龚嘴水力发电总厂综合自动化改造简介

北极星电力网技术频道作者:佚名 2010/6/1 17:47:34

龚嘴水力发电总厂综合自动化改造简介蔡军海　江为民摘　要:介绍了龚嘴水力发电总厂综合自动化系统改造工程的总体规划以及所辖两座大型水电站在计算机监控系统、辅机公用自动化系统、工业电视监视系统、基础自动化元件等方面的改造情况。
关键词:龚嘴水力发电总厂;综合自动化;改造
中图分类号:TV741;TP2　　文献标识码:　B　　文章编号:1001-2184(1999)04-0001-051　概　述　　龚嘴水力发电总厂位于四川省乐山市境内,总厂下辖龚嘴电站(装机:7×100MW)和铜街子电站(装机:4×150MW)两座大型梯级水电站,是大渡河梯级开发的最末两级。
　　1995年,龚嘴水力发电总厂被国家电力公司列为第二批无人值班(少人值守)试点单位,四川省电力局为此作出了具体规划:对龚嘴、铜街子两电站进行以计算机监控为主的自动化改造,包括改造完善铜街子电站计算机监控系统、建立龚嘴电站计算机监控系统,使两电站达到全计算机监控,实现无人值班(少人值守);在沙湾总厂建立梯级电站调度控制中心。沙湾梯调中心通过以光纤通讯为主、微波通讯为辅的通讯系统直接监控龚、铜两站,实现对两电站的“遥测”、“遥信”、“遥调”、“遥控”和“遥视”“五遥”功能;用技术先进的、可靠性高的自动化元件对两站基础自动化元件进行更新改造。
　　龚嘴和铜街子电站分别为60年代设计、70年代初投产和80年代设计、90年代初投产的电站。因铜街子电站在设计时受到当时计算机发展的限制(我国计算机在水电站应用尚处于起步阶段),因此,设计为以计算机为主,常规为辅的计算机监控系统,并在发电初期的两年半时间内,已对电调、励磁系统、发变组保护装置进行了微机化改造,基础较好,实现自动化及无人值班(少人值守)比龚嘴电站较为容易,因此决定首先对铜街子电站进行自动化改造。2　铜街子电站计算机监控系统改造完善　　铜街子电站计算机监控系统是全国大型水电站中首次随电站同步设计,同步投产。水电站在发电初期的计算机监控系统上位机为:
　　(1)主机为2台INTEL286/310-AP计算机、16位CPU、8087协处理器、1M内存、40M硬盘、320K软驱;
　　(2)图形工作站由2台INTEL300SX计算机、20″(50.8cm)彩显及功能键盘构成;
　　(3)厂长终端1台为INTAL300SX;汉字打印机LQ-1600K4台及同步时钟1套;
　　(4)上位机主机软件采用IRMXII实时多任务操作系统;应用软件分成多个相对独立且功能单一的模块;图形工作站和厂长终端软件采用MSDOS4.01操作系统。
　　下微机部分为南京自动化研究院最早开发的SJ-400系统;全厂按控制对象设置6套现地控制单元LCU(LocatControlUnit)装置(具体分为发电机组LCU4套、220kV开关站LCU1套、辅助设备等公用LCU1套),其中机组LCU由机组LCU柜和可完成顺控操作的PC柜组成。每台LCU主要由CPU模件、监控模件、存贮器扩充模件、开入、开出模件、模拟量采集模件等构成。LCU源程序主要采用PL/M-86语言编制。
　　网络通讯:上位机与各LCU均联在BITBUS网上,上位机通过命令/响应方式,对下层各LCU进行访问,实现上下层之间的通讯,系统与网调采用DECNET网络通讯。
