喜河水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造方案.doc

喜河水力發(fā)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造方案 批 準(zhǔn)：審 核：編 寫：維護(hù)部電氣班二0一五年一月二十七日計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造方案一 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)基本情況1. 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用全分層分布，開放式系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以光纖以太網(wǎng)為總線。實(shí)行雙網(wǎng)通訊，互為熱備用。設(shè)有主控級和現(xiàn)地控制單元級。2. 主控級以2套主計(jì)算機(jī)（兼操作員工作站、兼歷史數(shù)據(jù)庫）、1個工程師工作站（兼培訓(xùn)工作站）、2個通信工作站、1個廠長終端為核心，連同其外圍設(shè)備（包括網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和打印機(jī)等）、在計(jì)算機(jī)室的兩套逆變電源等構(gòu)成的主控級設(shè)備。其中，操作員工作站等放在中央控制室；工程師工作站（兼培訓(xùn)工作站）、通信工作站、廠長終端、逆變電源放在監(jiān)控計(jì)算機(jī)室。3. 現(xiàn)地控制單元現(xiàn)地控制單元接受主控級命令，直接面向控制對象，運(yùn)行人員可通過現(xiàn)地控制盤上的人機(jī)界面進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。全廠共設(shè)6套現(xiàn)地控制單元設(shè)備。分別為機(jī)組現(xiàn)地控制單元（13LCU），開關(guān)站現(xiàn)地控制單元（4LCU），公用現(xiàn)地控制單元（5LCU），大壩現(xiàn)地控制單元（ 6LCU）。每個LCU由控制器、輸入輸出模塊、溫度測量盤（僅裝于13LCU）和同期裝置（僅裝于13LCU和4LCU）等組成。各現(xiàn)地控制單元能脫離主控級，獨(dú)立運(yùn)行完成其現(xiàn)地監(jiān)控功能，機(jī)組手動分步操作可通過機(jī)組現(xiàn)地控制單元來實(shí)現(xiàn)。二 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造背景1. 喜河計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)2006投產(chǎn)，受當(dāng)時國內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展水平的限制，我廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)為非冗余配置（現(xiàn)地單PLC、單網(wǎng)絡(luò)），監(jiān)視、控制功能不全，隨著時間的推移，加之電網(wǎng)調(diào)度對監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時性、可靠性的要求也不斷提高，接入監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量越來越多，系統(tǒng)規(guī)模越來越大，現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)已不能滿足反事故措施及電力安全生產(chǎn)的要求。2. 我廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)2006年投產(chǎn)，已工作八年多時間，因長時間連續(xù)運(yùn)行，元器件老化，頻繁出現(xiàn)CPU插件損壞、以太網(wǎng)卡損壞、電源模塊損壞等故障；上位機(jī)長期運(yùn)行經(jīng)常出現(xiàn)死機(jī)、通訊中斷現(xiàn)象；運(yùn)行中出現(xiàn)誤報(bào)警或不報(bào)警現(xiàn)象，因語音庫已滿，無法進(jìn)行增設(shè)，此現(xiàn)象嚴(yán)重影響了我廠設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。3. 由于計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備更新?lián)Q代較快，原有模塊等設(shè)備已經(jīng)無法購買。例如：2014年1月10日02時在進(jìn)行出線場設(shè)備恢復(fù)運(yùn)行時，GIS監(jiān)控單元CPU插件損壞，監(jiān)控?zé)o法發(fā)出合閘命令，備品插件與原插件型號不一致，程序無法順利下載，導(dǎo)致330kV不能及時恢復(fù)；當(dāng)日監(jiān)控系統(tǒng)還發(fā)生了三號機(jī)LCU單元CPU插件損壞、一號機(jī)LCU與上位機(jī)通訊中斷等缺陷，原因都是設(shè)備老化。4. 2013年10月開始操作員B站頻繁死機(jī)，經(jīng)過檢查是由于主板老化故障所致，需更換操作員B站服務(wù)器，耗費(fèi)大量人力和時間，更換服務(wù)器并重新安裝系統(tǒng)后，B工作站才恢復(fù)正常。5. 原監(jiān)控系統(tǒng)自動化元件未按“無人值班，少人值守”要求配置，運(yùn)行8年以上，老化嚴(yán)重。三 設(shè)備存在的主要問題：1 我廠監(jiān)控系統(tǒng)機(jī)組LCU采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和當(dāng)?shù)仫@示及數(shù)據(jù)通信。一旦出現(xiàn)故障，上位機(jī)與現(xiàn)地PLC的聯(lián)系中斷，運(yùn)行人員無法進(jìn)行正常的控制和監(jiān)視。2 由于工業(yè)控制機(jī)的不可靠，經(jīng)常出現(xiàn)誤報(bào)警和不報(bào)警現(xiàn)象。3 LCU運(yùn)行時間長已經(jīng)老化。4 工業(yè)控制機(jī)的運(yùn)行速度，直接影響上位機(jī)的數(shù)據(jù)庫的刷新速度，響應(yīng)時間較慢。5 無熱插拔硬盤功能，滿足不了緊急故障處理。6 現(xiàn)地操作不直觀，人機(jī)界面差。7 備品備件難以保證供應(yīng)。