小型水電站計算機監(jiān)控現(xiàn)狀

1、小型水電站計算機監(jiān)控現(xiàn)狀由于早期的研制主要集中于大.中型水電站，對小型水電站監(jiān)控系統(tǒng)的研究較少，因此使得我國水電姑自動化技術的發(fā)展出現(xiàn)了極不平窗的局血，小型水電站的自動化水平目前還處于比較落后的狀態(tài).在小型水電站自動化裝賈的研究方面，與國外的先進水平相比還有一段較大的差距.針對小型水電站的特點而專門進行的一項研究是在20世紀90年代中期進行的，是由國電自動化研究院與石景山發(fā)電總廠合作在下葦?shù)樗娬救菡x均為15MW的5號和6號機上進疔的發(fā)電煤合控制裝置(GCU)的研究試驗困匚由于GCU的設計構(gòu)損是集調(diào)速、勵馭順控*同期、測量5個功能于一體，因此又稱為籾五合一"裝置.經(jīng)段時間的試運行，甩

2、100%負荷試驗.從高井到F葦?shù)?號機的遠方控制等情況來看”該套裝置運行正常，達到預期目的。為了促進小水電站實現(xiàn)自動化控制水利部亞太小水電中心和國家電力公司南京自動化股份有限公司都在小型水電站監(jiān)控方式方面逬存了一些探討此外，武漢華工電氣自動化有限貴任公司、南京自動化設備廠和許昌繼電器集團有限公司等科研s制造單位也做了不少工作，在我國己形成了SDJK,DZWX.SSJ-3OO0.CSCS系列、SD200和SJK-3000等多種產(chǎn)品.桐柏水電站位于浙江省天臺縣境內(nèi)，電站裝機容f2X4000KW,多年平均發(fā)電盤3000萬KW,水輪機型號為HL004-WJ-70,水輪機額定水頭300m,額定流3/s,

3、額定轉(zhuǎn)速1500r/min,發(fā)電機型號為TSW-148/98-4,調(diào)速器為XT-600,主接線形式采用二機一變型式，一回35KV線路接城西變電所，二回10KV線路分別接至北山和玻纖廠其主接線如圖11所示;北山頑纖廠北山頑纖廠授城西|tsr廠用電圖1-1桐柏水電站主接線圖天臺桐柏水電站屬于坑道式水電站，由于地處山洞，噪音大、壞境潮濕，運行環(huán)境極為惡劣.廠房的噪音指數(shù)為20db,中控室的噪音指數(shù)為90db,長期在這樣的嗓音環(huán)境下值班運行.對人體的危害是顯而易見的。因此.電站進行自動化改造已是當務之急。針對電站對投資及自動化程度的定位，整個電站監(jiān)控系統(tǒng)按“無人值班、少人值守”的原則設計卩叭電站實施計

4、算機監(jiān)控系統(tǒng)工程后，將形成一個完整的開放型分層分布的實時閉環(huán)過程控制系統(tǒng)卩兒近期，整個系統(tǒng)釆用以計算機監(jiān)控為主、簡易常規(guī)為輔（逐步取消常規(guī)監(jiān)控）的監(jiān)控方式，對電站的運行和主要設備實施全面的自動監(jiān)測和控制，電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)度中心之間，可實現(xiàn)遙信、遙測的功能，并預留遙控、遙調(diào)、遙視的功能接口，且能穩(wěn)定可靠地接受電力系統(tǒng)調(diào)度端的調(diào)度管理命令，整個站內(nèi)系統(tǒng)具備遠方監(jiān)控的一切必備條件，電站“現(xiàn)地無人值班”，在洞口中控室對電站設備實時監(jiān)控.遠期，待調(diào)度中心計算機監(jiān)控系統(tǒng)完成，打通調(diào)度中心至電站的通訊通道，由站內(nèi)計算機監(jiān)控方式過渡到調(diào)度中心遠方計算機監(jiān)控方式，實現(xiàn)站內(nèi)“無人值班、少人值守”。結(jié)合該工程

5、實踐，本論文在分析和總結(jié)以往的計算機監(jiān)控系統(tǒng)設計原理的基礎上卩叫采取全開放的設計思想，將工業(yè)控制領域里的一項新技術一一PLC運用到該控制系統(tǒng)中，并針對以PLC為基礎的現(xiàn)地控制單元設備裝置原理、程序編制等進行了詳細論述。早期水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)中，現(xiàn)地控制裝賈最早采用的是目前很多老水電廠仍然在運行的是用繼電器構(gòu)成的機組自動屏，由于是觸點裝置，動作比較直觀，一般說來，還咼可以完成基本功能要求的，但是由繼電器構(gòu)成的系統(tǒng)存在-系列的嚴重不足，首先它能完成的功能比較有限，沒有計算和存貯的功能:其次是裝賈體積龐大，接線復雜，維護工作量大，可靠性差，與計算機連接需要許多中間接口設備?；谏鲜鋈秉c，它不宜于直