　　发电初期的铜街子电站计算机监控系统由于受到计算机及网络速度、非开放式、存贮容量及自动化元件质量的影响,时常发生计算机控制调节超时、超调、控制失败、机组溜负荷、双机不能正常切换等现象,对水轮发电机组控制操作经常用常规控制盘进行操作,而计算机监控系统只作为监视,极大地影响了水轮发电机组的正常开停机及负荷的及时调整。虽然后来将上位机主机由286升级到486,BITBUS网络升级到同轴电缆以太总线网结构的计算机监控系统,结构示意图见图1。图1　发电初期的铜街子电站监控系统结构示意图　　如图1所示,计算机监控系统虽然经过简单化升级,监视控制效果有所好转,但仍未考虑电站的全计算机监控,除主要发供电设备的控制、测量进入了计算机监控系统外,其余全厂公用设备、辅机设备、厂用电设备和水工机械设备等均没有进入计算机监控系统,无法实现远方计算机监控,只能依靠常规设备及人工操作对设备进行监视控制,仍属于常规为主、计算机监控为辅的控制模式。这种模式离“无人值班(少人值守)”的要求相距甚远,虽监视控制程度有所好转,但仍未能根本解决问题。
　　1996年10月,我厂联合南京自动化研究院自动控制所对铜街子电站计算机监控系统进行改造。1997年2月底,在系统第一套LCU(12号机)货到现场至1998年5月的一年多时间里,我厂利用设备检修期,共完成了水轮发电机组LCU4套、220kV开关站LCU1套、辅助设备等公用LCU1套,大坝闸门LCU1套等共7套现场控制单元LCU装置,结合LCU改造对自动化元件进行了改造,对电站计算机监控系统的核心部分上位机及网络通讯也进行了升级换代。改造后的铜街子电站计算机监控系统采用开放式分层分布系统,全分布数据库。整个系统由电站主控制级和现场控制单元(LCU)组成,采用局域网络联结。电站的计算机监控系统能对全厂的4台水轮发电机组的开机、停机、并网操作;220kV油开关及隔离刀闸的投切的操作;4台主变压器冷却器操作等主要机电设备进行控制、运行状态监视,并可对机组冷却水投切;顶盖排水泵的投入切除操作;电站6kV开关投切操作、0.4kV电源开关和联络开关投切操作;还可对电站高低压气系统空气压缩机投切及电站集水井排水泵的投切等电站、机组辅助设备进行控制、运行状态监视。新的电站计算机监控系统接收电站水工建筑物监测系统、电站消防监控系统的火灾报警等信息。通过光纤(主)和微波(备)通信通道与沙湾总厂梯级电站调度中心计算机监控系统进行实时数据通信,上送沙湾梯调中心所需的电站信息和接收沙湾梯调中心下达的各项实时控制操作命令。系统结构见图2。铜街子电站各LCU可直接监控被监控设备的生产过程,既可作为分布系统中的现地智能终端,又可作为独立装置单独运行。在电站主控级和各LCU分别设有其监控范围内完整的实时数据库和历史数据库。图2　铜街子电站改造后的监控系统结构示意图　　系统局域网按IEEE802.3设计,采用全开放的分布式结构,网络介质采用光纤,通讯规约TCP/IP,网络的传输速度为10Mbps。
　　系统配置分为二个层次,即电站主控层和现地控制层。整个系统用双光纤以大网联接,层次清楚,易于维护。
　　(1)电站主控制层:
　　主控层采用3台高性能的多任务、多用户型A1pha工作台,字长64位,主频233MHz,内存64MB,硬盘2.1GB;其中两台为主计算机,各配一台“21英寸”(53.34cm)彩色显示器及汉字激光打印机作为全厂报表打印、屏幕拷贝和事故追忆用,这两台计算机工作在冗余方式,用于全厂生产管理数据库中心,并通过一台双机切换装置来共享对外设备、外系统的联系通道;另一台为操作员工作台,配有两台“21英寸”(53.34cm)彩色显示器,显示器的分辨率均为1280×1024。
　　另外,系统中还配有二个网络集成器DECHUB90,包括DECRepeater及一些光纤连接设备,用于与网络上各节点的连接;二个路由器用于与总厂沙湾梯调中心的通讯;全球定位GPS装置用于历史数据存档的磁带机。
　　(2)现地控制层:
　　现地控制层共由7台现地LCU组成,每台LCU使用一体化液晶工业计算机作为现地控制单元的CPU,配置为Pentium75,内存16MB,硬盘540MB,4串行接口板及网络设备。各LCU与现场设备之间全部采用I/O串口方式,I/O模件选用美国ABB公司生产的Modcell2000分布式智能I/O模件,该模件是国外最先进的智能控制器,它代表了当前I/O控制模件的最新研究成果和发展方向,具有如下特点:
