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青溪水电厂计算机监控系统改造设计
广东省粤电资产经营公司叶建和
摘 要:本文介绍了青溪水电厂计算机监控系统的组成和功能,并对旧的控制系统存在问题提出解决方法.本文对国内大中型水电厂计算机监控系统的设计具有借鉴作用.
关 键 词:水电厂计算机监控系统改造设计
Abstract:ThestructureandfunctionofSCADAofQingXihydropowerstationisintroduced,andsomemethodstodealwithproblemsinoldSCADAaredescribedinthispaper.ThispaperisusefultodesigningSCADAofthelargeandthemiddlescalehydropowerstationforreference.
Keywords:hydropowerstation,SCADA,replace,design
青溪水电厂装机容量4×36MW,位于广东省东部汀江干流,1993年建成发电.该厂投产时机组控制系统采用了常规控制为主,计算机控制为辅的设计方案,受当时计算机水平的限制,采用80286微机作为上位机,Bitbus作为控制网络,存在网络通讯率低,可靠性较差等问题.另外上位机采用IRMX操作系统,通用性较差,难以实现与省电力调度通讯功能.为了满足水电厂"无人值班"(少人值守)的要求,实现由上级电力调度直接远方开停机,2001年我们采用南京南瑞集团公司的全分布开放式控制系统对该厂计算机监控系统进行了改造,完全取消了常规控制,实现全计算机控制.改造后的监控系统代表了目前我国水电厂自动控制的最新水平.
一、系统构成与配置
采用全分布开放系统总线式控制网络结构.见图一
1,主机兼操作员工作站
配置2台Compaq公司的AlphaStationXP1000工作站(500MHz64bitCPU,256MB内存,9.1G硬盘),双机冗余,互为热备用.运行UNIX操作系统,人机接口选用WINDOWS/MOTIF.主机可实现厂站级控制系统的全部功能.
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2,工程师工作站:
配置1台Compaq公司的AlphaStationXP1000工作站,实现系统管理及维护功能.
3,通讯工作站
通讯工作站主要用于本计算机监控系统与省电力调度中心,地区调度中心及本厂其它系统的数据通讯.
通讯工作站选用1台美国ICS工业控制机(800MHzPⅡCPU,128MB内存,15G硬盘,并配有8串口接口板)
4,现地控制单元LCU
整个控制系统配置6个LCU,其中每台机组1个LCU,1个公用LCU和1个开关站LCU.分别负责水轮发电机组,公用辅助设备,开关站的数据采集及控制.LCU采用美国AB公司的ControllogixPLC为核心.ControllogixPLC是AB公司最新推出的新一代PLC,体现了控制系统的最新发展方向,具有如下特点:机架采用无源多主总线设计思想,多处理器可同时在一个机架上实现多任务控制,带电插拔任何模块而不影响其它模块工作,庞大的I/O容量,12800离散I/O,4000模拟I/O,强大的网络共享功能,性价比高.
考虑到PLC的温度采集模块价格高,所以选用微机温度巡检保护装置用于温度量测量和保护.
为了在LCU查看机组运行参数,配置了彩色触摸显示屏.
系统I/O配置表:
机组LCU公用LCU开关站LCU合计SOE开关量输入4×323296256开关量输入4×9619296672模拟量输入4×484848288开关量输出4×646464384合计4×2403363041600LCU电源:改造前每个LCU仅一路交流220V电源供电,配一个UPS.运行经验表明小型UPS内部蓄电池寿命较短,使用几年后容量容易变小,失去UPS作用.因为水电厂具有非常可靠的220V直流电源系统,所以本次改造中LCU电源采用交直流双电源供电,极大提高电源可靠性.
5,控制网络
主机,工程师工作站,通讯工作站和各LCU通过10/100M网络交换机组成快速以太网.采用TCP/IP协议.主机,工程师工作站,通讯工作站通过双绞线,LCU通过光纤接入网络,网络速率100Mbps.
6,GPS卫星时钟系统
为主机及各LCU提供标准时钟,以获得电网标准时钟和便于事故时事件顺序分析.
二、系统功能
本系统由厂级计算机和LCU组成,LCU负责数据采集与控制,并向上位机发送采集的数据和事迹信息,接受上位机下行命令对设备进行控制,能脱离上位机独立工作,所以在功能分工上,数据采集和控制由LCU完成的,上位机完成数据库功能和全厂级控制功能(如机组间最优负荷分配控制).
1,数据采集与处理
LCU对电厂的主辅设备的运行状态,运行参数及测量值进行实时采集,工程量化,存入数据库,作为实时监视,报警,控制,计算和处理的依据.采集对象分为模拟量,开关量,脉冲量,数码量等.
(1)模拟量
对模拟量处理有断线检测,数字滤波,数据合理性判断,标度换算,越复限报警等.
(2)开关量
开关量包括事件顺序记录(SOE)开关量和普通开关量两种.
SOE开关量指事故,断路器分合及重要继电保护的动作信号.监控系统采用中断方式迅速响应动作信号并以毫秒级的时间分辨率进行记录.
普通开关量指SOE开关量以外的开关量.
(3)脉冲量
主要用于对电表输出的电量脉冲进行累计,实现电量累计,管理.但前几年运行经验看,一旦LCU失电或退出维护时无法采集脉冲,就造成电量累计不准.