流域梯级水电站火灾自动报警及联动控制系统设计

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1、流域梯级水电站火灾自动报警及 联动控制系统设计李宗明(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院 四川省成都市 610072)【摘要】 概述了流域梯级水电站火灾自动报警系统的组成及工作原理 ,根据设计经验 ,对 流域梯级水电站的设计应注意的问题进行了总结 。【关键词】 流域梯级水电站集控中心火灾自动报警系统设计【数据库分类号】 SZ13概况随着西部水电大开发的发展 ,出现越来越多流域梯级水电站 。流域梯级水电站一般按 “无人值 班” 原则设计 ,每个流域设有一个集控中心 ,通过该集控中心 ,运行人员能实现对流域内各电站的监 视和控制 。流域的火灾自动报警及联动控制系统 ,是运行人员能实现对流域内各电站

2、的监视和控制的重 要内容之一 。 下面就我院设计 的 川投 田湾 河流 域 水电 站的 火 灾自 动报 警 及联 动控 制系 统 设计 作简 要 的 介绍 。 该工程位于四川雅安市石棉县境内 ,整个梯级从上至下依次由巴王海 、 仁宗海 、 金窝和大发四 级水电站组成 ,后三座电站总装机容量 760 M W ,出线电压等级为 220 kV 。根据业主提出整体开 发田湾河的思路 ,在 2008 年全部完成仁宗海 、 金窝 、 大发三个梯级水电站的建设 。与三个梯级水电站同时建设的还有位于大发水电站开关站中的集控中心 。 为实现梯级电站现场 “无人值班” 的运行管理方式 ,有效地防范火灾事故的发生

3、,保障水电站设 备的安全运行和人员的安全 ,根据 “预防为主 ,防消结合” 的消防工作方针 ,按照中华人民共和国国家标准 火灾自动报警系统设计规范( GB 50116298) ,以及中华人民共和国水利水电行业标准 水 利水电工程设计防火规范( SDJ 278290) ,进行各梯级电站和集控中心火灾自动报警及联动控制系 统设计 。 流域的火灾自动报警及联动控制系统 ,规划由各个梯级电站的消防监控子系统和集控中心的 消防监控中心组成 ,各梯级电站的火灾自动报警及联动控制系统子站随电站建设同期建成并投运 , 以满足电站 “无人值班” 的运行管理要求 。 集控中心和各梯级电站的配置见图 1 、 图 2

4、 。0集控中心火灾自动报警及联动控制系统(1) 系统结构1收稿日期 :2007208220 。622007 年 11 月水电厂自动化第 4 期总第 114 期图 1田湾河流域消防监控系统框图图 2 任宗海 、 大发消防监控系统配置总图田湾河集控中心消防计算机监控主机 ,接入交换机等网络设备 ,通过专用数据通道 ,与各梯级 电厂监控 李宗明 流域梯级水电站火灾自动报警及联动控制系统设计63电站的消防计算机监控终端进行通信 ,获取各站的实时火情信息 ,利用专业的消防监控软件 ,对各站的实时火情信息进行处理和分析 ,判断火情的真伪 ;并通过工业电视系统进行火灾确认后 ,自动 或手动对防排烟设备 、

5、空调/ 风机设备 、 水喷雾灭火设备 、 气体灭火系统及其他消防设备等进行联动 控制 。该中心可同时对梯级的所有电站的火灾自动报警及联动控制系统进行实时监视和控制 ,从 而实现田湾河集控中心消防计算机监控系统对各梯级电站火灾自动报警及联动控制系统的集中监视和控制 ,为 “无人值班”(少人值守) 提供保障 。所有梯级电站的火情信息 ,均能供田湾河集控中心 消防监控主机查询 ;事故时自动向其报警 ,并可自动或根据值班人员的指令 ,调出各站火灾部位所 在楼层的平面布置图 ,并在平面布置图上指示出动作的探测器 、 防火排烟设备及灭火设备的种类 、 编号等 ,给出各种火灾事故相应的处理提示 ,存储并打印

6、火灾事故信息及火灾自动报警及联动控制 系统自检信息 。田湾河集控中心消防监控中心主要由 1 台消防计算机主机和网络通信设备 、 激光打印机等组 成 ,并配置有完善的专业消防监控软件 。消防监控计算机采用工业级的计算机 ,两台 19“ 1280 1024 帧彩色液晶显示器 。网络设备主要包括连接从田湾河集控中心 (设在 220 kV 开关站内) 到大 发地下厂房 (相距约 500 m) 的以太网交换机设备 ,采用环网结构 。流域各梯级电站通过通信系统 将有关消防系统数据上送到消防用交换机 ,并通过交换机将数据处理后发送到田湾河集控中心专用消防监控计算机主机上 ,完成各电站与田湾河集控中心的消防数

