水电厂计算机监控系统第4章：电厂控制级教学课件

第四章：电厂控制级电厂控制级的功能

一二电厂控制级的结构及配置

对电厂控制级的要求

三四AGC控制AVC控制五水电厂计算机监控系统一、电厂控制级的功能1、电厂控制级的总体功能完成对整个电厂设备及计算机系统的集中监视、控制、管理和对外部通信等任务。2、电厂控制级的具体功能(1)数据采集和处理通过厂内通信网络自动采集LCU的电厂设备运行数据。通过外部通信网络接收调度命令或其它系统送来的数据。对采集的数据进行可用性识别，并标志不可用数据及处理。对采集的模拟量进行越限检查，产生报警报告并记录。按要求进行计算分析。进行相关记录和事故追忆记录。将有关数据生成数据库（实时数据库、历史数据库等）。水电厂计算机监控系统一、电厂控制级的功能（2）控制和调节发布机组的开/停操作、工况转换、功率调节命令。发布断路器、隔离开关及电厂公用设备的控制命令。AGC、AVC计算。（3）人机接口运行状态或参数显示、事故或故障报警记录显示、运行管理的各种记录和报表的显示。各种记录、记事、报表、操作票等的打印。事故、故障的音响或报警、电话报警或查询。通过CRT、鼠标或键盘等输入设备，向计算机系统发布电厂设备的监控命令，对计算机系统的各种操。（如画面和报表的调用、报警认可、参数设定、监控状态设置等。）。提供编辑、软件开发和操作员培训的接口。水电厂计算机监控系统（4）通信功能电厂控制级和各LCU之间的通信。与外部系统或远方监视站的通信。（5）编辑、软件开发、培训和系统管理画面、报表、数据库的编辑。应用软件的维护和开发。系统结构的维护管理。运行培训。（6）系统自诊断和故障处理系统硬件、软件的在线和离线自诊断。对故障设备的隔离。对冗余设备的故障自动切换。非冗余设备在故障消失后的自动恢复。一、电厂控制级的功能水电厂计算机监控系统（7）时钟同步电厂控制级计算机时钟与标准时钟的同步。电厂控制级与LCU之间的时钟同步。（8）专家系统功能事故或故障分析和处理指导软件。故障预测软件。运行指导软件。设备维护管理分析和指导软件。一、电厂控制级的功能水电厂计算机监控系统二、电厂控制级的结构及配置1、电厂控制级的两种类型（1）功能集中式电厂控制级

应用实例：辽宁白石水电站

（2*4000KW+1600KW）特点：电厂控制级的功能全部集中至网络上的一个或两个以主备方式运行的功能节点来完成。应用范围：中小型水电厂或自动化程度要求较低的电厂。辽宁省北票市境内新建电站实施微机监控系统的首例工程。水电厂计算机监控系统二、电厂控制级的结构及配置水电厂计算机监控系统二、电厂控制级的结构及配置1、电厂控制级的两种类型（2）功能分散式电厂控制级

特点：电厂控制级的功能采用多台计算机来承担应用范围：大型水电厂或自动化程度要求较高的水电厂应用实例：三峡右岸水电站、吉林白山水电站水电厂计算机监控系统二、电厂控制级的结构及配置水电厂计算机监控系统二、电厂控制级的结构及配置2、电厂控制级的配置（以三峡右岸电站为例）电站信息网电站控制网生产信息查询网主交换机之间设计采用双千兆以太网连接，形成紧密耦合的一个高速网络系统

双冗余热备主交换机和地下电站双冗余热备主交换机以及各LCU的双冗余交换机构成主要完成与生产管理特别是历史数据管理有关的信息传输，如后台数据处理信息、历史数据备份操作、报表打印数据等。单网配置，生产信息查询网与电站信息网之间通过物理隔离装置隔离，生产信息查询网上所有节点及外部节点对监控系统电站信息网的访问均被禁止。（2套光线/双绞线）

