抽水蓄能电站计算机监控系统概要

《抽水蓄能电站计算机监控系统概要》由会员分享，可在线阅读，更多相关《抽水蓄能电站计算机监控系统概要（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、蒲石河抽水蓄能电站计算机监控系统设计姜海军，靳祥林，汪军，何云，王惠民（国网电力科学研究院/南瑞集团公司【摘要】文中介绍蒲石河抽水蓄能电站计算机监控系统的设计、监控系统设 计原则、结构、设备配置和功能，并简要分析该系统的特点。【关键词】蒲石河抽水蓄能电站监控系统国产设计1概述抽水蓄能电站在电力系统中主要承担着削峰填谷”作用,随着我国大型火电厂,特别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。我国最近几十年兴建了一批大型抽水蓄能电站，但是，这些电站的计算机监控系统基本上都是从国外进口。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

2、维护和服务水平，充分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，必须实现大型抽水蓄能电 站计算机监控系统的国产化2、3。2006年华北电网公司、国网电力科学研究院（南瑞集团和北京十三陵蓄能电厂 共同完成了国家电网公司科技项目大型抽水蓄能电站计算机监控系统国产化研究首次将采用南瑞集团MB80系列智能PLC构成的具有完全自主知识产权的大型抽 水蓄能电厂计算机监控系统成功投入北京十三陵蓄能电厂，该系统自投入运行以来运行稳定可靠，圆满完成了各种运行工况下的任务要求，能适应大型抽水蓄能电站启 停机频繁、工况复杂的特点4、5,开创了大型抽水蓄能电站计算机监控系统自主 创新的新

3、局面，标志着南瑞集团具备了大型抽水蓄能电站计算机监控系统的研发和 生产能力。2008年2月，南瑞集团再接再厉，与国外著名公司一起参与辽宁蒲石河抽水蓄能 电站计算机监控系统的国际招标，并中标,承接了蒲石河抽水蓄能电站计算机监控系 统的研制工作。蒲石河抽水蓄能电站总装机容量1200MW,为日调节纯抽水蓄能电站，建成后并 入东北电网，担任调峰、填谷、调频、调相和事故备用任务。电站工程由上水库、下水库、输水系统、地下厂房及地面开关站等组成，安装4台300MW可逆式水泵水轮机一发电电动机组。年发电利用小时数 1550h,年抽水利 用小时数2008h。电站主接线采用发变组单元接线，在发电电动机和主变压器之

4、间接 有换相开关和发电机断路器。发电机/电动机工况转换时的换相和机组并入系统的 同期均在主变18kV侧进行。每两组发变组单元在主变 500kV侧联合,500kV侧采 用二进一出三角形接线，以一回出线接至500kV五龙背变电所。2机组运行方式蒲石河抽水蓄能电站运行方式较复杂，机组日平均起停10次(开、停一循环为1 次，运行工况为：发电、发电调相、抽水、抽水调相、旋转备用、静止6种基本运行工况,同时具备黑起动带线路零起升压的能力。机组运行的工况转换主要有：静止一发电空载；发电空载一静止;静止一抽 水；抽水f静止;静止f旋转备用；旋转备用f静止;静止f发电调相；发 电调相f静止；静止f抽水调相；(1

5、0)抽水调相f静止;(11)发电调相f发电空载；(12)发 电空载f发电调相；(13)抽水调相f抽水;(14)抽水f抽水调相；(15)旋转备用f发电空 载;(16)发电空载f旋转备用；(17)抽水f发电(紧急转换;(18)发电空载f发电;(19)发电f发 电空载。机组运行工况及工况转换方式如图1所示。图1机组运行工况及工况转换方式3电站计算机监控系统监控对象蒲石河抽水蓄能电站监控系统的监控对象包括安装在地下厂房、地面500kV开关站、上水库、下水库、施工变电所、下库坝和洞口中控楼等区域的所有设备 主要设备如下：4台水泵水轮机/发电电动机及辅助设备；4台500kV主变压器及其附属和辅助设备；1套

