吳詩芹

(廣西南寧水利電力設(shè)計(jì)院 南寧 530001)

1 概述

廣西隆安金雞灘水利樞紐位于右江下游河段,在隆安縣城上游8km的金雞灘處。電站裝設(shè)3臺燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組,單機(jī)容量為 24MW,總裝機(jī)容量為72MW。3臺發(fā)電機(jī)和2臺主變壓器接成擴(kuò)大單元接線,其中一臺變壓器為三圈變,另一臺變壓器為雙圈變。兩臺主變壓器均以110 kV電壓接入廣西電網(wǎng)。為方便電站的運(yùn)行管理,提高電站運(yùn)行的可靠性,電站設(shè)計(jì)采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對全電站實(shí)現(xiàn)自動監(jiān)視和控制。

2 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

金雞灘水利樞紐電站屬于中小型水電站。根據(jù)《水力發(fā)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)定》 (DL/T5065-1996)、《水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)基本技術(shù)條件》(DL/T578-95)的規(guī)定,綜合考慮金雞灘水電站的單機(jī)容量、總裝機(jī)容量以及計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和業(yè)主的要求,確定如下設(shè)計(jì)原則:

(1)金雞灘電站按照 “無人值班,(少人值守)”的原則進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。電站的控制方式采用全計(jì)算機(jī)控制方式,不設(shè)常規(guī)控制設(shè)備。

(2)可靠性。監(jiān)控系統(tǒng)高度可靠。監(jiān)控系統(tǒng)的局部故障不會影響現(xiàn)場設(shè)備的正常運(yùn)行,系統(tǒng)的平均故障間隔時(shí)間 (M TBF)、平均維修時(shí)間 (M TTR)等可靠性指標(biāo)均要達(dá)到或超過部頒標(biāo)準(zhǔn)DL/578-95《水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)基本技術(shù)條件》的要求。

(3)先進(jìn)性。系統(tǒng)配置和設(shè)備選型符合開放性國際標(biāo)準(zhǔn),充分利用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域先進(jìn)而成熟的技術(shù),使系統(tǒng)達(dá)到目前國內(nèi)先進(jìn)水平。

(4)開放性。采用全分層分布式的開放系統(tǒng),整個(gè)系統(tǒng)的硬件和軟件采用模塊化、結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì),能適應(yīng)功能的增加和規(guī)模的擴(kuò)充。

(5)經(jīng)濟(jì)性。在節(jié)約投資的基礎(chǔ)上,在技術(shù)上使電站的長期安全運(yùn)行得以保障,并可明顯提高經(jīng)濟(jì)效益,使運(yùn)行值班人員的工作條件得到有效改善。

(6)系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性好、抗干擾能力強(qiáng)、人機(jī)接口功能強(qiáng)、操作方便等特點(diǎn)。

3 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與配置

隆安金雞灘水利樞紐電站的控制方式為全計(jì)算機(jī)監(jiān)控方式,不設(shè)常規(guī)控制設(shè)備。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu),設(shè)置了負(fù)責(zé)完成全廠集中監(jiān)控任務(wù)的電站級控制系統(tǒng)和負(fù)責(zé)完成機(jī)組、開關(guān)站和全廠公用設(shè)備等監(jiān)控任務(wù)的現(xiàn)地控制系統(tǒng)。電站級控制系統(tǒng)采用雙主機(jī)系統(tǒng),雙主機(jī)互為熱備用。電站級控制系統(tǒng)與現(xiàn)地控制系級之間的通信聯(lián)系采用總線網(wǎng)絡(luò)方式,通信介質(zhì)采用光纜。

3.1 電站級控制系統(tǒng)的配置

電站級計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要由以下設(shè)備組成:

(1)2套主機(jī)兼操作員工作站,兩套主機(jī)互為熱備用。每個(gè)工作站均由1臺美國HP530工作站和1臺19″彩色液晶顯示器組成;

(2)1套工程師工作站,由1臺美國NEMATRON微機(jī)和1臺17″彩色液晶顯示器組成;

(3)1套通信工作站,由 1臺美國NEMATRON微機(jī)和1臺17″彩色液晶顯示器組成;

(4)1臺HPLJ5100網(wǎng)絡(luò)黑白激光打印機(jī)和1臺HPDJ3538彩色噴墨打印機(jī);

(5)1套SZ-2型GPS衛(wèi)星時(shí)鐘系統(tǒng);

(6)1套3kVA/1h在線式 UPS;

(7)其他輔助設(shè)備及系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件等。

3.2 現(xiàn)地控制系統(tǒng)

現(xiàn)地控制系統(tǒng)包括以下5個(gè)現(xiàn)地控制單元:

(1)LCU1～LCU3:分別用于1號～3號水輪發(fā)電機(jī)組及其輔助設(shè)備的監(jiān)控。每個(gè)單元主要由GE90-30系列 PLC、10.4′TFT液晶觸摸屏、SJ-12C雙微機(jī)自動準(zhǔn)同期裝置 (單對象)、PMAC9900智能交流采樣裝置、通訊管理裝置及配套設(shè)備等組成。各控制單元均按2個(gè)機(jī)柜組屏。

(3)LCU4:用于10.5kV和400V廠用電系統(tǒng)設(shè)備及全廠油、氣、水等公用設(shè)備的監(jiān)控。該單元主要由GE90-30系列PLC、10.4′TFT液晶觸摸屏、PMAC9900智能交流采樣裝置、通訊管理裝置及配套設(shè)備等組成?？刂茊卧?個(gè)機(jī)柜組屏。

