首页专业论文技术应用政策标准解决方案常用资料经验交流教育培训企业技术专家访谈电力期刊
您现在的位置:北极星电力网 > 技术频道 > 专业论文 > 大中型抽水蓄能电站国产计算机监控系统设计

大中型抽水蓄能电站国产计算机监控系统设计

北极星电力网技术频道    作者:3   2007/12/21 11:49:18   

1引言抽水蓄能电站在电力系统中承担着“削峰填谷”作用,随着我国大型火电厂,非凡是核电站在电网中所占的比重越来越大,兴建大规模抽水蓄能电站是现代电网的必然产物[1]。我国80、90年代兴建了一批大中型抽水蓄能电站,但是,这些电站的计算机监控系统则大多是从国外进口,如今这些早期引进的监控系统都存在着系统老化,控制方式落后,备品、备件不足和功能需要完善等一系列问题,迫切需要进行升级换代和改造[2]。而且,最近我国又着手筹建和兴建桐柏、泰安、宜兴和琅琊山等大中型抽水蓄能电站。近些年来,我国水电事业发展迅速,水电站监控技术取得了长足的进步,不但取代了电站的常规控制,还实现了电站无人值班,技术处于世界先进之列。90年代以来,我国也开始了抽水蓄能电站计算机监控系统的研制工作,但主要集中于中小型电站的研究,已形成了中小型电站计算机监控系统解决方案,并在一些电站(响洪甸抽水蓄能电站、江苏沙河抽水蓄能电站和华北潘家口抽水蓄能电站等)得到了实施。现在,为了打破国外的技术壁垒,降低抽水蓄能电站的建设投资,提高抽水蓄能电站运行维护和服务水平,发挥抽水蓄能电站对电网安全运行的全面作用,使我国的抽水蓄能事业健康发展,我国又开始了大中型抽水蓄能电站计算机监控系统国产化的研究工作[3],新研制的大中型抽水蓄能电站国产计算机监控系统已在北京十三陵蓄能电站投入运行,运行效果良好。本文主要研究大中型抽水蓄能电站国产计算机监控系统设计。2大中型抽水蓄能电站国产监控系统的设计原则大中型抽水蓄能电站的主要作用是为电力系统承担调峰填谷、事故备用等任务,所以其监控系统设计首先应围绕这一主题进行,其次应考虑系统的性能价格比,亦即既要追求技术先进,又要遵循简单实用的原则。根据大中型抽水蓄能电站的运行特点和计算机控制技术的发展状况,大中型抽水蓄能电站国产监控系统在方案设计时应充分考虑以下各种因素[4]:(1)开放性和可扩展性计算机硬件和软件技术的发展与更新非常迅速,计算机监控系统应选用尽可能先进的计算机及网络设施,不必过分强调所选产品的应用业绩,而应重点考察供货商在本领域的业绩及备件有较长时间的市场支持(因有无备件将直接影响整个监控系统的使用寿命)。监控系统应设置远程维护端口,这样,可为电厂维护人员或供货商提供系统远程维护的可能性。此外,电厂在使用计算机监控系统中也会不断提出新的用户要求,监控系统应留有一定的备用(约为系统的30%-40%),以便于用户修改、维护以及增加新的测点、画面和功能等。(2)分层分布结构分层分布一方面是指物理结构的分层分布,另一方面是指系统功能、数据库等的分布。当上位机故障时,当地LCU应能完成对机组的监控;一台LCU的故障不能影响整个系统的运行。下位机部分应采用现场总线技术,应用分布式智能I/O,使智能I/O模块的位置尽可能靠近监控对象,减少智能I/O连接电缆,且现场总线技术在智能I/O的扩展上也非常灵活(智能I/O模块与可编程控制器可通过现场总线连接)。如解决好接口协调问题,下位机(可编程控制器)与电厂其它系统(如励磁、调速器、静态变频器(SFC)、保护、辅助设备控制系统等)可直接通过现场总线交换数据。当然,分层分布也不是绝对的,对于抽水蓄能电站的监控系统,由于考虑到SFC为多台机组公用,背靠背启动过程中要多台机组协调工作,所以考虑功能和结构的分层分布外,也应适当地考虑一些集中的因素。(3)冗余技术大中型抽水蓄能电站由于其在电网中的重要作用,对监控系统的可靠性要求非常高,采用冗余技术是提高系统可靠性的重要手段之一。