6、静止式变频起动装置（SFC;4套进水阀设备及其附属设备；4套尾水事故闸门及液压启闭机设备；500kV电压设备；18kV电压设备；厂用电18kV、10kV、0.4kV配电系统以及站内紧急自备电源配电系统66kV施工变电所电压设备；柴油发电机紧急自备电源等机电设备(11)下库坝启闭机、变电所等设备(12)公用设备:上、下水库进水口拦污栅、闸门等设备；上、下水库水位和水温测 量系统;下调压井水位测量系统；火灾报警和消防联动系统；主变冷却供水系统；高、 低压压缩空气系统、供排水系统；通风空调系统；直流电源系统；厂内水力测量系统4电站计算机监控系统设计原则蒲石河抽水蓄能电站的主要作用是为东北电网承担调峰

7、、填谷、调频、调相和 事故备用任务，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。根据电站的运行特点 和计算机控制技术的发展状况，监控系统在方案设计时应充分考虑以下原则3、 、7:(1在满足可靠性和实用性的前提下，尽量按国际先进水平进行设计，采用无人值 班”少人值守的运行值班方式，监控系统采用全计算机监控的模式，设置统一的全厂 计算机监控系统，不再设置独立的常规集中监控设备。但出于电站安全可靠性考虑，另外设置简单的紧急停机、安全闭锁和事故动作的硬布线回路，满足对电站重要设 备进行紧急处理的可靠性要求。(2计算机监控系统采用

8、开放性的分层分布式系统结构，当系统中任何一部分设 备发生故障时，系统整体以及系统内的其他部分仍能继续正常工作且功能不会减少，且各现地控制单元(LCU能脱离主控级独立运行。(3系统高度可靠、冗余，上位机应采用双机冗余热备结构，监控网络采用双光纤 冗余环网配置丄CU采用双网双CPU热备冗余配置，其系统本身的局部故障不影响现场设备的正常运行，系统的MTBF、MTTR及各项可用性指标均满足部颁水电 站计算机监控系统基本技术条件及水力发电厂计算机监控系统设计技术规定 的要求。(4实现电站计算机监控系统与省调和网调监控系统、电站MIS系统(信息管理系统、电站设备状态监测与分析系统、全厂火灾自动报警系统、全

9、厂通风空调系统、 厂用电系统电能计量系统等的通信。计算机监控系统的通信满足国家经贸委最新颁 布的电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护规定、国家电力监管 委员会颁布的电力系统安全防护规定及电力系统有关发电厂二次系统安全防护指南”和电力二次系统安全防护总体方案”的最新文件和规定的要求进行软、硬 件隔离。(5系统采用成熟的、可靠的、标准化的硬件、软件、网络结构，且有长期的备品和技术服务支持。(6软件采用模块化、结构化设计，保证系统的可扩性，满足功能增加及规模扩充 的需要。(7系统高度可靠，实时性好，抗干扰能力强，适应现场环境。选用开放式、全分布 的系统结构，系统配置和设备选型适应计算机发展

10、迅速的特点，具有先进性和向后兼 容性，能充分保护用户的投资。(8人机接口功能强大，界面友好，人机联系操作方法简便、灵活、可靠，适应电站 运行操作习惯。5电站计算机监控系统结构该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。全厂数据库 和历史数据库分布在各计算机中，各单元数据库分布在各个LCU中，系统各功能分布在系统的各个节点上，每个节点严格执行指定的任务和通过系统网络与其它节点进 行通信。整个监控系统由丹东集控中心、电站主控级和现地控制单元三部分组成。丹东 集控中心与电站主控级之间采用 1000M以太网进行通讯。主控级与现地控制单元 之间采用100Mb/s交换式冗余以太环网进行通讯，