8 我廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)為非冗余配置（現(xiàn)地單PLC、單CPU），不滿足反措要求。四 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造方案(一) 項(xiàng)目方案內(nèi)容綜述：系統(tǒng)整體招標(biāo)，各機(jī)組系統(tǒng)結(jié)合機(jī)組大修分布實(shí)施，上位機(jī)單元可提前施工完成，大壩單元和公用單元可避開機(jī)組小修進(jìn)行。新裝上位機(jī)單元與原上位機(jī)同時運(yùn)行，各單元逐步改造接入新上位機(jī)。在施工中，盡可能減少設(shè)備停運(yùn)時間。(二) 上位機(jī)系統(tǒng)：1 系統(tǒng)主機(jī)在監(jiān)控機(jī)房設(shè)一面計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)柜，裝設(shè)兩臺主機(jī)，主機(jī)共用一臺顯示器（通過KVM進(jìn)行切換），主機(jī)作用和地位完全相同。主要負(fù)責(zé)電站層計(jì)算機(jī)AGC和AVC計(jì)算和處理、運(yùn)行檔案管理、事故故障信號的分析處理、參數(shù)越復(fù)限記錄、測點(diǎn)定義及限值存儲、各類運(yùn)行報(bào)表生成和儲存、實(shí)時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫的生成、轉(zhuǎn)存、備份，系統(tǒng)時鐘管理等。2 操作員工作站系統(tǒng)設(shè)置2臺操作員工作站，每臺配置2臺大屏幕液晶顯示器，其作用和地位完全相同。操作員工作站主要作為操作員人機(jī)接口工作臺，負(fù)責(zé)監(jiān)視、控制及調(diào)節(jié)命令發(fā)出、報(bào)表打印等人機(jī)界面功能。通常電站所有設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)控都在操作員工作站上進(jìn)行。3 工程師/培訓(xùn)工作站系統(tǒng)設(shè)置1臺工程師培訓(xùn)工作站，配置1臺大屏幕液晶顯示器，其它硬件配置與操作員工作站大致相同。主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)的維護(hù)管理、功能及應(yīng)用的開發(fā)、程序下載等工作；本工作站還能實(shí)現(xiàn)對全廠各設(shè)備的仿真操作以及對運(yùn)行人員的培訓(xùn)工作。此外，工程師站還具有操作員工作站所有功能，以便其可以作為操作員工作站的備用。4 打印及語音報(bào)警工作站該節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)信息及報(bào)表打印、事故畫面硬拷貝、語音報(bào)警、電話查詢、事故自動尋呼（ON-CALL）等。5 廠內(nèi)通訊服務(wù)器負(fù)責(zé)水情數(shù)據(jù)上送。6 調(diào)度通訊服務(wù)器負(fù)責(zé)遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)上送。7 WEB瀏覽服務(wù)器負(fù)責(zé)通過廠內(nèi)生產(chǎn)管理系統(tǒng)實(shí)時查看監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)。8 安全隔離裝置按照電力系統(tǒng)二次安防的要求配置正反向及縱向安全隔離裝置。9 北斗同步對時系統(tǒng)同步對時系統(tǒng)為全廠監(jiān)控系統(tǒng)提供串行時鐘信息，并為現(xiàn)地LCU等設(shè)備提供脈沖對時信號。10 打印機(jī)負(fù)責(zé)報(bào)表打印、歷史數(shù)據(jù)、故障錄波打印。11 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用工業(yè)級以太網(wǎng)交換機(jī)，構(gòu)成10-100-1000Mbps自適應(yīng)交換式工業(yè)以太網(wǎng)。數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)是全雙工、交換式、無沖突的，任何時候，最大通訊負(fù)載量不得超過總帶寬的40%。包括2套控制室中心交換機(jī)（裝設(shè)在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)柜內(nèi)）、12臺現(xiàn)地級交換機(jī)（裝設(shè)在各LCU柜內(nèi)），網(wǎng)絡(luò)設(shè)備機(jī)柜，線纜、光纖尾纖、光纖保護(hù)盒架、網(wǎng)線接頭及其它附件等。(三) 下位機(jī)系統(tǒng)：LCU共6套，分別是3套機(jī)組LCU、1套開關(guān)站LCU、1套公用LCU、1套壩區(qū)LCU。1 PLC控制器每套PLC控制系統(tǒng)都必須配置雙CPU模件，而且CPU模件有固定的安裝位置。配置下列模件：1.1 I/O模件1.2 開關(guān)量輸出模件1.3 模擬量輸入模件1.4 模擬量輸出模件1.5溫度量輸入模件1.6串口通訊模件2 同期裝置微機(jī)自動同期裝置性能：2.1允許壓差設(shè)定值是可調(diào)的，調(diào)整范圍為15V15V。2.2允許相差設(shè)定值是可調(diào)的，調(diào)整范圍為040。2.3允許頻率設(shè)定值是可調(diào)的，調(diào)整范圍為0.5Hz0.5Hz。2.4通過調(diào)試軟件及裝置本身均可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)前時間測試功能。2.5電壓升/降輸出信號時間是可調(diào)的，調(diào)整范圍為0.052s。2.6電壓升/降輸出信號間隔時間是可調(diào)的，調(diào)整范圍為120s。2.7速度增/減輸出信號時間是可調(diào)的，調(diào)整范圍為0.052s。2.8具有電壓調(diào)節(jié)匹配特性和頻率調(diào)節(jié)匹配特性測試功能，自動檢測出最佳的dU/dt及df/dt值，顯示在顯示屏上供用戶選擇使用。2.8輻射/抗干擾能力（EMC）滿足IEC61000標(biāo)準(zhǔn)。2.9設(shè)置一個自動準(zhǔn)同期裝置投/切開關(guān)。3 智能交流采集裝置3.1電量測量精度0.2級；3.2額定電壓輸入為：100V；3.3額定電流輸入為：1A；3.4在外界電場、磁場干擾下輸出值變化不得超過基本誤差的絕對