新疆铁门关水电站计算机监控系统改造设计

新疆铁门关水电站计算机监控系统改造设计

1机组容量预测新疆铁门关水电站位于哈萨克斯坦自治省巴音郭楞、新疆库尔勒市以北的孔雀河上，距库尔勒市8公里。铁门关水电站装机规模4×8750kW+1×10000kW。其中,1～4号机组单机容量8750kW,于60、70年代先后建成投产发电,5号机组单机容量10000kW,于2000年,投产发电。该站5台机组均为立式混流式水轮发电机组:4台主变压器,110kV母线为六角形接线,35kV母线为单母线分段,电站总装机容量45000kW,110kV出线2回,35kV出线2回,是巴州电网的主力电站之一,在电网中主要担任调频、调峰及事故备用等作用。2自动转换开始准备2.1调节控制灵敏度差该站1～4号机组投产于60、70年代,实施自动化改造前,技术落后、设备陈旧、故障率高。机组励磁系统采用励磁机与励磁调节器相结合的励磁方式,设备严重老化,因为调节器故障影响开机的现象时有发生;机组调速系统采用T-100机械液压调速器,由于设备使用年限较长,机械结合部位磨损严重,系统死区大,调节控制灵敏度差;水能动力系统除蝶阀操作采用液压阀以外,其余均采用手动阀门,工人劳动强度高,工作效率低;机组监测表计全部为常规表计;机组的监视控制必须有多人同时值班为完成。2.2机组励磁和转速系统针对机组自动控制部分存在的问题,电厂相继实施了机组励磁系统的改造和调速系统的改造。机组励磁系统:采用微机可控硅励磁系统代替了原来的励磁机;机组调速系统:采用步进式微机调速器代替了老式的机械液压调速器。这两套系统的改造,不仅提高了设备的技术水平和健康水平,同时为电站实施计算机监控系统改造奠定了坚实的基础。3计算机监控系统随着计算机技术的发展,计算机的可靠性、稳定性都已经达到比较高的水平,特别是工业控制机适应现场环境的能力很强,而且价格也比较低,经济性越来越明显。另一方面,国内水电厂计算机监控技术也经历了集中监控到现在广泛采用的国际通用全开放、分层分布式控制系统,而且计算机监控系统的技术已经成熟,产品基本定型。应该说,水电厂计算机监技术的实用性、可行性、可靠性、经济性已经在许多电厂的运行实践中得到了证明,外界技术条件已经具备。同时,近几年电站在设备改造过程中非常注意技术方案、设备选型的先进性和对将来改造的可适应性,对主要辅助设备全部采用国内先进技术和产品进行了改造,现场也具备了监控改造的必要条件。另一方面,由于该厂开停机频繁,运行方式复杂,加之设备分散,控制操作较多,要保证电站安全经济运行,要实现“无人值班”(少人值守),就必须有一套性能良好,功能齐备的计算机监控系统。4自动化系统配置安全设计根据国内水电站计算机监控系统的控制模式和应用经验,铁门关电站计算机监控系统采取以下设计原则:考虎到资金的投入和电厂职工队伍的技术水平,整个电站综合自动化按以计算机监控为主的指导思想进行总体设计和系统配置,充分考虑和保证计算机监控系统与常规二次设备协调配合的良好性能。监控系统的整体可靠性要保证任何部件故障不能影响电站机电设备的正常运行,任何部件故障不影响监控系统整体和其他部件正常工作,监控系统应有详细的故障记录和自诊断功能,使整个控制系统达到:安全、可靠、方便、实用。监控系统设计满足《水电厂计算机监控系统设备基本技术规范》要求,系统功能按满足“无人值班”(少人值守)原则进行总体设计。4.1计算机监控系统的监视器区域(1)水轮发电机组、变压器及其辅助设备;(2)主开关及隔离刀闸设备;(3)公用辅助设备和与公用系统设备。4.2应用程序报警系统(1)对全厂设备实现自动监视与记录。由监控系统自动完成全厂设备(包括消防装置)的数据采集与处理,对设备运行进行自动监视与记录。包括状态信息监视,模拟量信息监视,故障/事故报警记录与显示,趋势记录,重要故障和事故的语音报警。(2)实现全厂AGC、AVC的自动控制。(3)对电站设备实现智能控制和功率调节。按生产调度要求或根据电站运行方式要求,对电站设备进行智能控制操作和调节,包括机组的正常开停机、事故自动与紧急停机、机组有功/无功调节、断路器操作、机组设备自动控制及公用设备自动控制操作等。(4)实现电站运行管理的自动化。包括运行报告和报表的自动/手动生成、显示及打印、运行操作指导显示、运行人员登录/注销等。(5)实现远方控制、监视、管理。(6)实现数据及信息资源共享。5计算机监控系统的结构和配置5.1催化剂和监控系统铁门关水电站计算机监控系统采用符合国际标准的开放式环境下全分布模式,并分为上位机和现地下位机两层。