棉花滩水电站计算机监控系统

棉花滩水电站计算机监控系统
简介：通过国际公开招标，选定南京南瑞集团公司SJ-500计算机监控系统，该系统采用分层分布式开放系统结构，以全面实现电站的自动化监控和管理。
关键字：计算机监控系统,配置,功能,棉花滩水电站
福建省棉花滩水电站总装机容量600 MW，由4台单机容量为150 MW的水轮发电机组与2台容量为360 MV·A的双圈变压器组成两组扩大单元接线，每台发电机机端各带1台励磁变压器，每台主变压器的低压侧各挂1台厂用变压器，电站以220 kV单一电压等级接入福建省电网,220 kV母线为GIS双母线，采用专用母联，220 kV出线共4回。电站 设计按“无人值班”(少人值守)的原则和要求考虑，采用全计算机 监控手段，取消了所有的常规控制方式。通过国际公开招标，选定南京南瑞集团公司SJ-500计算机监控系统，该系统采用分层分布式开放系统 结构，以全面实现电站的自动化监控和管理。
1 计算机监控系统配置及功能
　　棉花滩水电站计算机监控系统配置分为主控级和现地控制级两层。主控级主要完成全厂的自动运行、历史数据处理及人机对话等功能；现地控制级主要完成生产过程的实时数据采集和预处理、控制和调节及与主控级的通讯联络等功能。
　　1.1 主控级
　　主控级 设备布置在中控室，其主要硬件包括：2台Alpha XP1000主计算机，2台Alpha XP1000操作员工作站和1台工程师工作站（兼培训工作站）及外围设备等，主计算机及操作员工作站采用主／从热备用运行方式。
　　主控级的功能包括：数据采集和处理，监视和控制，自动发电控制（AGC），自动电压控制（AVC），记录和打印，通讯控制，电站运行管理，系统诊断，软件开发，模拟培训等。对其中主要功能说明如下。
　　(1)数据采集与处理功能。主要是采集各控制单元上送的操作和事件数据，并存入实时数据库，用于画面更新、控制调节、趋势分析、记录打印、操作指导及事故记录和分析；数据处理功能是进行各种数据编码，校验传输误差及数据传输差错，生成各种数据库，供显示、刷新、打印、检索等使用。
　　(2)监视与控制功能。主控级对电站主要运行参数及事故、故障状态，以数字、文字、图形、表格、曲线等形式进行动态监视，并在主计算机CRT上显示；主控级的控制由值班人员通过CRT、键盘、鼠标等，对被控制对象进行调节和控制。
　　(3)自动发电控制（AGC）功能。包括调频、按给定功率运行和机组经济运行3项任务。调频是主控级在规定的调频容量范围内执行电网调频任务，调频容量由福建省中调给定，计算机监控系统按照电站提供的调频容量和电网调度所传送来的实时地区控制误差信号（ACE），控制4台机组执行频率控制任务；给定功率运行，根据操作员或调度中心给定的有功功率值及指定的机组进行机组的联合有功控制；机组经济运行，根据操作员或调度中心给定的全厂总功率，调频和备用容量的要求，以及设备的实际情况，自动计算出当前水头下电站的最优机组负荷分配。
　　(4)自动电压控制(AVC)功能。自动电压控制（AVC）根据调度中心的要求，进行机组的联合无功控制。
　　(5)模拟培训功能。利用工程师工作站（兼培训工作站），进行值班操作人员的模拟操作培训、维护培训、软件开发培训以及管理培训。
　　1.2 现地控制级
　　现地控制级设6个LCU：1～4号机组单元控制级为1～4 LCU，220 kV系统单元控制级为5 LCU ，公用设备单元控制级为6 LCU。正常运行时，机组自动操作由机组单元控制级的主PLC(可编程控制器)完成，通过中控室主控级或机组单元控制级的控制命令，实现机组开、停机等全部控制操作；机组单元控制级还设有辅PLC，用于实现机组的顺控功能，机组顺控功能由主、辅PLC实现冗余设置。各单元控制级的具体监控对象及其功能如下所述。
　　(1)机组单元控制级。1～4LCU布置在发电机层机旁,监控对象为：进水口闸门，水轮机及其辅助设备，发电机及其辅助设备，发电机出口断路器，主变压器设备等。
　　(2)220 kV系统单元控制级。该单元控制级5 LCU布置在继电保护室内，监控对象包括：4条线路的断路器，隔离开关，接地开关，母线设备，母联断路器等。
　　(3)公用设备单元控制级。该单元控制级6LCU布置在发电机层副厂房独立小室内，监控对象为：厂用电系统，UPS电源系统，厂用直流电系统，厂区及厂内排水系统，高低压气机系统，火灾报警消防系统和全厂通风及空调系统，水库上下游水位，泄洪闸门位置等。
　　现地控制级的功能主要是：数据采集与处理，显示监视，控制与调节，音响及信号，通讯与控制，自诊断功能。
现地控制级数据采集包括：在正常工作情况下对各控制单元模拟量、开关量和脉冲量进行采集工作；在事故和故障情况下能自动采集事故或故障发生时刻的有关数据，并按其发生的顺序记录事故或故障的性质、发生的时间等。现地控制级既可接受主控级指令，同时可在现地进行操作。在现地控制级单元控制器上装有远方／现地控制开关，当开关置于“远方”位置时，接收主控级命令完成各种操作；当开关置于“现地”位置时，闭锁主控级控制信号，由现地控制单元进行各种操作，但不影响上送信息。
　　现地控制级具有与主控级的通讯功能，向主控级传送所需要的全部过程信息，也可根据主控级指令随时上送要求的信息；在发生故障或事故情况下，及时向主控级传送故障或事故信息，并可接受主控级发来的控制指令，同时将执行情况和结果回送到主控级。
2 计算机监控系统的特点
　　棉花滩水电站采用全计算机监控手段，取消了所有的常规控制方式，因此要求计算机监控系统必须具备系统的实时性、高可靠性、易维护性和安全性等。
　　(1)系统的实时性。系统的实时性反映在系统的响应时间上，系统现地控制级的数据采集时间小于1 s，事件顺序点分辨率小于5 ms，执行控制的响应时间小于1 s，主控级的人机响应时间小于2 s，联合控制有功、无功功率的执行周期为3～360 s可调，可完全满足整个生产过程对数据采集、人机通讯、控制命令执行时间的要求。
　　(2)系统的高可靠性。由于整个系统由高可靠性进口元件组成和高度冗余的配置，并且整个网络采用光纤连接，具有较好的抗电磁干扰和防雷能力，因此能长期可靠运行。
　　(3)系统的易维护性。系统完善的远程自诊断及监视功能，能快速自动监视诊断到故障的部位，及时通知维护人员更换故障的部件，同时部分模块可以带电拔插，也简化了维护工作。
　　(4)系统的安全性。系统对每一功能和操作都进行检查和校核，发现有误时自动实现操作闭锁及报警，以避免误操作事故。
3 结语
　　棉花滩水电站计算机监控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，在国内监控领域中处于领先地位。分层分布式开放系统 结构适合于电站生产和管理体制的分层次管理及集中控制的要求；同时系统具有实时性、高可靠性、易维护性和安全性的特点，为电站实现“无人值班”（少人值守）创造了有利条件。