金鸡滩水利枢纽电站计算机监控系统的设计

吴诗芹

(广西南宁水利电力设计院 南宁 530001)

1 概述

广西隆安金鸡滩水利枢纽位于右江下游河段,在隆安县城上游8km的金鸡滩处。电站装设3台灯泡贯流式水轮发电机组,单机容量为 24MW,总装机容量为72MW。3台发电机和2台主变压器接成扩大单元接线,其中一台变压器为三圈变,另一台变压器为双圈变。两台主变压器均以110 kV电压接入广西电网。为方便电站的运行管理,提高电站运行的可靠性,电站设计采用计算机监控系统对全电站实现自动监视和控制。

2 计算机监控系统的设计原则

金鸡滩水利枢纽电站属于中小型水电站。根据《水力发电厂计算机监控系统设计规定》 (DL/T5065-1996)、《水电厂计算机监控系统基本技术条件》(DL/T578-95)的规定,综合考虑金鸡滩水电站的单机容量、总装机容量以及计算机监控系统的发展趋势和业主的要求,确定如下设计原则:

(1)金鸡滩电站按照 “无人值班,(少人值守)”的原则进行总体设计。电站的控制方式采用全计算机控制方式,不设常规控制设备。

(2)可靠性。监控系统高度可靠。监控系统的局部故障不会影响现场设备的正常运行,系统的平均故障间隔时间 (M TBF)、平均维修时间 (M TTR)等可靠性指标均要达到或超过部颁标准DL/578-95《水电站计算机监控系统基本技术条件》的要求。

(3)先进性。系统配置和设备选型符合开放性国际标准,充分利用计算机领域先进而成熟的技术,使系统达到目前国内先进水平。

(4)开放性。采用全分层分布式的开放系统,整个系统的硬件和软件采用模块化、结构化的设计,能适应功能的增加和规模的扩充。

(5)经济性。在节约投资的基础上,在技术上使电站的长期安全运行得以保障,并可明显提高经济效益,使运行值班人员的工作条件得到有效改善。

(6)系统具有实时性好、抗干扰能力强、人机接口功能强、操作方便等特点。

3 计算机监控系统的结构与配置

隆安金鸡滩水利枢纽电站的控制方式为全计算机监控方式,不设常规控制设备。计算机监控系统采用分层分布式结构,设置了负责完成全厂集中监控任务的电站级控制系统和负责完成机组、开关站和全厂公用设备等监控任务的现地控制系统。电站级控制系统采用双主机系统,双主机互为热备用。电站级控制系统与现地控制系级之间的通信联系采用总线网络方式,通信介质采用光缆。

3.1 电站级控制系统的配置

电站级计算机监控系统主要由以下设备组成:

(1)2套主机兼操作员工作站,两套主机互为热备用。每个工作站均由1台美国HP530工作站和1台19″彩色液晶显示器组成;

(2)1套工程师工作站,由1台美国NEMATRON微机和1台17″彩色液晶显示器组成;

(3)1套通信工作站,由 1台美国NEMATRON微机和1台17″彩色液晶显示器组成;

(4)1台HPLJ5100网络黑白激光打印机和1台HPDJ3538彩色喷墨打印机;

(5)1套SZ-2型GPS卫星时钟系统;

(6)1套3kVA/1h在线式 UPS;

(7)其他辅助设备及系统软件、应用软件等。

3.2 现地控制系统

现地控制系统包括以下5个现地控制单元:

(1)LCU1～LCU3:分别用于1号～3号水轮发电机组及其辅助设备的监控。每个单元主要由GE90-30系列 PLC、10.4′TFT液晶触摸屏、SJ-12C双微机自动准同期装置 (单对象)、PMAC9900智能交流采样装置、通讯管理装置及配套设备等组成。各控制单元均按2个机柜组屏。

(3)LCU4:用于10.5kV和400V厂用电系统设备及全厂油、气、水等公用设备的监控。该单元主要由GE90-30系列PLC、10.4′TFT液晶触摸屏、PMAC9900智能交流采样装置、通讯管理装置及配套设备等组成。控制单元按1个机柜组屏。

