【正文】 發(fā)電態(tài)均可以執(zhí)行停機命令，一旦執(zhí)行停機命令， 28 其它控制均被禁止；對每一操作命令，均檢查其執(zhí)行情況，當某一步操作失敗使設(shè)備處于不允許的運行狀態(tài)，程序設(shè)置相應(yīng)的控制，使設(shè)備進入某一穩(wěn)定的運行狀態(tài)；操作過程中，若機組設(shè)備發(fā)生事故或運行狀態(tài)發(fā)生變化，不允許操作繼續(xù)進行時，應(yīng)自動中斷過程使程序退出。 3． 4． 4 測溫裝置的選擇 采用南瑞公司生產(chǎn)的 SJ一 200C型微機溫度巡檢／保護裝置，此裝置可接入二、三線制測溫電阻達 48路，支持多種測溫電阻，自動調(diào)校零點及增益，免調(diào)校。主一主／從系統(tǒng)中的啟動裝置；從一主／從系統(tǒng)中的響應(yīng)裝置；對等一啟動和響應(yīng)到另一對等裝置。 特殊模塊 特殊模塊包括熱電偶模塊、 RTD模塊、毫伏／應(yīng)變儀模塊、順序事件記錄模塊、隔離模擬量模塊、帶調(diào)制解調(diào)器的通訊模塊和一個氣動閥輸出模塊。另外系列 90— 30PLC有功能很強的特殊模塊可供選擇，包括軸定位模塊，高速計數(shù)器 24 模塊， BASIC和 C語言協(xié)處理器模塊及 Genius通訊模塊，具有豐富的開關(guān)量 I／ O和模擬量 I／ O，簡化啟動和故障自診以及容易與其他品牌 PLC、設(shè)備通訊的特性。 b、 PLC型號的選擇 (1)監(jiān)控點的選擇 在進行機組監(jiān)控點的選擇時，根據(jù)監(jiān)控點性質(zhì)的不同分為開入量、開出量和模擬量。 PLC及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。 3． 3． 4 事故停機處理 機組 LCU在事故停機的完成手段上主要有以下幾方面的技術(shù)： 由 LCU的 I／ O模塊直接對采集到的事故信息進行響應(yīng)和處理，執(zhí)行相應(yīng)的事故停機流程。 對脈沖量的處理包括硬件及軟件濾波、脈沖累加、數(shù)據(jù)有效合理性判斷、標度變換、檢錯糾錯處理，經(jīng)格式化處理后存入實時數(shù)據(jù)庫。 對模擬量信號的處理包括回路斷線監(jiān)測、數(shù)字濾波、誤差補償、數(shù)據(jù)有效性合理性判斷、標度換算、梯度計算、越復(fù)限判斷及越限告警，最后經(jīng)工程及格式化處理后存入實時數(shù)據(jù)庫。當任一 PLC出現(xiàn)故障都不影響 LCU對機組的持續(xù)監(jiān)控，可靠性得到了極大的提高，但由于投資成本較大，輸入輸出回路較為復(fù)雜，目前主要在大型機組應(yīng)用。 16 通訊功能：包括與站級計算機系統(tǒng)的通訊和與調(diào)速器、勵磁調(diào)節(jié)器等的通訊，采用 MODBUS或硬接線方式。 8)風閘控制 .9)低周波自動啟動控制 。 每臺機組設(shè)置一臺 LCU，接收操作員站指令或現(xiàn)地指令控制本臺機組，根據(jù)現(xiàn)場的開關(guān)量、模擬量及部分溫度量輸入信號，執(zhí)行并監(jiān)測控制序列。 b．組態(tài)軟件 工業(yè)控制組態(tài)軟件種類很多，國外有名的組態(tài)軟件有： IFIX、 WinCC、 Intouch、Logix5000等。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 配置： DELL 工作站 英特爾 P42． 4GHz 內(nèi)存： 512MB／硬盤 80GULTRAATAloo／ CDROM ‘ 網(wǎng)卡： 100MB網(wǎng)卡 *2／聲卡 顯示器： 20寸 TFT 鍵盤、鼠標、電源線、音箱 (4)打印機 設(shè)置打印機 2臺，完成各種信息及報表打印以及計算機監(jiān)控系統(tǒng)的其他打印服務(wù)功能；打印方式以召喚打印為主，定時打印為輔； 13 主要性能要求： 最小打印速度： 16PPM， 66MHzRISC處理器： 打印分辨率： 1200dPi： 打印方式：激光式： 打印紙尺寸： A3\A4 內(nèi)存： 4MB (5)不間斷 UPS電源 配置電力系統(tǒng)不間斷電源構(gòu)成電源系統(tǒng)，供電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)主控級使用；電源配置單獨采用逆變電源。 