两层之间采用100m快速光纤以太网总线,具有较高的传输速率和良好的抗电磁干扰能力。上位机系统设备包括用于监视和操作并兼做主机的操作员工作站2套(Alpha500au工作站,21”彩色显示器(1600×1200),双屏显示,Rru64UNIX操作系统)、用于系统运行维护和管理的工程师工作站1套(CompaqAP200,Tru64UNIX操作系统)、一个与调度自动化系统和电厂MIS系统(管理信息系统)通讯的通讯工作站兼语音报警工作站(HPVei8PIII/500,WINDOWSNT4.0操作系统)。配一套GPS作为系统内部上、下位机之间及与调度自动化系统同步的控制时钟。下位机由每台机组一个现地控制单元(LCU)和开关站、全厂公用设备公用的一个控制单元组成。每台现地控制单元出一台控机(CONTEC430P—体化工控机,WindowsNT4.0操作系统)、一台可编程控制器(GE90-30)和相关的交流采样装置(ACM3300)、温度巡检仪(WXY-IV)、微机同期装置(WX-98)组成。下位机系统各LCU通过多模光纤接入监控系统局域网,上位机系统各工作站通过屏蔽双绞线接入监控系统局域网。电站配一套UPS,作为上位机系统的工作电源。5.3机组rtu采集为满足机组和公用设备的监视与控制功能,监控系统采集和监视的各种数据、状态量如下:(1)每台机组RTU采集:模拟输入量32点(其中,模拟输入电量11点、模拟输入非电量16点、模拟输入温度量6点),中断输入开关量27点,扫查输入开关量92点,输出开关量43点,机组温度巡检量27点。(2)公用系统RTU采集:模拟输入量11点,开关输出量59点,中断输入开关量62点,扫查输入开关量314点。本方案中,作用于机组保护停机的温度量直接接入PLC的RTD模块,作用于一般报警监视的温度量由温度巡监控装置采集,公用系统的电流、电压等电气模拟量由相应的交流采样装置负责采集。温度巡检装置与交流采样装置将采集到的信号,通过PLC配置RS232通讯接口板输入RTU。这样的配置方案,提高了系统的可靠性和集成度,省去了大量的变送器,降低了系统整体造价。6计算机监控系统的功能6.1数据及系统授权管理数据采集与处理、综合计算、安全监视、指令操作与调节、自动控制(AGC、AVC、AFC、EDC)、生产统计、运行日志与报表打印、运行指导、操作票显示、编辑和打印、模拟仿真培训、人机联系、系统通信、系统自诊断与自恢复、系统数据库、系统时钟同步、防误操作功能、系统的授权管理。6.2lcu的现地监控功能机组现地控制单元的功能:根据铁门关水电厂的实际情况,下位机系统五台机组各设置一台LCU,公用系统及开关站设置一台LCU,共设置六台LCU。每台LCU均是一套完整的计算机控制系统。与系统联网时,作为监控系统的一部分,实现系统指定的功能。而当与系统脱离时,则能独立运行,实现LCU的现地监控功能。(1)机组LCU的主要功能:各种数据采集与预处理功能、数据通讯与网络通讯功能、现地数据库管理功能、运行工况的转换、事件顺序记录功能、LCU现地人机联系功能、系统硬件及软件诊断与自恢复功能、时间同步功能、开/停机、发电/调相工况转的顺序控制功能、自动准同期并网、水力机械保护(瓦温、振动、摆度、过速、水压、油压)等功能。(2)公用及开关站LCU主要功能:各种数据采集与预处理功能、数据通讯与网络通讯功能、现地数据库管理功能、运行工况的转换、事件顺序记录功能、LCU现地人机联系功能、系统硬件及软件诊断与自恢复功能、时间同步功能、断路器的投切控制功能、公用设备的投切操作功能、自动准同期功能。6.3思路之一:容易,应用好,能较好解决机组并网速度和成功率等问题该系统具有控制方式先进、自动化程度高、运算速度快、现场硬件设施完善,软件功能强大、完备,人机界面清楚,易于运行人员现场操作,界面人性化、通俗易懂,可靠性高、实用性强等特点。同时,具有较好的备用和保护功能,能很方便地进行开停机操作、运行工况转换及单步操作等工作,特别是微机自动准同期装置的投入,使机组并网速度和成功率大大提高,有效解决了原来存在的手动准同期并网速度慢、并网冲击大等问题。计算机监控系统的投入,使电厂的机组控制、励磁系统、调速系统、辅助设备、公用设备自动化通过网络通讯有效的结合起来,真正做到了整个生产过程的自动化,减轻了劳动强度,提高了生产效率。7治疗熔喷系统的特点铁门关水电站计算机监控系统采用北京水科院自控公司推出的H9000系统,系统的配置及功能较为全面和完善,采用了国内外的最新技术,系统具