师站，相同的软件配置根据不同的功能授权实现不同的功能。当任何一个计算机节点出现故障时，可通过功能授权调整实现功能的重新分配。如正常运行时，工程师站不具备现场设备的操作控制权，但经过权限的调整，可以进行控制操作。因此，当一个系统具有多台计算机节点时，计算机出现全部调试故障的概率可以认为是零，H9000系统永远是可控的。目前由于计算机的硬件资源相对丰富，很多原先需要很高配置的设备完成的工作一般计算机均能完成，因此，H9000系统将现地人机联系计算机节点的功能也充分提升，基本上可以完成主控级的人机联系任务，使H9000系统的控制可靠性得到进一步加强。On-call技术H9000系统可对系统数据库进行设置定义，当发生事故时，监控系统可根据定义声光信号，进行语音报警、电话自动报警、传呼报警或手机短信息报警，实现On-call。系统还可根据需要将几个电话或传呼机号码按一定的优先级顺序排列，系统可根据定义的顺序依次进行呼叫。系统还提供电话查询功能，任何人只要拨查询电话，即可查询电站当前设备运行情况，如有无故障及故障报警信息，重要运行参数等。On-call技术已成为水电厂实现“无人值班”(少人值守)的重要设备。H9000/On-call也已被三峡梯级调度中心自动化系统采用。电脑值班员技术引在隔河岩泊电站监控系统区设计与实施过文程中，在国内糟首次提出役了俭“隐电脑值班粘员揪”单的概念，并且际被采纳实施。雅这是无人值班采、关门电站最帖具有特色的功啄能之一。妹点毛通过考察和栏调研，结合我训国水电厂的运抄行方式与当前楼电网结构，我请们初步提出了桐安全稳定智能浙控制和智能电饭脑值班的概念颈、功能要求和抽实现方法，使棚水电打厂在没羽有敞府现地值班人员织的情况下，从艳保证主、辅设丢备安全角度出甜发，由计算机运监控系统自动滴处理各类随机脏异常情况和隐停患，经严格的枕条件判别和闭锈锁，进行控制梨和调节。本同功照歉能好比一位经型验丰富、责任布感强而又不知熄疲惫的老值长励时刻值守在现唤场，保证水电殖厂主、辅设备卖的安全，并尽故可能运行在最差佳工况。肾自诊断与远程纱维护技术飘系统自诊五断与自恢复功徒能是提高系统总可靠性的重要垂措施。颈微湖任H900闹0揉系统为分布式舰网络控制系统边，具备完善的壮自诊断与自恢企复功能，系统零各设备不仅自击检，还可通过技网络进行互检粥，形成系统检汽测报告。诊断兽分硬件检测滔和创积软件检测。硬扩件检测包慧括丹CP艳U块、内存宵、球I/祸0则通道、电源、危网络、通讯接郑口等。软件检耀测包括软件异播常中断、通信井链路故障等。黎系统可将异常福情况及时报警检，并奥可发忠对冗余的异常神部件进行自动件切换。娘监控系统娇具有远方诊断饭及远方维护功识能。通过远方病诊断及维护系厚统，可以实现价远方故障诊断访及远方系统维谨护。兴H900辣0水与巾创赞“队一流水电阻厂距”皱瞒咽通过与用户哈的通力配合，讨目前采遵用教H900念0摘系统已经很多麦，并且已许多底投哲入梁AG还C怖功能，特别是席龙羊峡、东风史、东江等几个辰大型或特大型乔水电厂实现辅了品AG谜C趣自扰窗动控制，白山速、乌溪江和紧礼水滩先后实现好梯级电记站艳AG典C津，优化运行，宋并已有白山、夕龙羊峡、紧水垫滩、乌溪江、你东风以及东江蛇等茧6裹个水电厂先后什顺利通过了国牢电公难司备俘“况无人值燃班总”引(报少人值童守帅)踪和惜“巴一流水电泡厂业”坝验收。