采用雙機，互為冗余熱備，切換無擾動。 (7)人機界面采用全中文顯示，功能強 ，操作方便，簡潔、靈活，便于二次開發(fā)； (8)在保證系統(tǒng)的實時性和可靠性等技術(shù)指標的同時，系統(tǒng)可維護性好。 2． 3 冉家壩水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計 2． 3． 1冉家壩水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計原則和功能要求 根據(jù)電力工業(yè)部頒發(fā)的關(guān)于《水 電廠“無人值班” (少人值守 )的若干規(guī)定》 (電安生【 1996】 484號中提出的在水電站中逐步推行“無人值班，少人值守”管理模式的要求，借鑒國內(nèi)外其它電廠監(jiān)控系統(tǒng)的經(jīng)驗并針對冉家壩電站的整體情況，系統(tǒng)功能滿足“無人值班，少人值守”的原則進行總體配置，整個電站的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計原則如下： (1)監(jiān)控系統(tǒng)本著安全、可靠、經(jīng)濟、實用的原則，按無人值班 (少人值守 )原則進行總體設(shè)計。這些年來新投運的水電站監(jiān)控系統(tǒng)幾乎都采用分層分布式的，《水力發(fā)電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計規(guī)定》 (DL／ T5065— 1996)明確指出：“監(jiān)控系統(tǒng)宜采用分層分布式結(jié)構(gòu)，分設(shè)負責全廠集中監(jiān)控任務(wù)的電廠級及完成機組、開關(guān)站和公用設(shè)備等監(jiān)控任 10 務(wù)的現(xiàn)地控制級。 集中式監(jiān)控系統(tǒng) 9 早期，計算機比較貴，只能設(shè)一臺計算機對全廠進行集中監(jiān)控，只要計算機一出故障，整個控制系統(tǒng)就癱瘓，只能改為手動控制運行，性能大大降低；其次，由于所有信息都要送到這臺計算機，現(xiàn)場需要敷設(shè)很多電纜，機組臺數(shù)越多，電纜也越多，這不但增加了投資，而且降低了系統(tǒng)的可靠性，電纜及其接頭容易發(fā)生故障，通信也是薄弱環(huán)節(jié)。 6．作為調(diào)度自動化系統(tǒng)的遠方終端 (Remote Terminal Unit，簡稱 RTU) 水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)，能直接對水電站設(shè)備進行控制操 作、數(shù)據(jù)采集，因此可以作為 RTU，通過計算機監(jiān)控系統(tǒng)的通信口與調(diào)度端的計算機進行數(shù)據(jù)交換。 2．水電站設(shè)備的調(diào)節(jié) 水電站設(shè)備的調(diào)節(jié)有：水電站機組的調(diào)節(jié)、整個水電站的調(diào)節(jié)、水電站升壓站的調(diào)節(jié)。本 課題內(nèi)容包括： 1．分析冉家壩水電站運行監(jiān)控的技術(shù)要求。 冉家壩水電站實現(xiàn)全廠計算機監(jiān)控的意義在于： 1．提高電站安全運行的可靠性 在硬件方面，由于計算機監(jiān)控系統(tǒng)集成度的提高，可以大大減少控制系統(tǒng)的元件數(shù)量，使得水電站機組等各種設(shè)備的控制柜的數(shù)量減少，從而減少了控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障的機會，使得系統(tǒng)的可利用率大大增加，提高控制系統(tǒng)工作的可靠性。組態(tài)軟件最大的特點是使用方便，維護方便。水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)智能化主要體現(xiàn)在對監(jiān)控系統(tǒng)的自動診斷，對電站設(shè)備的自動診斷和預(yù)防性維護，對運行人員進行操作指導(dǎo)，對事故、故障處理進行指導(dǎo)。 我國電力部門的科技人員從七十年代開始對計算機在水電站的應(yīng)用進行了不懈的探索。 現(xiàn)場干擾變量 ……… . 