7、据传输 。集控中心大楼有关消 防系统数据直接上送消防计算机主机 。(2) 各梯级电站工业电视子系统 ,能通过多媒体工作站的通信接口和报警接口单元的开关量接 口 ,实现与电站火灾自动报警及联动控制系统的联动功能 。考虑与工业电视系统联动问题 ,田湾河 集控中心消防系统监控主计算机应与田湾河集控中心工业电视用视频服务器之间能相互通信 ,并 完成数据交换 。当现场出现火灾报警时 ,报警信号可通过通信或开关量从报警接口输入 ,工业电视监视器图像 自动切换到报警位置 ,显示报警区号及地址 ,并自动启动摄像机和硬盘录像机实施录像 。 (3) 系统功能根据田湾河集控中心值班人员的指令及火灾信号 ,手动或自动

8、显示出火灾部位的平面布置图 ,并在平面布置图上指示出动作的探测器 、 防火排烟设备及灭火设备的种类 、 编号 ,给出各种火灾事 故相应的处理提示 ,存储并打印火灾事故信息及火灾自动报警及联动控制系统自检信息 。a . 采用菜单操作方式 ,人机界面良好 。b . 自动对系统设备进行自检 ,故障时自动推出相应的文字信息或画面 。c . 可利用系统所提供的辅助绘图软件 ,以便工程师根据电站的需要修改和增加画面 。设有至 少三级优先级别及口令系统 ,任何修改只能由拥有口令的授权工程师进行 。 (4) 画面显示功能正常情况时 ,值班人员能根据系统提供的菜单及中文提示 ,调出消防值班人员所关心的画面 。

9、这些画面是指水电站火灾自动报警及联动控制系统的结构 、 布置等方面的图形 ;文字描述和表格及 电站的一些常规的 、 作为火灾自动报警及联动控制系统辅助资料的画面 。田湾河集控中心所具有 的图形 、 文字 、 表格最低限度应包括如下内容 :a . 火灾自动报警及联动控制系统结构框图 ;b . 各梯级电站厂房 、 主变室 、 副厂房等区域的探测器及消防联动设备平面布置图 ;c . 各梯级电站各区域探测器地址编码表 ;d . 各梯级电站消防联动控制设备地址编码表 ;642007 年 11 月水 电 厂 自 动 化第 4 期 总第 114 期e . 各梯级电站故障历史记录表 ;f . 各梯级电站火灾事

10、故历史资料记录表 ;g . 各梯级电站火灾自动报警及联动控制系统自检记录表 ;h . 各梯级电站故障及事故处理提示表 ;i . 各梯级电站的纵 、 横剖面图及各区域的纵 、 横剖面详图 ;j . 操作人员的操作记录 。除以上所提出的画面 ,火灾自动报警及联动控制系统的系统维护人员 ,应能根据需要 ,使用本 系统所提供的应用软件 ,增加或修改任一幅图形 、 文字及表格 ,该项工作应是很方便操作的 。 所有画面上均应有实时时钟显示 。故障及事故时 ,自动推出故障及事故部位所在高程的平面图 ,图中动作的探测器 、 消防联动控 制设备以及其对应的地址码 ,应以明显区别于其他同类设备及周围环境的颜色闪烁

11、 ,闪烁频率为2 次/ s ,并标出动 作 时 间 。同 时 , 屏 幕 上 能 自 动 或 根 据 值 班 人 员 的 召 唤 , 出 现 事 故 处 理 步 骤 提 示窗口 。(5) 打印功能可在正常情况下 ,由值班人员召唤 ,打印当日最新自检情况 ,以及计算机监控终端中所存储的 任意图形 、 表格和文字历史资料 。 在系统故障和事故时 ,能自动打印变化的探测器 、 消防联动控制设备的地址码 、 详细部位 、 动作 时间 ,甚至该部位的防火等级等资料 ,以及消防指令下达的内容和时间 ,事故处理的情况 。(6) 人机对话功能除采用高密度彩色 L CD 和打印机进行人机联系 ,还设有键盘和鼠标