(2)LCU5:用于主变压器和110kV开关站设备的监控。该单元主要由GE90-30系列 PLC、10.4′TFT液晶触摸屏、SJ-12C双微机自动准同期装置 (多对象)、PMAC9900智能交流采样装置、通讯管理装置及配套设备等组成。控制单元按2个机柜组屏。

4 计算机监控系统的功能

隆安金鸡滩水电站计算机监控系统可实现对电厂生产过程的实时监视、实时测量和实时控制,对机组的有功功率和无功功率进行单机调节或3台机组的联合控制,对机组的开、停机及并网操作进行控制,对厂用电系统及全厂公用设备进行监视和控制,并能与广西电网调度中心的计算机系统进行远程通信,交换远动信息。

4.1 现地控制单元的功能

4.1.1 数据采集和处理

LCU通过此功能对电站的主辅设备的运行状态、运行参数进行实时采集,存入实时数据库,作为系统实时监视、告警、控制、制表、计算和处理的依据。

数据采集的对象分为模拟量、开关量、脉冲量等。

4.1.2 安全运行监视

(1)状变监视和事件报警。(2)越复限检查和报警。(3)控制命令执行中显示操作全过程及操作受阻部位。

(4)电站设备的状态监视和参数显示。

4.1.3 控制与调节

LCU能接受当地或来自上位机的命令,完成对下述被控设备的操作:

(1)机组LCU:机组各种状态的转换、紧急停机,有功、无功负荷调节等;

(2)公用 LCU:厂用电和辅助设备的操作;对空压机,渗漏、检修排水泵等进行监控;

(3)开关站LCU:对断路器、隔离刀闸和接地刀闸的分、合操作进行监控等。

4.1.4 数据通信

包括与电站级进行通信,向上位机发送数据采集和事件信息,并接受其下行的控制命令;实现和微机励磁、调速、保护、智能采集装置等设备的通信。

4.1.5 在线诊断

LCU能进行硬件、软件的诊断。在诊断到故障后将报警,并自动闭锁相关控制。

4.2 电站级控制系统的功能

4.2.1 数据采集和处理

从各个LCU采集电站各主辅设备的实时数据,包括模拟量、开关量、电度量、越复限事件记录等。按收到的数据进行数据库刷新、报警登录和综合处理。

4.2.2 安全监视及事件报警

运行值班人员可以通过监控系统的大屏幕彩色液晶器对全厂各主辅设备的运行状态和运行参数进行实时监视。

当电站出现故障或发生事故时,监控系统自动显示报警语句、推出相关画面并自动进行语音报警。

4.2.3 控制与调节

监控系统能根据电站当前运行情况和远方及当地的控制命令、AGC及AVC的计算,按预定的步骤,对电站设备进行控制及调节,包括机组工况转换;机组有功功率、无功功率的闭环调节以及进行断路器和隔离开关分、合闸等操作。

在开、停机操作中,监控系统可按控制流程显示各设备的状态。过程受阻时可指出原因,并将机组转换到安全状态。

4.2.4 人机联系

借助于键盘、液晶显示器、鼠标器和打印机等人机联系设备,运行人员能方便地监视、控制、调节电站设备,并自动定时或响应召唤打印命令打印各种报表。

4.2.5 统计记录与生产管理

系统在实时采集全厂各设备的运行参数和工况的基础上进一步完成统计制表等一系列运行管理工作。包括电站发电运行记录、主要电气设备运行及运行记录、事故及故障记录等。

4.2.6 自诊断

监控系统具有在线自诊断功能,能及时发现系统中的故障,并能定位故障部位。诊断到故障时,能进行主备计算机的自动切换并采取报警等相应措施。

5 结束语

金鸡滩水利枢纽电站计算机监控系统是按 “无人值班 (少人值守)”的原则进行设计的。运行实践证明,该系统对减轻电站值班人员的劳动强度,提高电站的自动化水平,同时对提高电站的经济效益起了很大作用。