(2)LCU5:用于主變壓器和110kV開關(guān)站設(shè)備的監(jiān)控。該單元主要由GE90-30系列 PLC、10.4′TFT液晶觸摸屏、SJ-12C雙微機(jī)自動準(zhǔn)同期裝置 (多對象)、PMAC9900智能交流采樣裝置、通訊管理裝置及配套設(shè)備等組成。控制單元按2個(gè)機(jī)柜組屏。

4 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的功能

隆安金雞灘水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對電廠生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)視、實(shí)時(shí)測量和實(shí)時(shí)控制,對機(jī)組的有功功率和無功功率進(jìn)行單機(jī)調(diào)節(jié)或3臺機(jī)組的聯(lián)合控制,對機(jī)組的開、停機(jī)及并網(wǎng)操作進(jìn)行控制,對廠用電系統(tǒng)及全廠公用設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制,并能與廣西電網(wǎng)調(diào)度中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程通信,交換遠(yuǎn)動信息。

4.1 現(xiàn)地控制單元的功能

4.1.1 數(shù)據(jù)采集和處理

LCU通過此功能對電站的主輔設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集,存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫,作為系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)視、告警、控制、制表、計(jì)算和處理的依據(jù)。

數(shù)據(jù)采集的對象分為模擬量、開關(guān)量、脈沖量等。

4.1.2 安全運(yùn)行監(jiān)視

(1)狀變監(jiān)視和事件報(bào)警。(2)越復(fù)限檢查和報(bào)警。(3)控制命令執(zhí)行中顯示操作全過程及操作受阻部位。

(4)電站設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視和參數(shù)顯示。

4.1.3 控制與調(diào)節(jié)

LCU能接受當(dāng)?shù)鼗騺碜陨衔粰C(jī)的命令,完成對下述被控設(shè)備的操作:

(1)機(jī)組LCU:機(jī)組各種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換、緊急停機(jī),有功、無功負(fù)荷調(diào)節(jié)等;

(2)公用 LCU:廠用電和輔助設(shè)備的操作;對空壓機(jī),滲漏、檢修排水泵等進(jìn)行監(jiān)控;

(3)開關(guān)站LCU:對斷路器、隔離刀閘和接地刀閘的分、合操作進(jìn)行監(jiān)控等。

4.1.4 數(shù)據(jù)通信

包括與電站級進(jìn)行通信,向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)采集和事件信息,并接受其下行的控制命令;實(shí)現(xiàn)和微機(jī)勵磁、調(diào)速、保護(hù)、智能采集裝置等設(shè)備的通信。

4.1.5 在線診斷

LCU能進(jìn)行硬件、軟件的診斷。在診斷到故障后將報(bào)警,并自動閉鎖相關(guān)控制。

4.2 電站級控制系統(tǒng)的功能

4.2.1 數(shù)據(jù)采集和處理

從各個(gè)LCU采集電站各主輔設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),包括模擬量、開關(guān)量、電度量、越復(fù)限事件記錄等。按收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫刷新、報(bào)警登錄和綜合處理。

4.2.2 安全監(jiān)視及事件報(bào)警

運(yùn)行值班人員可以通過監(jiān)控系統(tǒng)的大屏幕彩色液晶器對全廠各主輔設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視。

當(dāng)電站出現(xiàn)故障或發(fā)生事故時(shí),監(jiān)控系統(tǒng)自動顯示報(bào)警語句、推出相關(guān)畫面并自動進(jìn)行語音報(bào)警。

4.2.3 控制與調(diào)節(jié)

監(jiān)控系統(tǒng)能根據(jù)電站當(dāng)前運(yùn)行情況和遠(yuǎn)方及當(dāng)?shù)氐目刂泼?、AGC及AVC的計(jì)算,按預(yù)定的步驟,對電站設(shè)備進(jìn)行控制及調(diào)節(jié),包括機(jī)組工況轉(zhuǎn)換;機(jī)組有功功率、無功功率的閉環(huán)調(diào)節(jié)以及進(jìn)行斷路器和隔離開關(guān)分、合閘等操作。

在開、停機(jī)操作中,監(jiān)控系統(tǒng)可按控制流程顯示各設(shè)備的狀態(tài)。過程受阻時(shí)可指出原因,并將機(jī)組轉(zhuǎn)換到安全狀態(tài)。

4.2.4 人機(jī)聯(lián)系

借助于鍵盤、液晶顯示器、鼠標(biāo)器和打印機(jī)等人機(jī)聯(lián)系設(shè)備,運(yùn)行人員能方便地監(jiān)視、控制、調(diào)節(jié)電站設(shè)備,并自動定時(shí)或響應(yīng)召喚打印命令打印各種報(bào)表。

4.2.5 統(tǒng)計(jì)記錄與生產(chǎn)管理

系統(tǒng)在實(shí)時(shí)采集全廠各設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和工況的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完成統(tǒng)計(jì)制表等一系列運(yùn)行管理工作。包括電站發(fā)電運(yùn)行記錄、主要電氣設(shè)備運(yùn)行及運(yùn)行記錄、事故及故障記錄等。

4.2.6 自診斷

監(jiān)控系統(tǒng)具有在線自診斷功能,能及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的故障,并能定位故障部位。診斷到故障時(shí),能進(jìn)行主備計(jì)算機(jī)的自動切換并采取報(bào)警等相應(yīng)措施。

5 結(jié)束語

金雞灘水利樞紐電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是按 “無人值班 (少人值守)”的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)的。運(yùn)行實(shí)踐證明,該系統(tǒng)對減輕電站值班人員的勞動強(qiáng)度,提高電站的自動化水平,同時(shí)對提高電站的經(jīng)濟(jì)效益起了很大作用。