水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)第4章：電廠控制級教學(xué)課件

第四章：電廠控制級電廠控制級的功能

一二電廠控制級的結(jié)構(gòu)及配置

對電廠控制級的要求

三四AGC控制AVC控制五水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)一、電廠控制級的功能1、電廠控制級的總體功能完成對整個電廠設(shè)備及計算機(jī)系統(tǒng)的集中監(jiān)視、控制、管理和對外部通信等任務(wù)。2、電廠控制級的具體功能(1)數(shù)據(jù)采集和處理通過廠內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)自動采集LCU的電廠設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)。通過外部通信網(wǎng)絡(luò)接收調(diào)度命令或其它系統(tǒng)送來的數(shù)據(jù)。對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行可用性識別，并標(biāo)志不可用數(shù)據(jù)及處理。對采集的模擬量進(jìn)行越限檢查，產(chǎn)生報警報告并記錄。按要求進(jìn)行計算分析。進(jìn)行相關(guān)記錄和事故追憶記錄。將有關(guān)數(shù)據(jù)生成數(shù)據(jù)庫（實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫等）。水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)一、電廠控制級的功能（2）控制和調(diào)節(jié)發(fā)布機(jī)組的開/停操作、工況轉(zhuǎn)換、功率調(diào)節(jié)命令。發(fā)布斷路器、隔離開關(guān)及電廠公用設(shè)備的控制命令。AGC、AVC計算。（3）人機(jī)接口運(yùn)行狀態(tài)或參數(shù)顯示、事故或故障報警記錄顯示、運(yùn)行管理的各種記錄和報表的顯示。各種記錄、記事、報表、操作票等的打印。事故、故障的音響或報警、電話報警或查詢。通過CRT、鼠標(biāo)或鍵盤等輸入設(shè)備，向計算機(jī)系統(tǒng)發(fā)布電廠設(shè)備的監(jiān)控命令，對計算機(jī)系統(tǒng)的各種操。（如畫面和報表的調(diào)用、報警認(rèn)可、參數(shù)設(shè)定、監(jiān)控狀態(tài)設(shè)置等。）。提供編輯、軟件開發(fā)和操作員培訓(xùn)的接口。水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)（4）通信功能電廠控制級和各LCU之間的通信。與外部系統(tǒng)或遠(yuǎn)方監(jiān)視站的通信。（5）編輯、軟件開發(fā)、培訓(xùn)和系統(tǒng)管理畫面、報表、數(shù)據(jù)庫的編輯。應(yīng)用軟件的維護(hù)和開發(fā)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的維護(hù)管理。運(yùn)行培訓(xùn)。（6）系統(tǒng)自診斷和故障處理系統(tǒng)硬件、軟件的在線和離線自診斷。對故障設(shè)備的隔離。對冗余設(shè)備的故障自動切換。非冗余設(shè)備在故障消失后的自動恢復(fù)。一、電廠控制級的功能水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)（7）時鐘同步電廠控制級計算機(jī)時鐘與標(biāo)準(zhǔn)時鐘的同步。電廠控制級與LCU之間的時鐘同步。（8）專家系統(tǒng)功能事故或故障分析和處理指導(dǎo)軟件。故障預(yù)測軟件。運(yùn)行指導(dǎo)軟件。設(shè)備維護(hù)管理分析和指導(dǎo)軟件。一、電廠控制級的功能水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)二、電廠控制級的結(jié)構(gòu)及配置1、電廠控制級的兩種類型（1）功能集中式電廠控制級

應(yīng)用實例：遼寧白石水電站

（2*4000KW+1600KW）特點：電廠控制級的功能全部集中至網(wǎng)絡(luò)上的一個或兩個以主備方式運(yùn)行的功能節(jié)點來完成。應(yīng)用范圍：中小型水電廠或自動化程度要求較低的電廠。遼寧省北票市境內(nèi)新建電站實施微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的首例工程。水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)二、電廠控制級的結(jié)構(gòu)及配置水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)二、電廠控制級的結(jié)構(gòu)及配置1、電廠控制級的兩種類型（2）功能分散式電廠控制級