計算機 ……… 人工控制或給定目標值 圖 11水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)方框圖 水電站的中控室負責管理和控制整個電站的正常運行，為了保證運行的可靠性和經(jīng)濟性，必須收集全廠各設(shè)備的實時運行資料，以便及對做出響應(yīng)。其功能可用圖 11來表示。目前中小型水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)，其開發(fā)的軟件有的基于 DOS系統(tǒng)，而基于Windows平臺的軟件又往往針對大型水電站設(shè)計，不適于小型水電站應(yīng)用。智能化也是水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的一大發(fā)展方向。組態(tài)化軟件通常也是一種模塊化的軟件，有實時數(shù)據(jù)庫、動畫、上下限設(shè)置、狀態(tài)控制、各種實時趨勢圖和歷史趨勢圖、各種輸入輸出接口程序等等功能。 環(huán)境條件：海拔高度， (廠房 )：年平 均環(huán)境溫度， ℃；最高環(huán)境溫度， ℃；最低環(huán)境溫度， ；多年平均相對濕度， 78％；地震烈度 6度。同時對在現(xiàn)場中遇到的問題進行了分析，并提出了解決辦法。 1．水電站設(shè)備的控制 水電站設(shè)備控制操作的內(nèi)容有：水電站機組的控制，水電站輔助設(shè)備的控制，水電站進水主閥、進水閘門的控制，水電站 升壓站 電氣設(shè)備的控制和廠用電的控制。上述這些運行狀態(tài)、運行參數(shù)可由計算機監(jiān)控系統(tǒng)自動按設(shè)計好的日、月、年運行報表打印出來。 自 20世紀 70年代水電站采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)以來，計算機監(jiān)控系統(tǒng) 有以下幾種典型的應(yīng)用。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，一 般大、中型水電站機組臺數(shù)多，容量大，主接線復(fù)雜，在采用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)支持下的分層分布式計算機監(jiān)控系統(tǒng)是較好的選擇。 (4)可以靈活地適應(yīng)被控制生產(chǎn)過程的變更和擴大，可實施分階段投資，這些都提高了系統(tǒng)的靈活性和經(jīng)濟性。 (6)系統(tǒng)實時性好，抗干擾能力強。全廠所有的操作控制都可以通過鼠標器及鍵盤而實現(xiàn)；通過彩色顯示器可以對全廠的生產(chǎn)、設(shè)備運行作實時監(jiān)控，并取得所需的各種信息。 OnCall功能系統(tǒng)全稱為電站事故自動報警通知系統(tǒng)，指電站由計算機監(jiān)控實行定時巡檢和運行維護人員隨時處于待召喚狀態(tài)，隨叫隨到，確 保電站安全穩(wěn)定運行的一種先進管理模式，是實現(xiàn)電站人找信息到信息找人的革命性飛躍。它是水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)較理想 的操作系統(tǒng)。 15 第 3章 LCU的硬件和程序設(shè)計 3． 1 機組 LCU的功能 LCU布置在機組旁，其監(jiān)控對象為水輪發(fā)電機組及其輔助設(shè)備，是計算機監(jiān)控系統(tǒng)底層的控制部分，它是整個監(jiān)控系統(tǒng)的核心，它向 廠站級 發(fā)送采集的各種數(shù)據(jù)和事件信息，并接受 廠站級 的命令對設(shè)備進行 監(jiān)控，同時又能脫離 廠站級 獨立工作。 7)機組漏油槽油位控制，包括 漏油箱 油位控制兩臺漏油泵的起停。 4)故障信息，包括機組各部分故障、異常和事故信息。 18 圖 3— 4單機型 LCU示意圖 b．并聯(lián)冗余型 LCU 并聯(lián)冗余型 LCU是指一套 LCU中包含了完整的且相同配置 PLC控制器及各自的 I／ o模件，如圖 35所示。 模擬量信號的采集為定時掃查方式。 C．脈沖量 脈沖量主要指來自脈沖電度表的有功電度及無功電度等。 b．關(guān)于控制操作安全性的考慮 閉鎖條件的檢查 LCU在收到控制命令后，必須對與該項操作相關(guān)的閉鎖條件進行檢查，只有在符合要求時才能允許操作； 當 LCU在線自診斷到有關(guān)模件故障時，將自動禁止相應(yīng)的控制功能； 當 LCU在接受來自 廠站級 控制命令時，將通過返送校核等步驟保證控制命令傳送的正確性；控制過程受阻時，將給出受阻原因。