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JS-6000水電站綜合自動化系統

JS-6000水電站綜合自動化系統

一、概述

     JS-6000水電站綜合自動化系統属于新一代水电主动化系统,是我公司在总结、吸取国表里同类产物的成功运行经验基础上,结合公司多年在该领域的研究经验,融入先进、成熟的设计理念,自主研发、出产的新型主动化系统。其功能能满足各级小水电站、泵站等水电主动化的需要。

    JS-6000水電站綜合自動化系統是一个面向水利水电应用的分布开放控制系统,采用面向网络的分布式布局,具有良好的扩充性,可按照用户的需要,灵活配置,例如可配置成地简单的单机单网系统,或配置为多机多网冗余系统配置,也可配置成多厂的复合网络系统。


二、系統構成

    系统设计和功能配置方面,JS-6000水電站綜合自動化系統一般分为电站控制层和现地控制层两层。

1、電站控制層結構

      根據系統可靠性或功能要求,電站控制層可配置一至兩台數據庫服務器,完成系統的應用計算與曆史數據庫治理工作,一至多台人機聯系工作站,實現生産過程的監視與控制,實現對電站的自動治理。系統設有若幹台通訊服務器,負責本系統同其它系統的通訊,如網調、省調、水情測報系統、以及電廠內部的其他智能數據采集功能裝置等。電站控制層還可選配变乱語音報警裝置,電話系統、傳呼系統聯網,作爲水電站“無人值班”(少人值守)自動化系統的必備選件。别的,還可設置工程師工作站,培訓仿真工作站,廠長終端等。


電站的輔機控制系統相對獨立,可與監控系統通訊形成有機聯系的系統。


2、現地控制層結構


現地控制單元層采用按單元分布的原則,一般每台發電機變壓器組各設一個LCU,開關站設一個LCU,廠用電及全廠公用設備共設一個LCU,閘門控制設一套LCU。若有模擬屏,則應設一個模擬屏驅動LCU。

  根據機組裝機容量的大小,機組現地有人值班與否,對LCU的可靠性要求也不同。爲提高LCU的可靠性,一般可采用結構冗余的方式。可在影響LCU可靠性的每一個環節采纳改進办法,如CPU、I/O機箱電源、通訊模塊、I/O模塊、機櫃電源等,可進行雙冗余配置。根據目前應用經驗,一般采用較多的冗余办法有雙CPU配置,I/O機箱配置冗余電源,機櫃采用交直流電源供電,雙通訊模塊或接口等。

3、網絡結構

  JS-6000水電站綜合自動化系統内部各节点采用开放的以太网联接。按照电站规模、现场条件、对可靠性要求等情况,可采用单网或多网冗余、星型或环型光纤以太网的网络布局。

  JS-6000水電站綜合自動化系統撑持工业尺度局域网和广域网,如IEEE 802.3以太网、快速以太网、SDH,以及符合国际尺度的各种现地工业总线,如MB+网、ProfiBus、DH+等。

  與核心數據服務器的連接、主站之間連接可采用1000MB的高速網絡接口。

通道可采用光纖、同軸電纜、雙絞線或微波等。

4、時鍾系統結構

  JS-6000水電站綜合自動化系統内部采用统一实时时钟,使系统内LCU装置的CPU时钟偏差满足系统的要求,并与国际尺度时间保持必然的精度。

  對于水電廠,由于智能設備多,彼此之間距離遠,可采用主鍾和二級鍾配置模式,即系統設一套主鍾,每台LCU設置一套二級鍾,負責與該LCU有關的智能設備的對時。

  爲了提高時鍾系統的可靠性,主時鍾可配置爲雙CPU。

5、系統軟件

计算机监控系统采用CMS主控软件,CMS是襄陽建盛工業控制有限公司自行开发,拥有自主常识产权的第二代电力组成监控系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制,以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警灯功能。它位于控制设备之上,侧重于提供设备状况监视、设备控制的人机接口与设备治理的软件。它可以实现如下功能:

■ 对各主要机电设备运行参数的监视和记录

■ 事件挨次记录

■ 变乱追忆记录

■ 有功功率联合控制(AGC)

■ 无功功率联合控制(AVC)

■ 控制和调节

■ 机组庇护和线路庇护

■ 厂用电源备自投

■ 人机联系

■ 电厂设备运行治理

■ WEB遠程訪問

■ 统计和制表打印

■ 故障自诊断和自恢复功能

6、計算機設備

  JS-6000水電站綜合自動化系統电站控制层采用的计算机硬件可包罗:

