1、金河三級(jí)站遠(yuǎn)控微機(jī)自動(dòng)化改造         06-03-02 15:34:00     作者：尹業(yè)建    編輯：studa9ngns摘要：改造后的金河三級(jí)站以計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，不設(shè)常規(guī)監(jiān)控系統(tǒng)。在正常情況下，電站設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)視在二級(jí)站中控室的操作員工作站上進(jìn)行，同時(shí)也可在三級(jí)站中控室的操作員工作站和各機(jī)組的LCU（現(xiàn)地控制單元）上實(shí)現(xiàn)對(duì)其所控設(shè)備運(yùn)行的監(jiān)視和控制。二級(jí)站中控室的操作員工作站和三級(jí)站中控室的操作員工作站互為冗余，全

2、站主要的輔助系統(tǒng)都通過工業(yè)總線與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接并接受監(jiān)控，同時(shí)在這些系統(tǒng)的現(xiàn)地控制柜上還設(shè)有光字信號(hào)、控制開關(guān)以及操作按鈕，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的現(xiàn)地監(jiān)控。 關(guān)鍵詞：三級(jí)站 遠(yuǎn)程控制 計(jì)算機(jī)監(jiān)控 工業(yè)總線   · 問題的提出 從上世紀(jì)70年代起，計(jì)算機(jī)監(jiān)控在國(guó)外一些水電廠取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制的水電廠。但最初由于計(jì)算機(jī)比較貴、性能有限等原因，全廠只用一臺(tái)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)主要工況的監(jiān)視和操作，通常不實(shí)現(xiàn)閉環(huán)調(diào)節(jié)控制。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，其性能日趨完善，價(jià)格日益下降，這為取代常規(guī)的布線邏輯型自動(dòng)裝置提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)

3、己有40座以上大型電廠實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)監(jiān)控，不少的中小型電廠也己經(jīng)實(shí)現(xiàn)或正在積極準(zhǔn)備進(jìn)行計(jì)算機(jī)監(jiān)控改造。什邡巴蜀金河電力有限公司所屬金河二、三級(jí)站位于什邡市紅白鎮(zhèn)木瓜坪村境內(nèi)，是沱江的支流金河上游的一個(gè)梯級(jí)電站，二級(jí)站廠區(qū)距什邡市區(qū)50多公里。金河三級(jí)站主要利用二級(jí)站尾水進(jìn)行發(fā)電的中水頭徑流式水電站，電站設(shè)計(jì)水頭72米，裝機(jī)容量2X1.6MW，電站出線一回，以6.3KV電壓接入二級(jí)站的升壓站，經(jīng)升壓到110KV后并入電網(wǎng)。水電廠的最根本的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。金河三級(jí)電站自1999年11月投產(chǎn)以來，在公司生產(chǎn)管理、運(yùn)行檢修人員和全站員工的共同努力和精心維護(hù)下，不斷地進(jìn)行著設(shè)備缺陷處理和技術(shù)完善，

4、保障了電站的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。雖然電站己實(shí)現(xiàn)連續(xù)四年多安全無事故運(yùn)行，但是也存在以下一些安全隱患：· 由于三級(jí)站離二級(jí)站廠區(qū)3公里，交通不便，給運(yùn)行人員倒班和生活造成諸多不便，面且二、三級(jí)站之間路段處于塌方區(qū)為事故多發(fā)段，給生產(chǎn)人員的安全造成極大的威脅； · 三級(jí)站廠房位于河床底部，防洪能力較差，加之礦碴淤積進(jìn)一步抬高了河床水位，使三級(jí)站防洪能力大大低于設(shè)計(jì)要求嚴(yán)重威脅著電站的設(shè)備和人員的安全； · 由于1999年8.15特大洪水的襲擊，造成三級(jí)站水淹廠房的重大事故。此次事故雖未對(duì)主要設(shè)備造成大的損壞，卻嚴(yán)重影響了控制系統(tǒng)和輔助設(shè)備的可靠性，為電站的安全生產(chǎn)帶來極大

5、隱患； · 不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作和遠(yuǎn)程監(jiān)控，不能滿足“無人值班”（少人值守）的要求。 同時(shí)，由于三級(jí)站采用微機(jī)調(diào)速器和勵(lì)磁裝置，其它各主要部件也均為自動(dòng)控制設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)條件很適合進(jìn)行計(jì)算機(jī)監(jiān)控。· 改造方案 o 用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)代替繼電器控制系統(tǒng)； o 采用光纖通信技術(shù)將三級(jí)站控制信號(hào)傳至二級(jí)站進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。 o 二、三級(jí)站各設(shè)一套電站級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)，兩套系統(tǒng)互為冗余。 · 改造原理 改造后的金河三級(jí)站以計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，不設(shè)常規(guī)監(jiān)控系統(tǒng)。在正常情況下，電站設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)視在二級(jí)站中控室的操作員工作站上進(jìn)行，同時(shí)也可在三級(jí)站中控室的操作員工作站和各機(jī)組的LCU（現(xiàn)地控

