水電廠計算機監控系統方案

分類：解決方案日期：2010-07-16 13:55:06

水電廠計算機監控系統主要包括水輪發電機組監控系統、開關站控制系統、水電站公用設備控制系統、水電站閘門自動控制系統等。通過開放、模塊化的結構設計，實現對水電廠生產過程的監視、數據采集、控制和調節，實現對機組、變壓器、線路等電氣設備及全廠油、氣、水系統等輔機的監控和保護功能。

系統結構

基于LK的水電廠計算機監控系統采用開放的總線型網絡系統，具有良好的擴充性，可根據用戶的需要，靈活配置，例如可配置成最簡單的單機單網系統，或配置為多機多網冗余系統，也可配置成多廠的復合網絡系統。系統一般分為全廠控制層(PCL)和現地控制層(LCL)兩層。對于梯級水電站的計算機監控系統，則可再設一個梯級調度控制層(CCL:Cascade Control Layer)。

根據系統可靠性或功能要求，PCL層可配置一至兩臺數據庫服務器，完成系統的應用計算與歷史數據庫管理工作，一至多臺人機聯系工作站，實現生產過程的監視與控制，實現對電站的自動管理。系統設有若干臺通訊服務器，負責本系統同其它系統的通訊，如網調、省調、水情測報系統、以及電廠內部的其他智能數據采集功能裝置等。PCL層還可選配事故語音報警裝置，可同電話系統、傳呼系統聯網，作為水電站“無人值班”(少人值守)自動化系統的必備選件。另外，還可設置工程師工作站，培訓仿真工作站，廠長終端等。

根據用戶要求，本系統還可配制大屏幕投影系統或大屏幕電子顯示屏。

現地控制單元層采用按單元分布的原則，一般每臺發電機變壓器組各設一個LCU，開關站設一個LCU，廠用電及全廠公用設備共設一個LCU，閘門控制設一套LCU。若有模擬屏，則應設一個模擬屏驅動LCU。

根據機組裝機容量的大小，機組現地有人值班與否，對LCU的可靠性要求也不同。為提高LCU的可靠性，一般可采用結構冗余的方式。可在影響LCU可靠性的每一個環節采取改進措施，如CPU、I/O機箱電源、通訊模塊、I/O模塊、機柜電源等，可進行雙冗余配置。根據目前應用經驗，一般采用較多的冗余措施有雙CPU配置，I/O機箱配置冗余電源，機柜采用交直流電源供電，雙通訊模塊或接口等。

系統內部各節點采用開放的以太網總線聯接。網絡通訊介質可采用光纖、同軸電纜或雙絞線。根據電站規模、現場條件、對可靠性要求等情況，可采用單總線或冗余多總線的系統結構。

系統與站級監控系統可采用不同的通訊技術聯網，如快速以太網、SDH、廣域網等，介質采用光纖或微波。

系統內部采用統一實時時鐘，使系統內LCU裝置的CPU時鐘偏差滿足系統的要求，并與國際標準時間保持一定的精度。

系統功能

基于LK的水電廠計算機監控系統是一個完整的高可靠性水電站實時閉環過程控制系統，可滿足各種水電廠“無人值班”(少人值守)對計算機監控系統的功能要求，軟件模塊化結構，配置及擴充方便。其主要功能包括：

對各主要機電設備運行參數的監視和記錄
事件順序記錄
事故追憶記錄
有功功率聯合控制(AGC)無功功率聯合控制(AVC)
控制和調節機組保護和線路保護
廠用電源備自投
人機聯系
電廠設備運行管理
系統通信
語音報警及ON-CALL功能
仿真培訓
WEB遠程訪問
模擬顯示屏
統計和制表打印
故障自診斷和自恢復功能

系統特點

系統的軟件平臺可采用UNIX/WINDOWS 2000操作系統
軟件以多種硬件平臺，基于工業標準的操作平臺開發而成
全站采用以太網方式相互交換數據
對重要部件可作冗余配置，使系統具有高可靠性
數據處理能力強，響應速度快、穩定
允許LCU設備、測點在線投退
系統維護能力強，減輕用戶負擔
開放式系統設計，軟硬件均可升級

通過“開放的數據庫聯接(ODBC0”與標準數據庫(SQL SERVER,ORACLE,SYBASE等)聯接，可與MIS系統交換數據

二次自動化系統設備一體化
統一設計、統一維護性強
面向對象設計
高效、直觀的可視化順控流程
智能化的報警處理
先進的現場總線技術
支持各主流通信規約，與其它系統無縫連接

系統性能指標

1 環境相容性

基于LK的水電廠計算機監控系統設備能適應水電站的特殊環境。溫度、相對濕度、塵埃、振動、沖擊、噪音及電磁干擾等指標滿足《水電廠計算機監控系統基本技術條件》的要求。

2可靠性

平均故障間隔時間(MTBF)：

主計算機(含磁盤)≥35000h
現地控制單元≥45000h
　　可利用率：
　　計算機監控系統可利用率保證 ≥99.9%
　　可維護性：
　　設備平均故障排除時間(現場有備件)≤0.5h

3 實時性

數據采集的實時性：
電氣模擬量采集周期 ≤1s
非電氣模擬量(不包括溫度)采集周期 ≤2s
狀態和報警點采集周期 ≤100ms
事件順序記錄點(SOE)分辨率 ≤1ms
LCU采集的變化數據到實時數據庫時間 ≤2s
控制響應時間：
LCU接受控制命令響應時間 ≤1s
人機接口響應時間：
調用新畫面的響應時間 ≤1s(90%畫面)
已顯示畫面上動態數據刷新時間 ≤1s
操作員命令發出到顯示響應時間 ≤2s
報警或事件發生到畫面顯示發出音響時間 ≤2s
主控層控制功能響應時間：
有功功率聯合控制任務執行周期 3~15s
無功功率聯合控制任務執行周期 6s~3min
調度系統數據采集和控制響應時間滿足調度要求
雙機切換時間：保證實時任務不中斷