国产大型抽水蓄能电站监控系统可采用以下几种冗余方式:上位机应采用双机冗余结构;下位机则对应一局部功能系统,故障影响小,加上可编程控制器本身非常可靠,可采用部分冗余结构,这样既简化系统又节省投资;网络冗余配置,应采用双光纤以太环网,增强网络的可靠性;监控系统与中调相连的接口及通道采用冗余结构,以保证中调对电站监控的可靠性;重要的智能I/O接口采用冗余配置,提高测点的可靠性。(4)测控单元的智能化大中型抽水蓄能电站机组的测控信息量非常大,其测点数量大概是常规水电站的2倍左右,且处理内容十分丰富,既有测量又有控制,对速度响应要求也很高,现有的常规测控单元很难满足要求,需采用智能化模件技术。(5)现场总线技术抽水蓄能电站机组与机组、机组与公用设备控制单元间联系非常密切,有大量数据需要交换,对相互间通信有很高的要求。大中型抽水蓄能电站国产监控系统应采用双光纤以太环网将各个LCU联接起来。(6)无人值班技术为了实现大中型抽水蓄能电站无人值班,电站监控系统必须留有接口与中调能量治理系统的主、备系统相连,因此要有两个或两个以上的独立通信通道〔如采用光纤、微波、载波等不同媒介的通信通道〕,以保证中调对电站监控的可靠性;此外,需要设置自动报警系统,监控系统内电站报警信号经分类整理后送至自动报警系统,自动报警系统与通信系统相连,以自动拨号方式通过电话、短信等将报警告诉“在家”值班人员。取消机组常规控制作为后备,由于可编程控制器的高可靠性且易于维护,设置机组常规控制作为后备已无必要,但可保留少量常规仪表(如机组功率、电流、电压、转速、导叶开度等)和保留紧急停机手动控制回路,以便利机组的调试和运行维护。3大中型抽水蓄能电站国产监控系统的功能设置大中型抽水蓄能电站计算机监控系统比常规水电站复杂得多,抽水蓄能机组有停机、发电、发电调相、抽水、抽水调相、旋转备用和黑启动等工况,近30种工况转换(包括故障情况下的工况转换),但其功能设置应以简单、实用为原则。国产监控系统的主要功能包括:数据采集和处理,生产过程控制和调节,数据通信,利用模拟屏、操作人员工作站等提供有效的人-机接口,自动发电控制(AGC),自动电压控制(AVC),自动抽水控制(PJC),数据库,以及在线自诊断、自恢复和远程诊断等功能。此外,在进行功能设置时应充分考虑以下各种因数[5]:(1)重视发电/电动机功率圆图。抽水蓄能机组各种工况下的有功、无功调整如不加限制,则有可能出现过负荷甚至失稳,需要在监控系统内设置容量限制曲线,并进行现场实验验证;此外,还应设置水泵/水轮机振动区、高压线路容量等限制条件,以决定机组或电站运行方式。(2)优化机组控制流程。机组控制流程是抽水蓄能电站监控系统的核心,应对抽水蓄能电站机组控制流程进行优化,并结合我国电网的实际情况(如:机组在工况变换时,每个状态(稳态和暂态)都进行重检确认,然后再执行,这样可以在电网暂态故障时,机组工况变换可以像自动重合闸一样,避免机组停机),开发出适合我国国情的抽水蓄能机组控制流程。(3)分析监控系统的跳机信号。“无人值班”(少人值守)的要求引入水电站后,监控系统的设计原则有了很大的改变,从以前的保系统为主转变为保电站设备为主,因此,监控系统的跳机信号将大幅增加,增大了机组跳机的概率。在进行系统设计时,应实事求是地分析跳机信号,非凡是同时跳多台机组的信号,一定要审慎对待,否则,一旦发生跳机,就可能引起电力系统的事故。应将部分非必要的跳机信号改为报警信号,并设计快速停机方式,在一些机械故障时采用快速停机方式而非跳机,减少了对系统的冲击,也有利于延长机组断路器的使用寿命。其次,对硬件逻辑跳、停机信号,还应采用并行的独立节点接入监控系统,以便于故障分析和保证跳机的可靠性。(4)提高机组启动成功率。抽水蓄能电站在系统中主要承担“削峰填谷”作用,机组启停频繁,“机组启动成功率”是抽水蓄能电站的主要考核指标之一。