12、器 。值班人员通过所提供 的标准键盘和鼠标器 ,查询火灾自动报警及联动控制系统情况 ,控制液晶显示器的画面显示和打印 机工作 。(7) 数据资料管理功能 计算机监控终端应储存有火灾自动报警及联动控制系统及电站所必需的建筑结构资料 ; 正常 情况下各种设备定期检查情况的资料 ; 事故及故障发生情况下 ,详细的时间 、 部位 、 采取的处理措 施 、 消防联动控制设备动作的情况等多方面记录资料 。所有资料均能方便地存储到硬盘存储器中 ,并能将必要的文件备份到其他介质上 。存储到硬 盘和其他介质上的数据 ,均应能任意调出 ,进行显示和打印 ,供事故分析用 。(8) 远程监控功能 田湾河集控中心的消防

13、计算机监控主机通过专用通信通道与各梯级电站消防监控计算机联 网 ,实现田湾河集控中心对各电站消防系统的远程实时监控 。各电站端消防监控子系统为适应 “无人值班”(少人值守) 运行管理方式的要求 ,除了按照现行 水利水电工程设计防火规 范( SDJ 278) 设置火灾探测器以外 ,在主厂房 、 配电装置室和开关站等较重要的电器设备间以及其 它有火灾隐患的地方 ,也设置有火灾探测器 ,以避免因无人巡视 ,不能及时发现火情 ,导致火灾蔓延 以致难以扑救 ,造成重大损失 。本电站的火灾探测器主要采用感烟探测器 、 感温探测器 、 红外火焰 探测器 、 极早期空气采样烟雾探测器 、 红外对射线形感烟探测

14、器 、 缆式线型感温探测器等 ,并设置有 手动火灾报警按钮和声光报警指示器 。火灾探测器和手动火灾报警按钮按照 火灾自动报警系统 设计规范( GB 50116) 进行设置 。2 电厂监控 李宗明 流域梯级水电站火灾自动报警及联动控制系统设计65各梯级电站的消防监控子站均为一个独立的系统 ,各梯级电站的火灾自动报警及联动控制系统采用总线式系统结构 ,在电站的中控室内设置一面火灾报警控制屏和消防计算机终端 。在 电站的主厂房 、 副厂房 、 高低 压 配电 装置 室 、 主 变室 、GIS 开 关站 、 控 制楼 等 , 分别 设置 相 应 的 火 灾探测器 。系统采用两总线制 ,所有的探测器 、

15、 监视模块 、 控制模块等设备分别就近连接到设置 在厂房空压机层室 、 厂房水轮机层 、 厂房电气夹层 、 厂外绝缘油室 ( 预留) 、GIS 室 、 主变室模块端 子箱 。火灾报警控制 屏 由 一 台 火 灾 报 警 控 制 器 、 联 动 控 制 器 、 通 用 输 出 卡 、 不 间 断 电 源 ( U PS) 和 RS232 或 R S485 通信接口组成 。火灾报警控制器接收并显示火灾探测器 、 手动报警器的报警信号 和防火排烟设备 、 灭火设备的状态信号 ,并由机内的可编程序自动控制方式或通过面板上设置的按 钮手动控制方式 ,对灭火设备和各部位的风机 、 防火排烟阀 、 雨淋阀等设

16、备进行相应的控制 ,并能与消防计算机监控系统通信 ,进行联动显示和控制 ,具有可扩展能力 。具有模块式结构 ,便于维修及 今后根据需要进行扩充 ,具有自诊断功能 ,具有主电源及后备蓄电池电源 。所有输出均能编程任意 组合控制 ,并经确认后输出执行命令 。可显示各探测器的地址 、 状态 ,并可设定报警或报警阈值和 其他参数 。 另外 ,在各个子站各设置一台消防计算机终端 。所有的火情信息由电站消防计算机监控终端 ,经信息处理后 ,进行显示及存档 ,并与田湾河集控中心的消防计算机主机联网通信 ,以便实现田湾 河集控中心消防监控中心对整个流域梯级电站火情的实时监视和控制 。消防报警控制器通过开关 量和串行接口 RS485 与电站消防计算机监控系统实现通信和接入 ( 满足计算机监控系统通信接口 要求) ,能实现消防集中报警控制器的所有监视和控制功能 。火灾自动报警及联动控制系统还留有 与电站工业电视系统通信接口 。技术条件消防控