  各类符合开放系统尺度的办事器与工作站。

  各类PC工作站。


三、系統的主要功能

  JS-6000水電站綜合自動化系統是一个完整的高可靠性水电站实时闭环过程控制系统,可满足各种水电厂“无人值班”(少人值守)对计算机监控系统的功能要求,软件模块化布局,配置及扩充便利。

其主要功能包罗如下幾個方能:

1、數據采集

  現場數據包罗模擬量、非電量、溫度量、掃描開入量、中斷開入量、數字量、脈沖量、串行口通訊量等,基本由LCU采集,少量由通訊服務器采集。采樣分定周期和變周期兩種。預處理包罗有效性、合理性判斷,軟件慮波,輸入線路誤差補償,標度變換,越複限比較以及格式化,報警或變位時間標記等,開入量還包罗輸入硬件防抖濾波和軟件抗幹擾濾波。 

2、綜合參數統計、計算與阐发

  根據實時采集到的數據進行周期、定時或召喚計算阐发,形成各種計算數據庫與曆史數據庫,幫助運行人員對有關電廠設備的運行進行周全監視與綜合治理,如:

  ■ 运行阻抗计算与监视
  ■ 机组平均耗水率、平均效率计算
  ■ 机组温度阐发计算
  ■ 电量分项分时累加,峰谷分项累加。
  ■ 水量累加计算
  ■ 主要动力设备运行统计计算

3、安全監視與模糊查詢

  安全監視是監控系統的主要功能之一。正常運行時,運行人員能通過系統的人機聯系手段,對梯電站的各類設備運行狀況進行監視治理,當發生異常時,能對發生的異常情況進行記錄,並發出語音、聲光信號報警,根據預定的策略進行處理,並能爲運行人員查找原因提供非常便利的手段。必要時,能將報警信號送入電話系統或傳呼系統。

  ■ 事件挨次记录
  ■ 故障报警记录
  ■ 参数越限报警与记录
  ■ 电气主设备操作记录
  ■ 变乱追忆(可在线定义)
  ■ 趋势阐发(可在线定义)
  ■ 画面软拷贝
  ■ 画面硬拷贝(选件)
  ■ 计算机系统综合信息记录

  監控系統提供模糊查詢功能,運行維護人員可根據報警信號類型、信號源的設備、電站以及時間段進行分類、篩選、搜索和查詢各類報警信號,便于在衆多的報警信號中迅速挖掘出與某一電站、某一設備、某一信號在某一時間段內的運行情況。各模糊查詢選項可任意組合。

4、語音報警、電話自動報警及查詢

  监控系统可对系统数据库进行设置定义,当发生变乱时,监控系统可按照定义声光信号,进行语音报警、电话主动报警、传呼报警或手机短信息报警 。发生变乱时,系统按照定义的挨次依次进行呼叫,工作人员可通过电话查询有关电站设备的当前运行情况,如有无故障及故障报警信息,主要运行参数等。

5、模擬屏

  模擬屏是电站运行人员比力熟悉的运行设备。监控系统可提供两种形式的模擬屏,一种以硬件的方式显示,另一种在上位机工作站以画面的方式模拟。

6、畫面顯示

  監控系統采用開放的圖形硬件平台,人機界面軟件基于最新的GTK圖形標准,具有程序編程代碼運行效率高、可在 Unix 和

Windows兩個平台下運行的特點,保持在數據模型及數據代碼的兼容的特點,實現平台之間圖形系統源代碼級的兼容。

  人機聯系軟件界面新穎美觀大方,顯示直觀易懂,操作手段簡便、靈活,撑持國際語言,具有多窗口無級縮放、矢量漢字、細節顯示等功能,面向目標編程,全鼠標驅動,圖形操作,多級下拉式菜單加多級彈出式菜單操作,人機界面非常友好,具有面向對象操作的特點。全部人機聯系工作站具有交互作圖功能,並可顯示多媒體圖形。

      系统向用户提供了便当的图形及报表开发工具软件,系统对用户开发的画面数量原则上不做限制。同时,系统的性能指标不会因为画面或图表数量的增加而受影响。

信息可采用圖形、數字、信號燈、表格、曲線等暗示方式,表現方式靈活多樣,並可采用立體三維、實時動畫的方式。系統還可便利地采用專業圖形暗示電站的運行狀態,如發電機P-Q圖、閘門水位圖、模擬儀表等。

7、变乱追憶與回放(PDR)

  变乱追憶功能可記錄觸發事件發生前後全部斷面數據,記錄時間長短可定義。用戶可定義不同的变乱追憶內容。PDR記錄的數據包罗預定義的模擬量、狀態量等數據。觸發方式包罗擾動觸發、人工觸發等。