國際電工委員會 (IEC)對 PLC作了如下定義：“ PLC是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計，它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算，順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 在校驗電源容量時，要注意 PLC系統(tǒng)所需電流一定要在電源限定電流之內(nèi)。 9030系列 PLC成本低，性能高，能方便地取代從簡便的繼電器到復(fù)雜的中型自動化應(yīng)用系統(tǒng)場合。 IC693CPU350 32K內(nèi)存 1 IC693PWR32l 電源模塊 2 IC693CHS391 10槽 CPU機架 1 IC693CHS392 lO槽 CPU擴展機架 1 IC693MDL655 24Vdc輸入模塊， 32點 5 工 C693MDL645 24Vdc輸入模塊， 16點 1 IC693MDL740 24VDC輸出模塊， 16點 1 IC693MDL750 24VDC輸出模塊， 32點 2 IC693ALG223 電流模擬量輸入模塊 16路 2 IC693C8KOOl 24針連接器 5 IC693CBL300 擴展電纜 l米 1 IC693CMM31 通訊模塊 1 25 I／ o模塊 它有超過 38個不同的離散量 I／ o類型和 17個模擬量 I／ o類型，包括高速計數(shù)器、 I／ o處理器、可編程協(xié)處理器、溫度控制、伺服運動控制器和 Pc協(xié)處理器等模塊。 CCM 最初由 GE Fanuc從系列 6開發(fā)而來的，該通訊協(xié)議是由軟件組態(tài)，可用于下列操作。觸摸屏如圖 38所示： 3． 4． 3 測速裝置的選擇 采用 SZCK2型水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)速測控裝置，它同時采用機械、電氣兩種測速原理，提供 模擬量及頻率輸出。 隨著機組自動化程度的提高，開始將微機或以微機為基礎(chǔ)的 PLC或工控機用于水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)，用以實現(xiàn)機組的順序控制操作。停機態(tài)到空轉(zhuǎn)態(tài)流程框圖如圖 3— 9所示。機組空載態(tài)到空轉(zhuǎn)態(tài)流程框圖如圖 314所示。機組事故停機 2流程圖如圖 3一 17所示。 37 組態(tài)軟件特點：顯示和打印 PLC系統(tǒng)圖形；規(guī)定系統(tǒng)中每個模塊的機架和槽位置；驗證 PLC配置符合系統(tǒng)性能；規(guī)定系統(tǒng)中每個模塊 和 CPU的特性；給系統(tǒng)規(guī)定一個名稱；在文件中將組態(tài)數(shù)據(jù)歸檔和保存；在編輯器與 PLC之間傳輸組態(tài)數(shù)據(jù)。模塊化編程功能塊 (FC)或功能塊 (FB)，它們控制著不同的過程任務(wù)，例如：操作模式，診斷或?qū)嶋H控制程序。 在設(shè)計軟件時，充分利用模塊化編程，程序中只建立一個主程序塊，即 OBI。它的任務(wù)是在 OBI接到上位機或觸摸屏的空載轉(zhuǎn)發(fā)電令時被調(diào)用。 12．水機事故信號功能塊 FCl2，它的任務(wù)是接到水機事故信息后將其保持并點亮觸摸屏上的相應(yīng)光字，可以人為復(fù)歸， FCl2功能塊在 OBI中是被無條件調(diào)用的。采用 PLC直接上網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，取消了工控機，減少了中間環(huán)節(jié)， LCU中不存在 旋轉(zhuǎn)機械部件，整體可靠性得到大幅度提高。當修改某一功能塊時將不會影響到其它功能塊，并使程序調(diào)試和調(diào)整程序簡單化。 (4)主控級對調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和控制的響應(yīng)時間滿足調(diào)度系統(tǒng)的要求． 所有傳送信息的變化響應(yīng)時間≤ 2s；事件順序記錄 (SOE)分辨 率：≤ 1ms。 監(jiān)控系統(tǒng)的使用壽命為 15年