特點：電廠控制級的功能采用多臺計算機(jī)來承擔(dān)應(yīng)用范圍：大型水電廠或自動化程度要求較高的水電廠應(yīng)用實例：三峽右岸水電站、吉林白山水電站水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)二、電廠控制級的結(jié)構(gòu)及配置水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)二、電廠控制級的結(jié)構(gòu)及配置2、電廠控制級的配置（以三峽右岸電站為例）電站信息網(wǎng)電站控制網(wǎng)生產(chǎn)信息查詢網(wǎng)主交換機(jī)之間設(shè)計采用雙千兆以太網(wǎng)連接，形成緊密耦合的一個高速網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

雙冗余熱備主交換機(jī)和地下電站雙冗余熱備主交換機(jī)以及各LCU的雙冗余交換機(jī)構(gòu)成主要完成與生產(chǎn)管理特別是歷史數(shù)據(jù)管理有關(guān)的信息傳輸，如后臺數(shù)據(jù)處理信息、歷史數(shù)據(jù)備份操作、報表打印數(shù)據(jù)等。單網(wǎng)配置，生產(chǎn)信息查詢網(wǎng)與電站信息網(wǎng)之間通過物理隔離裝置隔離，生產(chǎn)信息查詢網(wǎng)上所有節(jié)點及外部節(jié)點對監(jiān)控系統(tǒng)電站信息網(wǎng)的訪問均被禁止。（2套光線/雙絞線）

（2套光線/雙絞線）

（1套光線/雙絞線）

水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)二、電廠控制級的結(jié)構(gòu)及配置3、電廠控制級的硬件配置（以三峽右岸電站為例）（1）歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器(含磁盤陣列柜)任務(wù)：完成三峽右岸電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理、歸檔、存儲及歷史數(shù)據(jù)的生成、轉(zhuǎn)儲及管理。配置：SunFireV490服務(wù)器2套每套配置：1.35GCPU2個，二級緩存16M，內(nèi)存8GB，硬盤2X146GB17吋液晶顯示器1臺1847W冗余電源SunSolaris操作系統(tǒng)采用1個串口，2個USB口，6個PCI插槽2路10/100/1000BaseT以太網(wǎng)接口，4口100/1000M以太網(wǎng)模塊1塊；

水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)二、電廠控制級的結(jié)構(gòu)及配置3、電廠控制級的硬件配置（以三峽右岸電站為例）（2）數(shù)據(jù)采集服務(wù)器任務(wù)：數(shù)據(jù)采集服務(wù)器完成整個計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理功能。配置：SunFireV440服務(wù)器4套（雙套熱備冗余）每套配置：1.28GCPU，內(nèi)存4GB，硬盤2X73GB17吋液晶顯示器1臺1847W冗余電源SunSolaris操作系統(tǒng)采用1個串口，2個USB口，6個PCI插槽2路10/100/1000BaseT以太網(wǎng)接口，4口100/1000M以太網(wǎng)模塊1塊；

水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)二、電廠控制級的結(jié)構(gòu)及配置3、電廠控制級的硬件配置（以三峽右岸電站為例）（3）應(yīng)用服務(wù)器任務(wù)：完成對整個電站的高級應(yīng)用程序，如AGC/AVC計算和處理。同時應(yīng)用服務(wù)器還與數(shù)據(jù)采集工作站一起完成右岸電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理功能。配置：SunFireV440服務(wù)器2套（同數(shù)據(jù)采集服務(wù)器）水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)二、電廠控制級的結(jié)構(gòu)及配置3、電廠控制級的硬件配置（以三峽右岸電站為例）（4）操作員站任務(wù)：完成監(jiān)控系統(tǒng)的全部人機(jī)聯(lián)系功能。配置：SunBlade2500工作站5套每套配置：64位1.6GHZCPU，1M緩存，內(nèi)存2GB，硬盤146GB21吋液晶顯示器3臺1847W冗余電源SunSolaris操作系統(tǒng)采用2個串口，7個USB口，6個PCI插槽5路10/100/1000BaseT以太網(wǎng)接口XVR-600高端圖形卡3塊