（2套光线/双绞线）

（1套光线/双绞线）

水电厂计算机监控系统二、电厂控制级的结构及配置3、电厂控制级的硬件配置（以三峡右岸电站为例）（1）历史数据服务器(含磁盘阵列柜)任务：完成三峡右岸电站计算机监控系统的数据处理、归档、存储及历史数据的生成、转储及管理。配置：SunFireV490服务器2套每套配置：1.35GCPU2个，二级缓存16M，内存8GB，硬盘2X146GB17吋液晶显示器1台1847W冗余电源SunSolaris操作系统采用1个串口，2个USB口，6个PCI插槽2路10/100/1000BaseT以太网接口，4口100/1000M以太网模块1块；

水电厂计算机监控系统二、电厂控制级的结构及配置3、电厂控制级的硬件配置（以三峡右岸电站为例）（2）数据采集服务器任务：数据采集服务器完成整个计算机监控系统的数据采集和预处理功能。配置：SunFireV440服务器4套（双套热备冗余）每套配置：1.28GCPU，内存4GB，硬盘2X73GB17吋液晶显示器1台1847W冗余电源SunSolaris操作系统采用1个串口，2个USB口，6个PCI插槽2路10/100/1000BaseT以太网接口，4口100/1000M以太网模块1块；

水电厂计算机监控系统二、电厂控制级的结构及配置3、电厂控制级的硬件配置（以三峡右岸电站为例）（3）应用服务器任务：完成对整个电站的高级应用程序，如AGC/AVC计算和处理。同时应用服务器还与数据采集工作站一起完成右岸电站计算机监控系统的数据采集和预处理功能。配置：SunFireV440服务器2套（同数据采集服务器）水电厂计算机监控系统二、电厂控制级的结构及配置3、电厂控制级的硬件配置（以三峡右岸电站为例）（4）操作员站任务：完成监控系统的全部人机联系功能。配置：SunBlade2500工作站5套每套配置：64位1.6GHZCPU，1M缓存，内存2GB，硬盘146GB21吋液晶显示器3台1847W冗余电源SunSolaris操作系统采用2个串口，7个USB口，6个PCI插槽5路10/100/1000BaseT以太网接口XVR-600高端图形卡3块

水电厂计算机监控系统二、电厂控制级的结构及配置3、电厂控制级的硬件配置（以三峡右岸电站为例）（5）工程师站（2套）任务：工程师站用于系统开发、编辑和修改应用软件、建立数据库、系统初始化和管理、检索历史记录、系统故障诊断、程序下载及培训等。配置：SunBlade2500工作站2套（同操作员站）（6）仿真培训站（1套）任务：培训仿真站主要负责运行人员的操作培训等工作。该节点具有操作员工作站的所有功能，可作为操作员工作站的备用站。配置：SunBlade2500工作站1套（同操作员站）水电厂计算机监控系统二、电厂控制级的结构及配置3、电厂控制级的硬件配置（以三峡右岸电站为例）（7）其它配置2台套调度通讯服务器；1台套厂内通讯服务器；1台套电话语音报警工作站；1台套报表工作站；2套查询终端；1套WEB数据服务器；2套WEB发布服务器；2台黑白1台彩色激光打印机；1套GPS时钟装置；1套模拟屏驱动装置；1套大屏幕控制装置；2套信息网网络装置；2套控制网网络装置；1套信息查询系统网络装置；6台便携式计算机；3台移动站；水电厂计算机监控系统二、电厂控制级的结构及配置4、电厂控制级的网络配置（以三峡右岸电站为例）水电厂计算机监控系统三、对电厂控制级的要求1、对供电电源的要求(1)电压波动：交流220V/380V±10%(2)瞬态响应：负载突变50%，电压超调量小于10%(3)不间断电源切换时间：不大于4ms(4)效率：大雨70%(5)噪声：距UPS1m处为40——60dB(6)波形失真：<5%(7)额定容量：1.5——2倍正常负载容量考虑(8)不间断电源备用电池维持时间：20min或30min水电厂计算机监控系统(1)双UPS供电，互为热备用；(2)每台UPS容量按1.5-2倍正常负荷容量考虑；(3)交流输入停电后可维持30min；(4)采用免维护的阀控密封铅酸蓄电池。三、对电厂控制级的要求2、对UPS电源的要求(1)气候环境；(2)电磁环境；(3)场地：面积=（5-7）设备所占面积之和；(4)接地。3、对环境的要求水电厂计算机监控系统四、AGC控制(自动发电控制）1、AGC控制的任务在满足安全发电的约束下，以迅速的、经济的方式控制整个电厂的有功功率以满足系统的需要。2、AGC控制的功能控制整个电厂的有功功率根据系统要求对全厂运行机组的有功功率进行调整机组间的合理起停顺序。对全厂运行机组的有功功率进行经济分配保证在满足各项限制条件下的发电耗水量最小。全厂安全运行约束的校核及控制保证厂用电的可靠；中性点接地的要求；运行中避开水轮机的汽蚀区、振动区或机组存在的缺陷范围等。水电厂计算机监控系统四、AGC控制(自动发电控制）3、AGC控制的依据上游来水量——适用于无调节水库的径流式水电站使水电站最大限度的利用上游来水量，以不弃水或少弃水为原则，尽量保证水电站在较高水头下运行。给定的发电负荷曲线或实时给定的总有功功率在电力系统统一调度下，水电站参加电力系统的有功功率和频率的调节，完成上级下达的计划性或随机性发电任务。维持电力系统频率在一定水平下运行根据电力系统的频率瞬时偏差或频率偏差的积分值，确定水电站的总出力，直接参加电力系统的调频任务。综合因素如按给定功率和电力系统频率偏差、按电力系统对功率的要求和下游用水量的需要等。水电厂计算机监控系统四、AGC控制(自动发电控制）4、AGC控制的基本原则机组不能运行在振动区原则不能频繁跨越振动区原则当给定总有功大于实发总有功时，机组尽可能不减负荷；当给定总有功小于实发总有功时，机组尽可能不增负荷原则机组不能频繁调节（小负荷变化由1或2台机移动）原则优化效率原则水电厂计算机监控系统四、AGC控制(自动发电控制）5、AGC有功负荷分配方式（1）调频方式——AGC分配有功根据系统频率偏差设定。PAGC=PACT＋Kf△f－P’AGC其中：PAGC：