6、制單元）上實(shí)現(xiàn)對(duì)其所控設(shè)備運(yùn)行的監(jiān)視和控制。二級(jí)站中控室的操作員工作站和三級(jí)站中控室的操作員工作站互為冗余，全站主要的輔助系統(tǒng)都通過工業(yè)總線與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接并接受監(jiān)控，同時(shí)在這些系統(tǒng)的現(xiàn)地控制柜上還設(shè)有光字信號(hào)、控制開關(guān)以及操作按鈕，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的現(xiàn)地監(jiān)控。o 系統(tǒng)構(gòu)成 金河三級(jí)站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)分為電站層和現(xiàn)地層兩級(jí)。電站層和各現(xiàn)地層（LCU）分別設(shè)有監(jiān)控范圍內(nèi)完整的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，每個(gè) LCU都可以直接監(jiān)控設(shè)備的生產(chǎn)過程：既可作為分布系統(tǒng)中的現(xiàn)地智能終端，又可作為獨(dú)立的自動(dòng)控制裝置單獨(dú)運(yùn)行。局域網(wǎng)按照IEEE802.3設(shè)計(jì)，采用全開放的分布結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)采用光纖（傳輸距離遠(yuǎn)，傳輸帶寬

7、較寬，抗干擾能力強(qiáng)），通信協(xié)議為ICP/IP，網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬為100M。電站層設(shè)備主要包括：操作員工作站、語(yǔ)音報(bào)警裝置、打印機(jī)、電站層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備?，F(xiàn)地層設(shè)備主要包括：PLC、一體化工控機(jī)、屏柜、繼電器、電量采集裝置、溫度巡檢裝置、測(cè)速裝置等信號(hào)采集設(shè)備。圖1 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)圖3.2工作原理（見圖二）3.2.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行和控制方式1. 正常情況下，由二級(jí)站操作員工作站負(fù)責(zé)機(jī)組的監(jiān)視和控制；三級(jí)站操作員工作站負(fù)責(zé)監(jiān)視機(jī)動(dòng)運(yùn)行。 2. 二、三級(jí)站操作員工作站互為冗余，當(dāng)其中任意一臺(tái)發(fā)生故障后，另一臺(tái)工作站自動(dòng)成為主控工作站，負(fù)責(zé)機(jī)組的監(jiān)控。 3. 如果通信系統(tǒng)故障，造成電站層設(shè)備與現(xiàn)地控制單元通

8、信中斷，LCU可進(jìn)入主控方式負(fù)責(zé)對(duì)機(jī)組的監(jiān)控。 4. LCU上各IPC（一體化工控機(jī)）互為冗余，在一臺(tái)IPC出現(xiàn)故障后，另一臺(tái)IPC可對(duì)兩臺(tái)LCU進(jìn)行控制。 3.2.2可實(shí)現(xiàn)的主要功能1. 機(jī)組開、停和工況轉(zhuǎn)換 2. 有功功率和無功功率控制； 3. 機(jī)組的事故緊急停運(yùn)； 4. 機(jī)組斷路器的分合，包括自動(dòng)同步并列； 5. 聯(lián)合控制（AGC、AVC）; 6. 機(jī)組各主輔設(shè)備的運(yùn)行工況的監(jiān)視； 7. 數(shù)據(jù)記錄、處理和統(tǒng)計(jì)。 3.2.3現(xiàn)地控制單元功能（一）據(jù)采集處理           &#

9、160;                      中斷、狀態(tài)開關(guān)量及脈沖量采集處理 中斷開關(guān)量由于具有中斷能力、響應(yīng)速度快（1-2ms）,所以將發(fā)電機(jī)保護(hù)事故信息、機(jī)組過速信號(hào)等20個(gè)測(cè)點(diǎn)做為中斷開關(guān)量輸入。當(dāng)些信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，可即進(jìn)得到處理。機(jī)組、調(diào)速器、勵(lì)磁、開關(guān)、輔助設(shè)備等故障、狀態(tài)、位置信號(hào)等60個(gè)測(cè)點(diǎn)作為狀態(tài)開關(guān)量所有開關(guān)量發(fā)生變位時(shí)，均可產(chǎn)生事件記錄。處理內(nèi)容按實(shí)際編寫的控制流

10、程中。事故類信號(hào)變平時(shí)，現(xiàn)地控制單元啟動(dòng)控制流程進(jìn)行事故停機(jī)。故障、狀態(tài)類信號(hào)變位時(shí)，啟動(dòng)控制流程進(jìn)行異常處理。所有事件記錄、流程執(zhí)行情況除裝置自身保存處，全部送上位機(jī)。                               交流量、模擬量采集處理 交流量輸入有15路，分別為機(jī)端電壓和電流等，

11、信號(hào)由電量采集裝置通訊提供。模擬量采集有8路，有轉(zhuǎn)子電流、電壓、蝸殼壓力、調(diào)速器油位等。交流量、模擬量通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)                                   溫度量的采集處理 溫度采集，采用三臺(tái)溫度檢測(cè)儀對(duì)機(jī)組的3 套軸承進(jìn)行測(cè)溫和一臺(tái)溫度巡檢儀對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子各點(diǎn)進(jìn)行循環(huán)檢測(cè)，并通過485通訊方式將數(shù)據(jù)送到LCU。（二）人機(jī)聯(lián)系機(jī)組控制單元人機(jī)聯(lián)系主要是靠IPC的液晶屏幕和鍵盤，通過鍵盤進(jìn)行控制操作，液晶屏上能顯示時(shí)鐘、有功、無功報(bào)警點(diǎn)、機(jī)組瓦溫、主變有關(guān)溫度及有關(guān)畫面、趨勢(shì)曲線等，并