水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)二、電廠控制級的結(jié)構(gòu)及配置3、電廠控制級的硬件配置（以三峽右岸電站為例）（5）工程師站（2套）任務(wù)：工程師站用于系統(tǒng)開發(fā)、編輯和修改應(yīng)用軟件、建立數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)初始化和管理、檢索歷史記錄、系統(tǒng)故障診斷、程序下載及培訓(xùn)等。配置：SunBlade2500工作站2套（同操作員站）（6）仿真培訓(xùn)站（1套）任務(wù)：培訓(xùn)仿真站主要負(fù)責(zé)運(yùn)行人員的操作培訓(xùn)等工作。該節(jié)點具有操作員工作站的所有功能，可作為操作員工作站的備用站。配置：SunBlade2500工作站1套（同操作員站）水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)二、電廠控制級的結(jié)構(gòu)及配置3、電廠控制級的硬件配置（以三峽右岸電站為例）（7）其它配置2臺套調(diào)度通訊服務(wù)器；1臺套廠內(nèi)通訊服務(wù)器；1臺套電話語音報警工作站；1臺套報表工作站；2套查詢終端；1套WEB數(shù)據(jù)服務(wù)器；2套WEB發(fā)布服務(wù)器；2臺黑白1臺彩色激光打印機(jī)；1套GPS時鐘裝置；1套模擬屏驅(qū)動裝置；1套大屏幕控制裝置；2套信息網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)裝置；2套控制網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)裝置；1套信息查詢系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)裝置；6臺便攜式計算機(jī)；3臺移動站；水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)二、電廠控制級的結(jié)構(gòu)及配置4、電廠控制級的網(wǎng)絡(luò)配置（以三峽右岸電站為例）水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)三、對電廠控制級的要求1、對供電電源的要求(1)電壓波動：交流220V/380V±10%(2)瞬態(tài)響應(yīng)：負(fù)載突變50%，電壓超調(diào)量小于10%(3)不間斷電源切換時間：不大于4ms(4)效率：大雨70%(5)噪聲：距UPS1m處為40——60dB(6)波形失真：<5%(7)額定容量：1.5——2倍正常負(fù)載容量考慮(8)不間斷電源備用電池維持時間：20min或30min水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)(1)雙UPS供電，互為熱備用；(2)每臺UPS容量按1.5-2倍正常負(fù)荷容量考慮；(3)交流輸入停電后可維持30min；(4)采用免維護(hù)的閥控密封鉛酸蓄電池。三、對電廠控制級的要求2、對UPS電源的要求(1)氣候環(huán)境；(2)電磁環(huán)境；(3)場地：面積=（5-7）設(shè)備所占面積之和；(4)接地。3、對環(huán)境的要求水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)四、AGC控制(自動發(fā)電控制）1、AGC控制的任務(wù)在滿足安全發(fā)電的約束下，以迅速的、經(jīng)濟(jì)的方式控制整個電廠的有功功率以滿足系統(tǒng)的需要。2、AGC控制的功能控制整個電廠的有功功率根據(jù)系統(tǒng)要求對全廠運(yùn)行機(jī)組的有功功率進(jìn)行調(diào)整機(jī)組間的合理起停順序。對全廠運(yùn)行機(jī)組的有功功率進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分配保證在滿足各項限制條件下的發(fā)電耗水量最小。全廠安全運(yùn)行約束的校核及控制保證廠用電的可靠；中性點接地的要求；運(yùn)行中避開水輪機(jī)的汽蝕區(qū)、振動區(qū)或機(jī)組存在的缺陷范圍等。水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)四、AGC控制(自動發(fā)電控制）3、AGC控制的依據(jù)上游來水量——適用于無調(diào)節(jié)水庫的徑流式水電站使水電站最大限度的利用上游來水量，以不棄水或少棄水為原則，盡量保證水電站在較高水頭下運(yùn)行。給定的發(fā)電負(fù)荷曲線或?qū)崟r給定的總有功功率在電力系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度下，水電站參加電力系統(tǒng)的有功功率和頻率的調(diào)節(jié)，完成上級下達(dá)的計劃性或隨機(jī)性發(fā)電任務(wù)。維持電力系統(tǒng)頻率在一定水平下運(yùn)行根據(jù)電力系統(tǒng)的頻率瞬時偏差或頻率偏差的積分值，確定水電站的總出力，直接參加電力系統(tǒng)的調(diào)頻任務(wù)。綜合因素如按給定功率和電力系統(tǒng)頻率偏差、按電力系統(tǒng)對功率的要求和下游用水量的需要等。水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)四、AGC控制(自動發(fā)電控制）4、AGC控制的基本原則機(jī)組不能運(yùn)行在振動區(qū)原則不能頻繁跨越振動區(qū)原則當(dāng)給定總有功大于實發(fā)總有功時，機(jī)組盡可能不減負(fù)荷；當(dāng)給定總有功小于實發(fā)總有功時，機(jī)組盡可能不增負(fù)荷原則機(jī)組不能頻繁調(diào)節(jié)（小負(fù)荷變化由1或2臺機(jī)移動）原則優(yōu)化效率原則水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)四、AGC控制(自動發(fā)電控制）5、AGC有功負(fù)荷分配方式（1）調(diào)頻方式——AGC分配有功根據(jù)系統(tǒng)頻率偏差設(shè)定。PAGC=PACT＋Kf△f－P’AGC其中：PAGC：