11、通讯协议为TCP/IP网络协议。现 地控制单元之间通过冗余以太网络进行信息自动交换，这样既能通过以太网络互换 信息实现机组抽水起动，在主控级退出运行后仍能实现机组抽水起动。现地控制单 元与其它计算机控制子系统之间通过现场总线进行信息交换，对于无法采用现场总 线进行通信的设备采用硬布线I/O进行连接，另外，对于重要的安全运行信息、控制 命令和事故信号除采用现场总线通信外，还通过I/O点直接连接，以实现双路通道通 信，确保通信安全。6电站计算机监控系统设备配置蒲石河抽水蓄能电站是一个具有重要地位的大型抽水蓄能电站，对监控系统的 安全可靠性和实时性要求很高，因此需选择性能高、运行速度快、安全可靠性高

12、的 计算机作为监控系统的上位机设备。数据服务器、操作员工作站、工程师/培训工作站、通讯服务器等采用高性能、多任务型的计算机。可编程控制器(PLC需选择高性能可编程控制器，采用双CPU冗余配置。6.1丹东集控中心设备配置2套数据服务器采用SUN公司Sun Fire V445服务器;2套操作员工作站和1套 工程师/培训工作站采用 SUN公司Sun Ultra45 Workatation工作站;2套调度通信工 作站、1套WEB服务器、1套总工工作站、1套厂长工作站、1套打印服务器和1 套大屏幕驱动工作站采用美国 HP公司的XW4600 Workstation工作站;2套网络设 备采用德国HIRSCH

13、MANN公司生产的MACH4002系列工业以太网交换机;2套路 由器采用美国CISCO公司生产的CISCO2811路由器;3套打印机采用1套美国HP LJ9050N黑白激光网络打印机,1套美国HP LJ5550彩色激光打印机和1套美国HP LJ4700N彩色激光打印机;1套单向安全隔离装置采用南瑞公司 Syskeeper2000正向 安全隔离装置;1套纵向认证加密装置采用南瑞公司 Netkeeper2000纵向认证加密装 置;1套GPS时钟同步装置采用SZ-2时钟同步装置。6.2电站主控级设备配置2套数据服务器采用SUN公司Sun Fire V445服务器;2套操作员工作站和1套 工程师/培训

14、工作站采用 SUN公司Sun Ultra45 Workatation工作站;2套调度通信工 作站、1套打印服务器和1套综合管理工作站采用美国 HP公司的XW4600 Workstation工作站;2套网络设备采用德国HIRSCHMANN公司生产的MACH4002系列工业以太网交换 机;28套环网交换机采用德国 HIRSCHMANN公司生产的MS20系列工业以太网交 换机;3套打印机采用1套美国HP LJ9050N黑白激光网络打印机,1套美国HP LJ5550彩色激光打印机和1套美国HP LJ4700N彩色激光打印机;1套纵向认证加密 装置采用南瑞公司Netkeeper2000纵向认证加密装置；

15、1套GPS时钟同步装置采用 SZ-2时钟同步装置。6.3现地控制单元设备配置现地控制单元（LCU采用南瑞公司SJ-500系列单元监控装置，共11套，包括4套 机组LCU、1套机组公用LCU、1套全厂公用LCU、1套500kV开关站LCU、1套 下水库进出水口 LCU、1套66KV变电所LCU、1套上水库进出水口 LCU、1套上 水库进出水口 LCU和1套下库坝LCU。可编程控制器（PLC采用法国Schneider公司高性能的Quantumn系列可编程控 制器，彩色液晶触摸显示屏采用法国 Schneider公司15” TFT彩色液晶触摸屏，同期装 置采用南瑞公司SJ-12C双微机自动准同期装置，交流量采集装置采用美国PAAC公 司ACUVIM（0.2级交流量采集装置，变送器采用苏州手普生产的变送器。为防止开 出模件或继电器误输出，特别增加采用南瑞公司生产的 DOP-1型输出保护装置。7电站计算机监控系统功能7.1监控系统运行控制方式蒲石河抽水蓄能电站计算机监控系统设 4种控制方式，以满足电站的运行需要， 即:网调远方控制、丹东集控中心远方控制、电站控制室控制和电站现地控制，其中电站现地控制权限最高，电站控制室控制权其次，接着为丹东集控中心远方控制，网调 远方控制权限最低。网调/集控中心控制权在集控中心操作员工作站选择；网调/电站 控制室或集控中心/电站控制室的控制权在电