勺东北白山津梯级电站鱼的寇“叼无人值枯班贴”蕉(但少人值喜守能)胆计算机监控系竞统工程规模宏帐大，性能指标表卓忠师越，在国内首贯次实现了大型东梯级水电站巨绪型机组的现代地耀“涂无人值轮班虾”错(算少人值啄守论)跨和远方集中实锦时监控运行，樱首次成功地采救用了微11抱0里公里甘超长距离的高巴速以太网刷通津迫讯，标志着我侮国水电站计算稀机监控技术进忘入高速网络时查代。监控系统磁不仅实现了厂研内迁AG蛙C为、梯级电站本察地调频，而且悦实现了梯级调奴度全厂负荷自弯动分配，实现统了林与棋柱东北电网调度稍自动化系统的胖通讯，实现电翻网的统一调度榆、负荷的合理挥分配，使白山节梯级电站监控乌系统根据电网在远方负荷给定降，汇由泊AG发C性实现了梯级电电站的优化控制瓜。宇饭该项目浩于若199贯9锋年没3肥月通过国电公酷司组织的技术振鉴定，受到东效北电管局及国撒家电力公司鉴腐定小组有关专由家、领导及白老山电厂工程技镰术人员的高度毫评价，一致认固为咱该至亭系统领在消“岂远方集中监控此总体技术方面敏居国内领先水佛平，国际先进寿水缘平厉”牧，获国电公营司简200破0导年度科技进步病二等奖，娇于巧200迈0察年通过国电公橡司扎“悠一流水电饼厂晒”坛验提郊收。匙贵州东风创水电融厂唱AG巩C池先后完成了与氏省调之间双微眼波通道批的遍SC180苗1诵规约通讯、厂能内及远警方羡AG急C回负荷分配功能笨、远方负荷调雁节、远续方睡候开停机、远方带给定全厂总负袜荷、远方给定像负荷曲线等功胳能，由电姓厂慢AG特C描完成机组的合湾和经济负荷的匆分配蹲。雹200觉1垫年毕1顽1正月，贵州省调队进一步修改了天调度规程，扭较贷卡好地解决了无悟人值班条件蔽下翠AG宗C蹈对接地中性点对问题的处理及镇机组的自动开脸、停问题，既量保证了电网的竖安全性，又满坑足助了笋“奶无人值饭班宅”足（少人值守）可的要求，成为膜国唯遭内第一个自动糟按调度负荷曲歪线运行、实现值远方自动开停注机的电厂。由筋于有省调的大胸力支持和配合讯，东风电厂政的桂AG克C他功能国内最先榆进完善，得到打国电公司领导董的充华分奥娘肯定和好评。奇穷在援200榴2厦年虏1松月贵州东风水抄电丧厂帝“罗无人值上班棋”小(鄙少人值禽守仙)弟验收会上，国疫电公司有关领歌导和专家对该应厂的自动化工械作给予了极齐高逃旱的评价，认为腹该厂殿在鸦AG警C搭方面仅次于广挖蓄，在没有人寻工干预的情况误下，实现了监借控系统按省调翁负荷曲线自动宜开停机和负荷虎调整，实时性狂好，对保证贵你州系虏统遣“拿西镰电支纽东辫送乏”盆电能质量起到床了非常积极的酱作用，受到了戚电网调度人员畏的欢迎和好评虏。徐龙羊峡水炉电厂是西北电允网第一调频厂锹，装机容量伍为私4咏台骑320MW领软机组鼠，鹿200拌1汁年院3臣月在西北网调葱的大力支持和限配合下，采算用焰DNP3.室0滋网络通讯，实臭现网调远语方烂AG妄C膨。龙羊温峡稿AG妻C即由网调给出远登方开停机命令锈和实时功率婆设乓哭定值，远方开筐停机命令和实滤时功率设定值腐通过数字通道历传送，成功地伏解决了大机组伟远方平稳开停姻机。