AGC分配有功功率

PACT：全廠實發(fā)總有功功率

Kf：系統(tǒng)調(diào)頻系數(shù)△f：系統(tǒng)母線頻率偏差

P’AGC：不參加AGC機(jī)組的實發(fā)有功功率之和水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)(2)功率控制方式——AGC分配有功按照預(yù)先給定的有功設(shè)定曲線值（有功給定值）來設(shè)定。PAGC=PSET＋P’AGC其中：PAGC：AGC分配有功功率

PSET：全廠有功設(shè)定值

P’AGC：不參加AGC機(jī)組的實發(fā)有功功率之和四、AGC控制(自動發(fā)電控制）5、AGC有功負(fù)荷分配方式水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)6、AGC有功負(fù)荷容量成比例分配原則Pi:

AGC分配到第I臺參加AGC機(jī)組的有功功率PAGC：

AGC分配有功功率Pimax：參加AGC的第i臺機(jī)組在當(dāng)前水頭下最大出力n:參加AGC的機(jī)組的臺數(shù)∑：參加AGC的n臺機(jī)組在當(dāng)前水頭下最大出力之和（n=1,2,…,n）適用范圍：機(jī)組的某些特性曲線不全或不夠精確的前提下四、AGC控制(自動發(fā)電控制）水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)7、水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行數(shù)學(xué)模型簡介

四、AGC控制(自動發(fā)電控制）P:電站給定總出力；Q:相應(yīng)于電站給定總出力的總耗水量；Pi:第i臺機(jī)組出力；Qi:第i臺機(jī)組引用流量；N:機(jī)組總臺數(shù)；

i:機(jī)組編號，i=1,2,…N;Pimin:機(jī)組出力的最小值;Pimax:機(jī)組出力的最大值;需要考慮的因素：

旋轉(zhuǎn)備用容量躲避振動與氣蝕區(qū)負(fù)荷調(diào)節(jié)幅度約束減少開停機(jī)調(diào)節(jié)次數(shù)

水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)四、AGC控制(自動發(fā)電控制）8、AGC控制的實施水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)四、AGC控制(自動發(fā)電控制）9、AGC控制的效益

水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)四、AGC控制(自動發(fā)電控制）水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)五、AVC控制(自動電壓控制）1、AVC的任務(wù)通過水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對正常運(yùn)行中高壓母線電壓和全廠的無功功率進(jìn)行控制，在全面保證機(jī)組安全運(yùn)行的條件下提供充分可利用的無功功率。2、AVC進(jìn)行無功功率分配原則與無功容量成比例的原則——即水電廠參加AVC控制的機(jī)組單機(jī)分配的無功量與機(jī)組最大無功容量成正比。按機(jī)組實發(fā)有功比例原則——即水電廠參加AVC控制的機(jī)組單機(jī)分配的無功量與機(jī)組實發(fā)有功量成正比。