在进行系统设计时,不仅要优化机组启动控制流程(SFC启动控制流程和BTB启动控制流程),进行冗余配置,而且要选用高可靠性的基础自动化元件。其次,应设计延时功能,以防止信号扰动引起的启动不成功。4大中型抽水蓄能电站国产监控系统设计综合考虑以上因素,大中型抽水蓄能电站国产监控系统可采用分层分布结构(参见图1)。分成两层控制,即电站控制层和现地控制层,电站控制层和现地控制层之间通过现场总线网络连接并进行监控数据交换。对于4机的国产监控系统,电站控制层可配置2台操作员工作站,一台工程师工作站,一台数据治理机,2台通信处理机,一台ON-CALL治理机;现地控制层设8套现地控制单元(LCU),分别为4套机组LCU,一套开关站LCU和公用设备LCU,一套上库LCU和一套下库LCU。图1大中型抽水蓄能电站国产计算机监控系统结构图大中型抽水蓄能电站国产监控系统可采用具有跨平台风格的面向对象的NARIACCessplus(NC2000)计算机监控系统软件。它包含了多层分布式对象架构,全面支持异构平台的特性,提供了高效安全的监控内核、功能强大的组态工具、实用方便的应用界面、多种标准的接口和紧贴水电厂应用需求的各种常规及高级应用功能,是比较成熟且具有实际应用经验的监控系统软件,具有人机界面友好,动态链接性能好,数据处理方便、迅速,通讯能力强等优点,具备一定的可扩展性和系统可移植性,可以很方便地进行二次开发和系统维护。监控系统软件由数据采集与处理软件、实时数据库治理软件、人机接口软件、网络治理软件、设备驱动软件、通讯软件、历史数据库软件、LCU软件、监控系统高级应用软件(AGC、AVC和PJC)等构成。现地控制装置(LCU)可采用SJ-600型智能分布式现地控制装置,主要实现各生产过程的数据采集、信息处理、控制调节和与其它智能设备的通信。LCU单元由电源、主控模件和网络设备等部分组成。PLC选用南瑞集团(国电自动化研究院)自主研发的MB系列智能可编程控制器,I/O模件全部智能化,都具有自身数据处理能力和自诊断功能,且可带电插拔,增强了故障处理的灵活性和快速性。MB系列智能可编程控制器除支持梯形图等传统编程方式外,还可以采用流程图编程,编程简单;双CPU模块,真正冗余配置,安全可靠性高。5结束语目前,我国正在着手筹建和兴建桐柏、泰安、宜兴和琅琊山等一批大中型抽水蓄能电站,而且,国内早期引进的抽水蓄能电站计算机监控系统都存在着系统老化、备件不足、功能需要完善等问题,急需升级改造。我国大中型抽水蓄能电站监控系统的国产化研究工作已经结束,新研制的大中型抽水蓄能电站国产计算机监控系统已在北京十三陵蓄能电站投入运行,运行效果良好。至此,我国已全面把握大中型抽水蓄能电站的监控技术,适合我国国情的抽水蓄能电站国产计算机监控系统一定会得到广泛的应用。 

来源:佚名
友情链接
北极星工程招聘网北极星电气招聘网北极星火电招聘网北极星风电招聘网北极星水电招聘网北极星环保招聘网北极星光伏招聘网北极星节能招聘网招标信息分类电子资料百年建筑网PLC编程培训

广告直拨:   媒体合作/投稿:陈女士 13693626116

关于北极星 | 广告服务 | 会员服务 | 媒体报道 | 营销方案 | 成功案例 | 招聘服务 | 加入我们 | 网站地图 | 联系我们 | 排行

京ICP证080169号京ICP备09003304号-2京公网安备11010502034458号电子公告服务专项备案

网络文化经营许可证 [2019] 5229-579号广播电视节目制作经营许可证 (京) 字第13229号出版物经营许可证新出发京批字第直200384号人力资源服务许可证1101052014340号

Copyright © 2022 Bjx.com.cn All Rights Reserved. 北京火山动力网络技术有限公司 版权所有