小型水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控現(xiàn)狀

1、小型水電站計(jì)算機(jī)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(duì)小型水電站監(jiān)控系統(tǒng)的研究較少，因此使得我國(guó)水電姑自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)了極不平窗的局血，小型水電站的自動(dòng)化水平目前還處于比較落后的狀態(tài).在小型水電站自動(dòng)化裝賈的研究方面，與國(guó)外的先進(jìn)水平相比還有一段較大的差距.針對(duì)小型水電站的特點(diǎn)而專(zhuān)門(mén)進(jìn)行的一項(xiàng)研究是在20世紀(jì)90年代中期進(jìn)行的，是由國(guó)電自動(dòng)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(hào)和6號(hào)機(jī)上進(jìn)疔的發(fā)電煤合控制裝置(GCU)的研究試驗(yàn)困匚由于GCU的設(shè)計(jì)構(gòu)損是集調(diào)速、勵(lì)馭順控*同期、測(cè)量5個(gè)功能于一體，因此又稱(chēng)為籾五合一"裝置.經(jīng)段時(shí)間的試運(yùn)行，甩

2、100%負(fù)荷試驗(yàn).從高井到F葦?shù)?號(hào)機(jī)的遠(yuǎn)方控制等情況來(lái)看”該套裝置運(yùn)行正常，達(dá)到預(yù)期目的。為了促進(jìn)小水電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制水利部亞太小水電中心和國(guó)家電力公司南京自動(dòng)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(dòng)化有限貴任公司、南京自動(dòng)化設(shè)備廠和許昌繼電器集團(tuán)有限公司等科研s制造單位也做了不少工作，在我國(guó)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(tái)縣境內(nèi)，電站裝機(jī)容f2X4000KW,多年平均發(fā)電盤(pán)3000萬(wàn)KW,水輪機(jī)型號(hào)為HL004-WJ-70,水輪機(jī)額定水頭300m,額定流3/s,

3、額定轉(zhuǎn)速1500r/min,發(fā)電機(jī)型號(hào)為T(mén)SW-148/98-4,調(diào)速器為XT-600,主接線形式采用二機(jī)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(tái)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(yùn)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(zhǎng)期在這樣的嗓音環(huán)境下值班運(yùn)行.對(duì)人體的危害是顯而易見(jiàn)的。因此.電站進(jìn)行自動(dòng)化改造已是當(dāng)務(wù)之急。針對(duì)電站對(duì)投資及自動(dòng)化程度的定位，整個(gè)電站監(jiān)控系統(tǒng)按“無(wú)人值班、少人值守”的原則設(shè)計(jì)卩叭電站實(shí)施計(jì)

4、算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)工程后，將形成一個(gè)完整的開(kāi)放型分層分布的實(shí)時(shí)閉環(huán)過(guò)程控制系統(tǒng)卩兒近期，整個(gè)系統(tǒng)釆用以計(jì)算機(jī)監(jiān)控為主、簡(jiǎn)易常規(guī)為輔（逐步取消常規(guī)監(jiān)控）的監(jiān)控方式，對(duì)電站的運(yùn)行和主要設(shè)備實(shí)施全面的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制，電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)度中心之間，可實(shí)現(xiàn)遙信、遙測(cè)的功能，并預(yù)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(gè)站內(nèi)系統(tǒng)具備遠(yuǎn)方監(jiān)控的一切必備條件，電站“現(xiàn)地?zé)o人值班”，在洞口中控室對(duì)電站設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控.遠(yuǎn)期，待調(diào)度中心計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)監(jiān)控方式過(guò)渡到調(diào)度中心遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)監(jiān)控方式，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)“無(wú)人值班、少人值守”。結(jié)合該工程

