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北极星电力网技术频道 作者:佚名 2008/1/4 17:50:20
紧水滩电厂监控系统LCU配置及控制流程设计原则
吴明扣，俞鸿飞，赵文高
(紧水滩水电厂，浙江云和323603)
关键词：设计原则；控制流程；计算机监控系统；现地控制单元(LCU)；紧水滩水电厂
摘要：紧水滩水电厂下辖紧水滩和石塘两个梯级水电站，整个计算机监控系统主要由梯级调度中心及紧、石两站站调和12台LCU(紧站8台，石站4台)组成。梯调与上级调度中心的电能管理系统(EMS)连接，可由上级调度部门对电站进行AGC或“四遥”。但无论由哪个调度级进行调控，所有现场机电设备的运行实时信息都必须由LCU来采集和处理。因此在设计中，必须高度重视LCU的配置及控制流程的设计。紧水滩电厂LCU的设计原则是：在保证设备长期安全稳定运行的原则下，合理划分归并被控对象，布置合理，运行维护方便，充分挖掘LCU潜力，力争优化，减少台数；控制流程框图设计的主要原则是：规范性、保留性、安全性、完整性、协调性、灵活性、实用性、先进性、独立性和可扩性。
0概述
紧水滩水电厂下辖两个梯级水电站(紧水滩和石塘电站)，其计算机监控系统于1996年初开始建设，同年12月，首台现地控制单元(LCU)在紧站6号机组成功投入运行；整个系统于1998年2月10日投入试运行，实现了由石塘梯调对紧水滩电站的“四遥”。并于2000年1月通过了由华东电力集团公司组织的技术鉴定。鉴定意见认为：紧水滩电厂在国内首次应用计算机实现了全梯级计算机监控运行，其中部分技术属国内首次使用，达到了国内先进水平。
紧水滩水电厂计算机监控系统主要由梯级调度中心及紧、石两站站调和12台现地控制单元组
成。梯调与上级调度中心的EMS连接，可由上级调度部门对电站进行AGC或“四遥”。但不管
由哪个调度级调控，所有现场机电设备的运行实时信息都必须由LCU来采集和处理，然后把
信息逐级上送到上位机，让值班人员通过人机联系全面了解设备运行状况；而上一级的指令
最终也得经上位机下传至LCU，由LCU去执行。因此，在设计LCU的配置及控制流程框图(下简
称框图)时，必须给予高度重视。
1LCU的配置
紧水滩水电厂计算机监控系统是1个全分布开放式总线型的系统。在考虑系统配置LCU时，我们的原则是：在保证设备长期安全稳定运行的前提下，合理划分归并被控对象，布置合理、运行维护方便，充分发掘LCU的潜力，力争优化，减少台数。据此经反复研究比较各种配置方案，最后确定紧站配置8台LCU，石站配置4台LCU。
电厂需要采集和处理的数据、状态量及需要控制、调节的设备较多，共有5099个I／O点。由于各台LCU本体除I／O板必须按各自的输入量、输出量的多少，再考虑一定的余量，而设置不同数量的I／O板，以及各自必要的手动控制设施和灯光显示信号外，工控机和PLC的配置基本上是一致的。LCU的具体配置是：①紧水滩电站INTEL586／75，540M硬盘，3.5英寸软驱，16M内存，八串口板，10.4英寸液晶显示器，WINDOWSNT，GE90-302套；②石塘电站CONTEC工控机，504MB硬盘，16M内存，八串口板，SCOUNIXTCP／IP，GE90-302套。对LCU本体我们采用冗余配置方式，即不仅配有主、备用PLC，而且在柜上还设有现地手动操作、调节等设施，这样既可在1台PLC故障时，自动切换至热备用的PLC上运行，而且一旦遇有水轮发电机事故停机，又可由主、备用PLC同时作用于停机、跳闸、灭磁，从而大大提高运和水机保护动作的可靠性。亦可在LCU因故不能运行而系统又需要负荷时，借助于手动操作设施和全厂公用的自动准同期系统来实现机旁手动开机并网，满足系统负荷的需要。LCU柜上的各种灯光显示信号，可在LCU单独运行或手动运行时给予异常状态报警的支持。