愈特别值得障一提的是，浙久江乌溪江水电稍厂自述动茧逐化改造工作由测于领导重视，局电厂先后安澡排税4俘0寺余人参加了监愚控系统培训，蓝较好地掌握了锯技术，成为技约术骨干，承担螺了大部分系统热的功能开发、案设备现场安装诉调试恼工悲挡作，在不部到榆6汉个月的时间内黑完成了全供厂匪1垮1为台机组透共抱1猾6恭套羡LC绪U已的安装调试工膜作，整个工程抚自动199搏8文年林5盆月启动逃到彻199席9崖年付5分月省公司验收庄，只经历了短男短代的银峡一年的时间，寒创造赶了果“彼乌溪江速赔度消”朱。另外瓦，吓199口6拿年乌溪江扩建死电站秋按套“启无人值止班谋”嘉(胀少人值吧守饭)辛设计，采扰用抓H900哪0钱系列计算机监专控系统，实现偏了远方监哄控如健系统与机组发槽电同步投运，箭实现了远方实丙时监控和现建地火“勿无人值排班寺”逃(汇少人值披守笋)偶，斜199惭8呈年进一步取消廊了夜间巡视，剩成为国内第一疫个真正的关门的电站，引起国雾家仁娱电力公司安运盈部有关领导的伸高度重视。涂目前，仍坛有一批采寒用余H900柱0县系统的水电厂边正在积极进行红准备工作，我醋们将一如既往偏地秉撞承架“匹服务和合虎作垦”腔的精神，做好玩支持配合工作低，争取酱使感H900旅0任的每一个用户渣都能顺利跨枕入施“铃一流水电巩厂饿”越的行列。简H900驶0渣系统的新进展美与兼容性考虑克损狡为了满足用懂户不断增长的甜需求，满足电辅力生产对控制物系统的要求，耻我们在全面继贡承姨H900行0过系统的开放性应、友善性、标粘准化、通用化垃及面向对象等蚂优点的基脸础连检上，炊于愚200涝1源年研制开发疮了灾H9000诸V3.的0咸系统，进一步互吸收了国内外式系统的先进经胜验和技术，在臭系统结构俗、利WE屿B锡浏览、最新国疯际标准通讯规绞约库及软件包漫、集成开发工灯具软件及高级示应用软件等我方纱务面有较大改进反，进一步提高唯了系统的可靠繁性和可维护性您，在湖北隔河磁岩、福建高砂席、天津大张庄界、重庆江口等铜一系列工程中五得到成功应用冠。下面简要介推绍爬H9000荣V3.友0洁系统的技术特涛色。爪新型的系统结姐构萌由于工业伪控制微背机容(奸简忌称漫IPC医)跪结构复杂，有疮机械旋他转版祥部件如硬盘、钓风扇等，吗是标LC呜U蔬乃至监控系统娘的可靠性瓶颈荒。御H9000也V3.尝0在在系统结构有己较大改进抚，距LC异U柔采用了可编程肾控制器直接上唐以太网的方式甜，在控制主回踪路中取消底了碎IP路C物，贝IP宋C忠仅作为现地的垫辅助控制人机肃联系设备，拦系山垃统正常运行时橡，桑IP他C南可以退出运行塞。由于控制主暴回路取标消季IP篮C泥，贺使长LC溉U票的可靠性大幅看度提高，可以宾很好地满足下爸一阶段水电厂悔无人值班运行妈的要求迷。诚IP拘C矿也柱啊可由智能化液固晶操作面板代级替，可靠性可炉进一步提高。拍在进贵行考H9000倍V3.株0猫系统设计时，俘充分考虑了脱与聚H900惠0雨老系统的兼容掏性，可确警保蚊H900纯0浑的老系统平稳农升级歉到殃V3.肢0何，并且新老系欧统可全兼容混蚊合运行，因此傲老系统的升级悟改造提供了非马常便利的途径义。WEB浏览挎燃耀由于因特网帝普遍采用浏览成器等瘦客户端鉴软件，系统的永使用及维护十贵分方便，受到舌广大用户的欢确迎武。培H9000墙V3.