AGC分配有功功率

PACT：全厂实发总有功功率

Kf：系统调频系数△f：系统母线频率偏差

P’AGC：不参加AGC机组的实发有功功率之和水电厂计算机监控系统(2)功率控制方式——AGC分配有功按照预先给定的有功设定曲线值（有功给定值）来设定。PAGC=PSET＋P’AGC其中：PAGC：AGC分配有功功率

PSET：全厂有功设定值

P’AGC：不参加AGC机组的实发有功功率之和四、AGC控制(自动发电控制）5、AGC有功负荷分配方式水电厂计算机监控系统6、AGC有功负荷容量成比例分配原则Pi:

AGC分配到第I台参加AGC机组的有功功率PAGC：

AGC分配有功功率Pimax：参加AGC的第i台机组在当前水头下最大出力n:参加AGC的机组的台数∑：参加AGC的n台机组在当前水头下最大出力之和（n=1,2,…,n）适用范围：机组的某些特性曲线不全或不够精确的前提下四、AGC控制(自动发电控制）水电厂计算机监控系统7、水电站经济运行数学模型简介

四、AGC控制(自动发电控制）P:电站给定总出力；Q:相应于电站给定总出力的总耗水量；Pi:第i台机组出力；Qi:第i台机组引用流量；N:机组总台数；

i:机组编号，i=1,2,…N;Pimin:机组出力的最小值;Pimax:机组出力的最大值;需要考虑的因素：

旋转备用容量躲避振动与气蚀区负荷调节幅度约束减少开停机调节次数

水电厂计算机监控系统四、AGC控制(自动发电控制）8、AGC控制的实施水电厂计算机监控系统四、AGC控制(自动发电控制）9、AGC控制的效益

水电厂计算机监控系统四、AGC控制(自动发电控制）水电厂计算机监控系统五、AVC控制(自动电压控制）1、AVC的任务通过水电厂计算机监控系统对正常运行中高压母线电压和全厂的无功功率进行控制，在全面保证机组安全运行的条件下提供充分可利用的无功功率。2、AVC进行无功功率分配原则与无功容量成比例的原则——即水电厂参加AVC控制的机组单机分配的无功量与机组最大无功容量成正比。按机组实发有功比例原则——即水电厂参加AVC控制的机组单机分配的无功量与机组实发有功量成正比。