淺談云峰發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀及未來

趙小丹　龍?jiān)獎(jiǎng)偂〕膛d智

摘 要：介紹云峰發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、性能、配置，并對(duì)我廠監(jiān)控系統(tǒng)的未來和改造原則進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹。改造后的新系統(tǒng)具備事件分辨率高、響應(yīng)速度快、數(shù)據(jù)采集周期短等特點(diǎn)，可以保證電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高電站的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：監(jiān)控系統(tǒng)；現(xiàn)地控制單元；操作員工作站

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 概述

云峰發(fā)電廠是位于吉林省集安市境內(nèi)，是鴨綠江干流中上游的一座大型國(guó)際水力發(fā)電廠，隸屬于國(guó)電東北公司。全廠共有4臺(tái)機(jī)組，2臺(tái)單機(jī)容量為100MW的水輪發(fā)電機(jī)組（2、4號(hào)機(jī)組），2臺(tái)單機(jī)容量為115MW的水輪發(fā)電機(jī)組（1、3號(hào)）總裝機(jī)容量430MW。1、3號(hào)機(jī)組向中方50Hz系統(tǒng)供電。2、4號(hào)機(jī)組向朝方60Hz系統(tǒng)供電。云峰發(fā)電廠實(shí)施監(jiān)控系統(tǒng)工程后，將形成一個(gè)完整的電站實(shí)時(shí)閉環(huán)過程控制系統(tǒng)，既可通過調(diào)度中心對(duì)電站的進(jìn)行集中遠(yuǎn)方監(jiān)控，也可由電站的現(xiàn)地監(jiān)控系統(tǒng)獨(dú)立完成本站的閉環(huán)控制功能。

2 監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

監(jiān)控系統(tǒng)采用雙層分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，分為上位機(jī)控制層和現(xiàn)地單元控制層。其中上位機(jī)控制層即云峰廠區(qū)中控室控制系統(tǒng)。通過上位機(jī)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)組主要設(shè)備的遠(yuǎn)方集中監(jiān)控。中控室控制是一個(gè)完整的實(shí)時(shí)閉環(huán)過程控制系統(tǒng)，可獨(dú)立完成各種現(xiàn)地閉環(huán)控制功能。云峰廠區(qū)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過MB+網(wǎng)獲得?，F(xiàn)地單元控制層包括機(jī)旁工控機(jī)、機(jī)組PLC、調(diào)速器PLC、百抄表，現(xiàn)地單元層的主要作用是采集機(jī)組的各種數(shù)據(jù)并傳送給操作員站，同時(shí)接收操作員站下發(fā)的指令，使機(jī)組運(yùn)行在指定的工況。

2.1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與配置如下：遠(yuǎn)方監(jiān)控系統(tǒng)采用交換式快速以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在云峰設(shè)一臺(tái)數(shù)據(jù)交換機(jī)、兩臺(tái)操作員站、兩臺(tái)大屏幕高分辨率顯示器、一臺(tái)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、一臺(tái)打印機(jī)、一臺(tái)語音報(bào)警工作站。雙機(jī)熱備用數(shù)據(jù)庫服務(wù)器設(shè)在二樓監(jiān)控機(jī)房，以實(shí)現(xiàn)與MIS系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)?，F(xiàn)場(chǎng)的PLC和工控機(jī)通過多膜光纖與交換機(jī)進(jìn)行連接。

2.2系統(tǒng)的性能

網(wǎng)絡(luò)速率，云峰控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)為100Mbps以太網(wǎng)，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，電氣模擬量、開關(guān)量采集周期、畫面動(dòng)態(tài)刷新時(shí)間<1s；溫度量采集周期7s，非電氣模擬量采集周期<2s；操作員指令發(fā)出到顯示回答時(shí)間 <2s。

云峰電廠監(jiān)控系統(tǒng)目前有兩臺(tái)操作員工作站，兩臺(tái)操作員工作站對(duì)同一設(shè)備操作具有同等權(quán)限，所以這兩臺(tái)操作員站只能有一臺(tái)設(shè)為主站進(jìn)行操作，保證對(duì)設(shè)備操作的唯一性，在通訊通道完好情況下兩臺(tái)操作員站任意一臺(tái)設(shè)為主站，另一臺(tái)自動(dòng)跟蹤為從站， 只進(jìn)行正常監(jiān)視，從而避免同時(shí)有一臺(tái)以上操作員站對(duì)同一設(shè)備進(jìn)行操作。當(dāng)主工作站故障時(shí)，可將一臺(tái)從站手動(dòng)升為監(jiān)控站。