6、接構(gòu)成計算機監(jiān)控系統(tǒng)的機組控制級。融著計算機技術的高速發(fā)展和其性能價格比的不斷提高，以及水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)技術的日益成熟，對于80年代末以來新建的大型水電站，其控制系統(tǒng)的現(xiàn)地控制裝置相繼采用了計算機結(jié)構(gòu)，此時才提出了現(xiàn)地控制單元這一專有名詞.從某種意義上講，現(xiàn)地控制單元就是采用計算機結(jié)構(gòu)的現(xiàn)地控制裝置。早期的現(xiàn)地控制單元一般以單片機組成的微機控制裝賈為核心，在結(jié)構(gòu)上采用并行總線擴展I/O模塊，是一個單CPU的數(shù)據(jù)采集及控制裝賈，與上位機的連接多采用串行通訊方式。但這種結(jié)構(gòu)很難滿足水電站監(jiān)控的實時性和快速性等要求叫目前采用較多的是以可編程控制器（PLC）為核心組成的現(xiàn)地控制裝賈。可編程控制器適

7、用于惡劣的工業(yè)壞境，因此可靠性高，抗干擾性能力強，但它作為一種通用的控制器，應用到水電站現(xiàn)地控制裝置有其局限性，如事件分辨率不高，一般只能達到50-100ms,差的甚至只能達到300ms,不能滿足水電站事件髙分辨率的要求（要求分辨率不大于5ms）;另外在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，是PLC+IPC（工控機）結(jié)構(gòu),加一個工控機的原因是PLC不能宜接與網(wǎng)絡通信，同時，由于PLC模擬量輸入模板較貴，因此，用微機電量裝置采集電氣量信號，微機溫度測量裝賈采集溫度信號，微機電量裝置與微機溫度裝置之間與工控機之間采用數(shù)據(jù)通信接口.這種結(jié)構(gòu)的現(xiàn)地控制單元，不但結(jié)構(gòu)復雜，成本較高，且多了工業(yè)微機這一中間環(huán)節(jié)，當其故障時，將會導

8、致現(xiàn)地控制單元失去與主站級計算機的聯(lián)系，系統(tǒng)的利用率和可靠性降低隨著PLC技術的改進，這種技術己明顯落后，GE90-30結(jié)合了PLC和大型計算機的特點，可利用FrameDriver與任何串口協(xié)議進行通訊，充分體現(xiàn)了通訊的靈活性，并具有模塊式軟硬件支持，構(gòu)成了智能化分布式控制系統(tǒng)的基礎。本文以小型電站為參考點，以桐柏水電站為實例，一改過去監(jiān)控系統(tǒng)中一個現(xiàn)地控制單元配一套監(jiān)控系統(tǒng)的做法。在現(xiàn)地控制單元的設計中，GE90-30作為順序控制的核心。利用FrameDriver功能通過RS485總線獲取溫度巡檢儀裝置、綜合電量裝置、轉(zhuǎn)速測量裝買和各種保護裝賈的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)上傳給上位監(jiān)控系統(tǒng).在現(xiàn)地層以WindowsNT實時多任務操作系統(tǒng)，多窗口顯示人機交互界面，實現(xiàn)人機對話。同時發(fā)揮GE90-30在通訊方面的優(yōu)勢，與現(xiàn)地層的各個輔機的PLC通過通信連接在一起，使電站的現(xiàn)地控制級形成一個集散控制系統(tǒng)?，F(xiàn)地控制單元層由二個機組現(xiàn)地控制單元和一個公用設備現(xiàn)地控制單元組成。各現(xiàn)地控制單元能對所管轄的生產(chǎn)過程進行完善的監(jiān)控.通過各自的輸入/輸出接口與生產(chǎn)過程相連；通過通信接口及相關設備與主控制層交換信息.各現(xiàn)地控制單元對主控制層具有相對獨立性，能脫離主控制層直接完成生產(chǎn)過程實時數(shù)據(jù)的采集和預處理、各設備狀態(tài)監(jiān)視、調(diào)整和控制等功能.主機和各現(xiàn)地控制單元之間的通訊連接