2框图设计原则
LCU各控制流程的设计，源于控制流程框图，因此每台不同功用的LCU控制流程框图的设计是否正确、完善，能否满足各类操作的需求，直接影响到LCU投用后功能的准确性、完整性乃至控制的安全性。为保证框图设计质量，我厂专门研究制订了控制流程框图设计若干原则。主要是：
(1)规范性原则。凡技术规程、规范有规定的均应全面贯彻执行，以使系统符合国标、部标的有关规定。
(2)保留性原则。原常规设备的控制操作功能一个也不能少，且必须把长期运行中的反事故技术措施纳入其中。
(3)安全性原则。控制流程中必须有完善可靠的闭锁和动作判据，防止误动或误操作；在配置上应采用冗余配置，适当考虑硬布线的手动操作设施；准同期装置除每台机组配置1台外，还应保留原有的公用同期系统，作为备用；在操作过程中，应采用模拟量和开关量一起操作的顺控流程。
(4)完整性原则。LCU的顺控功能不仅应具备原常规控制设备所有的功能，还应根据实际需要增加相关的控制功能，如发电机断路器、磁场断路器、隔离闸刀、主变冷却水系统等设备的自动操作也纳入其中。
(5)协调性原则。除保证LCU与整个系统的时钟同步运行外，与励磁调节器、调速器、测温装置信息交换的协调性也应采用优化技术措施，以保证设备动作协调性。
(6)灵活性原则。首先，在设计LCU的框图时应从实际出发，把需要由LCU进行集中操作的各种试验项目都列入其中，并设有相应的操作流程；其次通过冗余配置可在主用PLC故障时，自动切至备用PLC运行；此外，还要有可灵活地实现一些特殊运行方式的设置。据此设计的顺控流程框图共计有393个。
(7)实用性原则。我们认为，顺控流程只要满足安全经济运行、设备试验的各种操作要求即可，并非越多越好；在框图设计中应追求的目标之一是，所设顺控流程必须安全、可靠、实用，因此对欲设置的每个流程都应再三推敲，去伪存真，优化设置，从而达到实用化之目的。
(8)先进性原则。除所选用的硬、软件应满足当时先进技术指标和新版本的要求外，顺控流程的设置亦应有适时的先进性；这种先进性主要体现在控制功能方面应比常规设备有更大、更新的突破；在顺控过程中应注入可靠的驱动判据。对此，我们遵循部标要求，结合实践运行经验，作出了全面规定。
(9)独立性原则。为防止LCU与上位机的通道或上机故障时影响设备的正常安全运行和调
控，LCU必须能脱机单独运行，并具有各种顺控、监测、记录、报警、显示等相应功能。
(10)可扩性原则。应根据现场实际需要，可通过人机联系接口实现需增加的顺控流程或修改原有的流程，以扩充或完善其调控等功能。
总之，电厂在顺控流程框图的设计中，严格遵循上述原则，并在运行中取得了预期的效果。
3机组LCU顺控流程框图剖析
根据既定的LCU功能及框图设计原则，电厂对每项操作的流程框图都作了详尽的研究和认真的设计。本文因篇幅所限，仅举一例说明。现以机组发电运行至停机备用顺控流程框图(见图1)为例加以剖析。
由图1可知，在正常情况下，当操作员在键盘上发出被确认的在发电工况的机组停机指令后，整个停机控制流程便随之启动，开始执行顺控全过程，直至该流程执行结束才恢复到初始状态。
但在LCU这个顺控流程，我们引入了3个模拟量参与顺控操作。一是有功量Ps、无功量Qs。目的是避免正常停机时发电机断路器带负荷跳闸。用这种量来参与过程操作，作为动作判据还可以消除因基础元件等故障而造成的误动作，从而提高其安全性。二是机组准备停机之前，先检查制动风压是否正常，制动
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