2.3監(jiān)控系統(tǒng)的平臺(tái)及軟件配置

我廠及各站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件包括三部分——計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件、工具軟件和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件由廠商提供；工具軟件是監(jiān)控系統(tǒng)所必須的軟件，如INTOUCH、VB、POWER BUILDER等軟件；應(yīng)用軟件是自己開發(fā)的程序。

服務(wù)器以Windows 2000 Server作為操作系統(tǒng)，采用大型數(shù)據(jù)庫Microsoft SQL Server 6.5。 操作員工作站及其他機(jī)器均作為客戶機(jī)安裝Windows 2000 Workstation作為客戶環(huán)境。以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)全部采用TCP/IP協(xié)議。網(wǎng)上所有計(jì)算機(jī)都安裝了同步時(shí)鐘程序。

2.4監(jiān)控系統(tǒng)的功能

2.4.1數(shù)據(jù)的采集和處理，每臺(tái)機(jī)組可采集的模擬量共計(jì)196點(diǎn)，可采集的開關(guān)量共306點(diǎn)，事故及故障光字牌信號(hào)292個(gè)。

2.4.2遠(yuǎn)方控制和調(diào)節(jié)功能，可進(jìn)行各種設(shè)備的遠(yuǎn)方操作和調(diào)節(jié)。

2.4.3安全監(jiān)視，實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視，故障及參數(shù)越限報(bào)警與記錄，防誤操作提示功能，歷史趨勢(shì)和實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線.

2.4.4系統(tǒng)實(shí)時(shí)時(shí)鐘管理功能，全廠及各站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)使用一個(gè)衛(wèi)星時(shí)鐘系統(tǒng)，以中控室的高精度衛(wèi)星實(shí)時(shí)時(shí)鐘裝置為基準(zhǔn)，定時(shí)校對(duì)系統(tǒng)內(nèi)各計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，

2.4.5語音報(bào)警系統(tǒng)，語音報(bào)警系統(tǒng)是監(jiān)控系統(tǒng)重要組成部分，機(jī)組語音報(bào)警系統(tǒng)包括8類報(bào)警： 事故報(bào)警、電氣故障報(bào)警、機(jī)械故障報(bào)警、壓力異常報(bào)警、液位異常報(bào)警、溫度異常報(bào)警、油混水異常報(bào)警、通訊故障報(bào)警，近300個(gè)事故和故障報(bào)警，語音報(bào)警近700句。

2.4.6生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行日志的填寫、查詢及打印，根據(jù)運(yùn)行日志的要求，將其內(nèi)容按時(shí)、日、月進(jìn)行記錄，形成運(yùn)行日志。運(yùn)行日志也可召喚顯示、打印，以便于運(yùn)行人員了解機(jī)組運(yùn)行情況。根據(jù)需要，可隨機(jī)召喚打印。目前機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)能制訂如下報(bào)表：電氣量參數(shù)報(bào)表，非電量報(bào)表；報(bào)警記錄報(bào)表；操作記錄報(bào)表。

2.4.7監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)主設(shè)備的運(yùn)行小時(shí)數(shù)、投切次數(shù)、事故和故障次數(shù)等數(shù)據(jù)，建立主設(shè)備的運(yùn)行檔案。

2.4.8當(dāng)重要設(shè)備發(fā)生事故時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)及時(shí)響應(yīng)，記錄事故動(dòng)作設(shè)備器件的名稱和內(nèi)容，并以時(shí)、分、秒、毫秒記錄事故發(fā)生的時(shí)間。同時(shí)顯示打印事故報(bào)警語句，并進(jìn)行語音播報(bào)。如果發(fā)生事故時(shí)多個(gè)設(shè)備器件先后動(dòng)作，監(jiān)控系統(tǒng)可按動(dòng)作先后順序以毫秒級(jí)的分辨率進(jìn)行記錄，并將數(shù)據(jù)存入主站數(shù)據(jù)庫，形成事件順序記錄。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)定期掃測(cè)故障訊號(hào)，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，以同樣的方式進(jìn)行故障記錄，語音播報(bào)，并存入主站數(shù)據(jù)庫，形成順序故障記錄和全天故障記錄。