事件過程記錄數據可浏覽和重演,並可以單線圖、表格等方式重現。

8、WEB信息發布(選件)

  監控系統可設WEB信息發布系統。系統的信息發布由WEB信息發布服務器軟件加WOIX軟件構成,客戶端采用IE浏覽器,治理信息系統不再需要與監控系統進行複雜的數據規約轉換及數據通訊,也不需要存儲和治理這些數據,只需成立一個網絡鏈接,運行治理人員便可訪問WEB服務器,浏覽查詢現場設備及系統的運行情況。

9、自動發電控制(AGC)

根據系統對電站的要求,如調功、調頻等運行方式,對系統的頻率、穩定極限進行監視,自動進行有關電站機組起、停控制,機組有功功率自動調整,低頻自起動與高周減出力,減輕運行人員的勞動強度,提高電能生産質量,滿足新型的電力市場對電力生産單位的電能質量的要求。

10、自動電壓控制(AVC)

  主要根據給定的有關電站高壓母線電壓控制曲線,監視高壓母線電壓變化,自動調節有關電站機組無功功率,使有關電站的母線電壓維持在給定的控制曲線範圍內。

11、電站設備的指令操作控制

計算機系統允許運行人員對電站設備進行人工操作控制,主要指令操作有:機組起、停操作,高壓斷路器、隔離開關投切操作,廠用電系統斷路器投切操作,公用設備、機組輔助設備的啓停操作等。調節操作有:機組有功、無功的調節,及其它參數的整定與修改等。

12、防誤操作功能

  系统具有完善的防誤操作功能,可以确保由计算机系统发出的命令安全可靠。用户不需编程,只需将要进行将各种操作闭锁关系按规定的格式填入定义文件,成立相应的数据库即可。ControlLock会主动对计算机系统的各项指令进行条件判定,满足条件则执行,不满足条件则闭锁,并给运行人员进行闭锁原因提示。LCU收到命令后需进行条件判定再执行命令。

13、打印制表

  JS-6000水電站綜合自動化系統可随机主动打印记录系统和梯级有关电站运行的各种操作、变乱、故障等各类报警语句,主动生成并主动按时或召唤打印各类报表、全天记录及运行日志等。系统同时保留一年的报表和报警历史数据,可随时查询及打印。

14、系統通訊

  JS-6000水電站綜合自動化系統内部的以太网通讯,采用TCP/IP协议。

   JS-6000水電站綜合自動化系統与对外通讯可采用RS232、计算机局域网或长途网的方式,视通道条件和通讯对方条件而定。

  JS-6000水電站綜合自動化系統撑持多种通讯规约供用户选择,如、IEC 870-5-101/ 102/ 103/ 104、DNP3.0、645、1801、Modbus、CDT等。

15、系統自檢與切換

  完善的系統自檢、診斷與自恢複功能是實現“無人值班”(少人值守)的主要條件。

JS-6000水電站綜合自動化系統为冗余网络分布式系统,视系统的可靠性要求,一般配有冗余的办事器、运行人员工作站,互为备用。系统各设备除自检外,还可进行设备间的互检,形成系统检测陈述,并将系统异常情况及时报警通知运行人员以及时处理,并可对某些异常情况进行自恢复或冗余部件切换处理。

16、遠方診斷功能

  監控系統具有遠方診斷及遠方維護功能。通過遠方診斷及維護系統,可以實現遠方故障診斷及遠方系統維護。

  通過系統授權容許的維護人員可對系統進行遠程維護,極大地簡化系統的開發與維護工作。

17、系統治理

  JS-6000水電站綜合自動化系統对不同的用户如系統治理员、运行操作员、一般监视人员成立用户,进行授权治理,如运行操作员具有对现场设备的操作控制权。不同的用户只能在本身的授权范围内完成有关操作。系統治理员可进行系统授权治理。

18、系統時鍾治理

  JS-6000水電站綜合自動化系統设有统一的卫星时钟系统,以高精度的卫星实时时钟装置为基准时钟,按时校对系统内各计算机系统的实时时钟,包罗主机、各LCU系统的时钟,以达到监控系统内部的各子系统时钟的同步一致,满足系统实时功能的要求,如事件挨次记录的时间分辨率。

19、LCU現地操作

  LCU是一台完整的單元控制裝置,其不僅能完成實時數據采集並及時發送給上位機,接收並執行上位機的命令,并且能在脫離系統時獨立工作,運行人員可通過LCU的現地人機聯系手段實現現地操作控制。現地人機聯系設備包罗觸摸屏、一體化工控機及必要的常規控制按鈕。

  控制策略是現地優先,常規優先。