划0停增加团了炮WE疤B愧浏览功能，系黑统仅需增加配夺置戒WE谁B络服务器，安喇装燃woixW芦E逆B真服务器端软件南。为了确保系澡统的安全性，三可设硬件或软艺件防火墙。同扫样梦，见WE珍B灶浏览功能充分字考虑了毒与娇H900遣0勤系统原有图形倾界面的兼容性慧，席woi捞x壁软溜件型她可完全识别燃原腥H900记0烟系统存的也*.dbi织n锄图形文件，并拨且外观效果劲与扇oi旺x夕完全一致，实浅现了百分之百体兼容。深H9000/霸Toolki腰t兄系统集成工具姜软件杀慰霸醒H9000回V3.涉0互系统在原开发过工具软件的基错础上，进一步位充实完善，不储仅提班供渔IP京M踢交互图形开发惯系统挤、锅DBge红n淘数据库开发系纲统毁、诸PD啄C越综合计算工具皆软件龟、固Contr章olLoc逃k愧控制闭锁工具膏软件疏、拆AP胀I转接口等，而且完新开发研制棵了姿DEtoo聪l偷数据工程软件敌。特别揭是掘DEtoo班l迎，将系统集成谢开发工作于一忠体，衫成宁尾为包括数据库访、语音、控制接闭锁等功能于画一体的集成开坝发工具软件，娇强化了系统集规成与数据工程忧的可视化，并逮且具有学习指恳导性质，进一鸭步提高了系统寇开发集成效剪率烧槽和质量，也为受设计部门和最富终用户提供了哥有效的系统设窑计开发手段，版受到广大用户塘的一致好评。重国际标准通讯廉规约植凉扯通过现与多AB恐B要、席Alsto玻m缠等公司在三峡丑工程的合作善，耀H9000连V3.稻0心系统在通讯规秆约方面获得进努一步充实，不塑仅支爸持消DL476-带9荐2呜、宜m袋4f梅、跃SC180最1拢、倡CDC88幸90Typ钱eI拿I逝、皮CD这T耻及鹰Pollin饰g举等传统远动规枪约，而且研制移开发混了赠IEC87张0-稠5元、幕DNP3.胖0佩、失TASE-孔2秆规约通讯软件最，形成了较为昌完善的通讯软祸件包。高级应用软件蛋耍霞恢H9000拼V3.骨0翼系统礼在钩AGC/AV叶C际等高级应用软槽件方面有较大旬进展，实现了称白山、乌溪江枝等梯级水电厂凳的联道合截AG短C卖，在东江等水纸电厂实现愧了仿AGC/AV俱C炭，在龙谅羊鹅见峡、乌江渡、主东风等水电厂窃实现了调度远丝方男AG优C锤，其中贵州东铜风水电厂在没妥有人工干预的葡情况下，实现胶了电站监控系杯统按省调负荷舌曲线自动开停扭机和负荷调整戒，据实贷休时性好，对保培证贵州系身统评“盒西电东毁送后”抬电能质量起到则了重要作用。笨在更多的水电丑厂实现了电点站痒AG琴C杀功能。福Simulo架g庄培训仿真软件斑悼耻在操作员培朽训仿真方面，烦分析研究了水休电厂复杂的生麦产过程，完善辆和充实水电厂谨生产过程仿真硬的总体模型，存增加了连续系甲统仿真、非线爽性系统仿真及桨处理等功能播，壳抵建立和完善处分理上述复杂系警统的数学模型斗和手Simulo趣g远语言，并开发累了相关的编译处器和仿真器软竭件，结滋合蜓H900弦0妻系统原有功能锦，煌OTS200骗0茎培训仿真恼系妈顿统已经可以初贱步应用于分解据和描述比较复棕杂的连续非线徒性过程控制系抚统。闯综上所述滴，棍H9000宜V3.宏0充在确保技术进要步和功能扩充再的同时，将新薪老系统的兼容沙性放在一个十验分重要的位置烈。新老系统兼盒容，也就