3 監(jiān)控系統(tǒng)的改造

根據(jù)電站對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的要求，對(duì)云峰發(fā)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造，我們從兩個(gè)界面、三個(gè)接口、四個(gè)層次入手。所謂兩個(gè)界面是指廠站級(jí)豐富人機(jī)界面和現(xiàn)地控制單元的簡(jiǎn)單操作型人機(jī)界面；所謂三個(gè)接口是指梯級(jí)或調(diào)度控制的信息交換接口、廠級(jí)計(jì)算機(jī)安全隔離信息交換接口、現(xiàn)地控制單元的現(xiàn)場(chǎng)總線與通信接口；所謂四個(gè)層次是指梯級(jí)及調(diào)度層、廠級(jí)計(jì)算機(jī)設(shè)備層、現(xiàn)地控制裝置及輔機(jī)控制裝置層、現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化元件層。

云峰發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)改造的基本技術(shù)原則：

3.1具備先進(jìn)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

現(xiàn)地控制單元的各部分均要采用全開放式結(jié)構(gòu)，方便后期改造或發(fā)展?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備的可靠性、可用性、可維護(hù)性、可擴(kuò)展性，數(shù)據(jù)精度及事件響應(yīng)指標(biāo)不僅要符合當(dāng)前電力系統(tǒng)的規(guī)定，也要達(dá)到云峰廠實(shí)際安全生產(chǎn)的要求。

3.2具備可靠的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)

機(jī)組LCU網(wǎng)絡(luò)應(yīng)采用雙網(wǎng)冗余，在發(fā)生大量突發(fā)事件時(shí)，仍能完整地、準(zhǔn)確的將事件送到操作員工作站、應(yīng)用程序工作站進(jìn)行處理，并將數(shù)據(jù)存入歷史數(shù)據(jù)站。機(jī)組LCU網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)應(yīng)設(shè)計(jì)足夠?qū)挼臄?shù)據(jù)傳輸寬帶，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖傩院图皶r(shí)性。

3.3降低誤操作風(fēng)險(xiǎn)

接入機(jī)組LCU的重要信號(hào)應(yīng)屏蔽良好、可靠接地、連接牢固，并在數(shù)據(jù)庫中分類單獨(dú)管理這些測(cè)點(diǎn)，該類測(cè)點(diǎn)為流程中的主要信任對(duì)象。對(duì)于重要設(shè)備的操作，在操作流程中應(yīng)加入必要的判斷邏輯，閉鎖不正常操作，并在操作指令執(zhí)行前予以確認(rèn)。

3.4充當(dāng)其它控制系統(tǒng)的后備保護(hù)

機(jī)組LCU是一套獨(dú)立的控制系統(tǒng)，并未取代保護(hù)、勵(lì)磁、調(diào)速器、主變等智能控制單元，只參與故障的預(yù)測(cè)和報(bào)警，必要時(shí)可與保護(hù)、勵(lì)磁、調(diào)速、主變等控制單元構(gòu)成冗余保護(hù)，與之建立通信，以獲取對(duì)側(cè)CPU內(nèi)的系統(tǒng)信息和數(shù)據(jù)，并進(jìn)行狀態(tài)、數(shù)據(jù)及信息交換。

3.5豐富的人機(jī)接口功能

電站的運(yùn)行人員可通過操作員站、模擬屏、大屏幕設(shè)備、監(jiān)測(cè)終端、觸摸屏、語音/電話報(bào)警設(shè)備、工業(yè)電視設(shè)備及報(bào)表管理機(jī)等人機(jī)接口對(duì)全廠設(shè)備進(jìn)行全方位的、實(shí)時(shí)的監(jiān)視、控制和管理。設(shè)備維護(hù)人員可通過工程師工作站、移動(dòng)式工作站等對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和管理。

結(jié)語

按照以上原則對(duì)我廠監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造后，不僅保留了原有系統(tǒng)功能，新系統(tǒng)還具備事件分辨率高、響應(yīng)速度快、數(shù)據(jù)采集周期短等特點(diǎn)，可以保證電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行，并且方便運(yùn)維人員操作，降低電站維護(hù)檢修成本，提高電站的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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