5、實(shí)踐，本論文在分析和總結(jié)以往的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理的基礎(chǔ)上卩叫采取全開(kāi)放的設(shè)計(jì)思想，將工業(yè)控制領(lǐng)域里的一項(xiàng)新技術(shù)一一PLC運(yùn)用到該控制系統(tǒng)中，并針對(duì)以PLC為基礎(chǔ)的現(xiàn)地控制單元設(shè)備裝置原理、程序編制等進(jìn)行了詳細(xì)論述。早期水電站計(jì)算機(jī)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(yùn)行的是用繼電器構(gòu)成的機(jī)組自動(dòng)屏，由于是觸點(diǎn)裝置，動(dòng)作比較直觀，一般說(shuō)來(lái)，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(yán)重不足，首先它能完成的功能比較有限，沒(méi)有計(jì)算和存貯的功能:其次是裝賈體積龐大，接線復(fù)雜，維護(hù)工作量大，可靠性差，與計(jì)算機(jī)連接需要許多中間接口設(shè)備?；谏鲜鋈秉c(diǎn)，它不宜于直

6、接構(gòu)成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的機(jī)組控制級(jí)。融著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展和其性能價(jià)格比的不斷提高，以及水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)的日益成熟，對(duì)于80年代末以來(lái)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(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，此時(shí)才提出了現(xiàn)地控制單元這一專(zhuān)有名詞.從某種意義上講，現(xiàn)地控制單元就是采用計(jì)算機(jī)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(jī)組成的微機(jī)控制裝賈為核心，在結(jié)構(gòu)上采用并行總線擴(kuò)展I/O模塊，是一個(gè)單CPU的數(shù)據(jù)采集及控制裝賈，與上位機(jī)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(shí)時(shí)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?？删幊炭刂破鬟m

7、用于惡劣的工業(yè)壞境，因此可靠性高，抗干擾性能力強(qiáng)，但它作為一種通用的控制器，應(yīng)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(dá)到50-100ms,差的甚至只能達(dá)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(jī)）結(jié)構(gòu),加一個(gè)工控機(jī)的原因是PLC不能宜接與網(wǎng)絡(luò)通信，同時(shí)，由于PLC模擬量輸入模板較貴，因此，用微機(jī)電量裝置采集電氣量信號(hào)，微機(jī)溫度測(cè)量裝賈采集溫度信號(hào)，微機(jī)電量裝置與微機(jī)溫度裝置之間與工控機(jī)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(fù)雜，成本較高，且多了工業(yè)微機(jī)這一中間環(huán)節(jié)，當(dāng)其故障時(shí)，將會(huì)導(dǎo)

8、致現(xiàn)地控制單元失去與主站級(jí)計(jì)算機(jī)的聯(lián)系，系統(tǒng)的利用率和可靠性降低隨著PLC技術(shù)的改進(jìn)，這種技術(shù)己明顯落后，GE90-30結(jié)合了PLC和大型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)，可利用FrameDriver與任何串口協(xié)議進(jìn)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(chǔ)。本文以小型電站為參考點(diǎn)，以桐柏水電站為實(shí)例，一改過(guò)去監(jiān)控系統(tǒng)中一個(gè)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(shè)計(jì)中，GE90-30作為順序控制的核心。利用FrameDriver功能通過(guò)RS485總線獲取溫度巡檢儀裝置、綜合電量裝置、轉(zhuǎn)速測(cè)量裝買(mǎi)和各種保護(hù)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(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，多窗口顯示人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。同時(shí)發(fā)揮GE90-30在通訊方面的優(yōu)勢(shì)，與現(xiàn)地層的各個(gè)輔機(jī)的PLC通過(guò)通信連接在一起，使電站的現(xiàn)地控制級(jí)形成一個(gè)集散控制系統(tǒng)?，F(xiàn)地控制單元層由二個(gè)機(jī)組現(xiàn)地控制單元和一個(gè)公用設(shè)備現(xiàn)地控制單元組成。各現(xiàn)地控制單元能對(duì)所管轄的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行完善的監(jiān)控.通過(guò)各自的輸入/輸出接口與生產(chǎn)過(guò)程相連；通過(guò)通信接口及相關(guān)設(shè)備與主控制層交換信息.各現(xiàn)地控制單元對(duì)主控制層具有相對(duì)獨(dú)立性，能脫離主控制層直接完成生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和預(yù)處理、各設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視、調(diào)整和控制等功能.主機(jī)和各現(xiàn)地控制單元之間的通訊連接