　　(a)每块I/O模件都具有独立的电源及高速32位Motorla68302微处理器。
　　(b)可自由组合接插32个I/O厚膜模块,使得每个模件具有快速、可靠、配置灵活的优点,各模块之间相对独立。某模块发生故障,处理时对其它的模块的正常工作没有任何影响。大大地提高了运行的可靠性和维护消缺工作的快速、准确性。
　　(c)每个I/O具有独立的输入/输出处理回路,加上强有力的配置处理软件,对不同的处理提供了灵活算法。
　　机组LCU除配有ABBModcell2000分布式智能I/O模件外,还配有一台美国ABB公司生产的SLC系列可编和控制器(PLC),SJ-12型自动准同期装置;SJ-22型机组测速用功能装置。PLC装置的主要作用为取代以前的常规水车自动回路,能进行一些简单的机组开、停机顺控制操作及负荷调整等。它与LCU之间为“热”备用关系,当LCU发生故障时,系统将在无扰动的情况下把控制权由LCU切换到PLC,也可通过LCU屏上所设置的“远方/当地”切换按钮进行控制权的切换。当切换至“当地”位置时,即可通过PLC面板上的功能按键发出开、停机等顺控命令。
　　(3)软件配置:
　　操作系统为UNIX,数据库是南自院基于UNIX标准库自行定义开发的、适用于水电厂监视控制系统应用的数据库语言,数据库管理程序借助于通讯软件为整个分布系统提供数据库的服务;通讯软件则是基于TPC/IP网络接口和标准UNIXIPC接口,它采用著名Client-Server模式,为系统各进程间提供了网络透明的通讯服务,为整个系统的全部资源、数据共享提供了必要的条件和有效的保证;图形人机接口软件和应用管理软件是基于X-Window、Motif和UNIX标准库开发的;顺序控制、报表、驱动软件等均是以UNIX和X-WindowI标准库为基础开发出的。
　　(4)系统运行情况:
　　我厂利用1997年3月至1998年5月期间的设备检修期将整个系统全部安装、调试完毕,投入运行。整个系统全部投运以来,一直运行稳定,使铜街子电站改变了原来大量使用人工现地操作、监视、记录的状况,使全站实现了各种数据的自动记录和所有设备全部能在中控室完成操作、监视任务;为铜街子电站实现远方监控提供了有利的保证。3　利用外资促进自动化改造的进程　　我厂从1995年下半年起开始进行综合自动化改造工作。在此期间,经过四川省电力局“龚嘴综合自动化改造领导小组”领导的艰苦努力,分别争取到加拿大、澳大利亚两国的3笔政府优惠贷款,用于建立龚嘴电站计算机监控系统、建立沙湾总厂梯级电站调度中心计算机监控系统和购买龚、铜两站自动化元件。其中:龚嘴电站计算机监控系统使用澳大利亚政府优惠贷款,由澳大利亚西门子公司承担开发制造;沙湾总厂梯级电站调度中心计算机监控系统使用加拿大政府优惠贷款,由加拿大CAE电子设备有限公司承担开发制造;龚、铜两站自动化元件使用澳大利亚政府优惠贷款,选用澳大利亚西门子公司产品。
　　使用澳大利亚政府优惠贷款购买的龚、铜两站自动化元件,已经在去冬今春的设备检修期安装完毕;使用澳大利亚政府优惠贷款引进的沙湾总厂梯级电站调度中心计算机监控系统,都已处于安装、调试阶段。沙湾总厂梯级电站调度中心计算机监控系统将于1999年10月完成安装、调试工作,从而实现对铜街子电站的远方控制及对省调的数据通讯。龚嘴电站计算机监控系统也将于今年底安装、调试完毕,实现由沙湾梯调的集中控制。4　辅机、公用系统改造　　我厂的龚嘴、铜街子两电站,在压油装置、厂内排水系统、高压空压机系统、低压空压机、主变冷[1][2]下一页

来源：中国电力资料网

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