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近年來水力發(fā)電在我國發(fā)展的非??欤⑶覍ξ覈?jīng)濟的發(fā)展有著重要意義。其屬于清潔能源,相對火電站有著無污染、高效性等優(yōu)勢。水電廠運行期綜合管理過程中對管理內(nèi)容進行合理優(yōu)化,對管理方式進行科學組織,能夠減少勞動資源的浪費,提高水電廠運行效率,保證安全生產(chǎn)的穩(wěn)定性。本文針對水電廠生產(chǎn)運行管理相關(guān)問題進行了探討,希望對我國水電廠安全生產(chǎn)工作有所借鑒。
一、水電廠生產(chǎn)運行管理現(xiàn)狀
我國的水電站發(fā)展的比較晚,因此管理方面的人才還是比較少的,因此我國在水電廠的生產(chǎn)運行管理方面出現(xiàn)的問題還是比較多的,比如:水電廠的管理層的構(gòu)架不是很合理,其生產(chǎn)運行方面的組織結(jié)構(gòu)不合理以及相關(guān)的管理規(guī)章制度不是很合理等等,這些問題都嚴重的影響到我國的水電廠的生產(chǎn)運行管理的質(zhì)量。在目前的現(xiàn)代化水電廠建設(shè)和運行中,我們也積累了不少的經(jīng)驗,但是與之相對應(yīng)的管理方面的人才卻十分缺乏,這往往就造成了水電廠生產(chǎn)運行中的安全隱患比較多,其管理質(zhì)量水平低下。我們在實際的工作中,為了加強水電廠生產(chǎn)運行管理,保證水電廠能夠安全穩(wěn)定的進行生產(chǎn)運行,就必須建立健全水電設(shè)備的管理體現(xiàn),加強水電設(shè)備管理人才的培訓,提高水電廠機電設(shè)備的管理質(zhì)量。
二、加強水電廠生產(chǎn)運行管理的具體措施
2.1加強水電廠生產(chǎn)運行管理工作人員的職業(yè)素質(zhì)。在實際的水電廠生產(chǎn)運行過程中,其管理的工作人員一定要隨時的掌握其管理的機電設(shè)備的運行狀態(tài),對可能對機電設(shè)備生產(chǎn)運行中可能出現(xiàn)的一些問題,及時的掌握并且了解,發(fā)現(xiàn)問題及時解決。我們的管理人員一定要有著良好的職業(yè)素質(zhì),要有主人翁精神,對機電設(shè)備負責,對設(shè)備的運行狀態(tài)負責。(1)在工作中,我們一定要做到重視生產(chǎn)運行管理工作,對其管理人員自身的工作能力要充分的肯定。對那些工程突出有優(yōu)異表現(xiàn)的工作人員我們要實施獎勵,使得其自身能為自己的工作感到自豪。對于員工自身來說,如果企業(yè)能夠重視其工作價值,讓其感受到其主人翁的自豪感,充分的了解到自身的工作對水電廠的安全運行是多么的重要,這樣的話可以使得其工作更加的積極努力。(2)在工作中,我們還要加強其班組的建設(shè),要通過其組織制度的建立健全來加強管理人員自身的責任感。所有的班組工作人員都要經(jīng)過非常嚴格的選拔,尤其的組長的選拔非常重要,一定要選那些有著優(yōu)秀的管理能力,職業(yè)素質(zhì)以及豐富的專業(yè)技術(shù)水平的人來擔任才行,還要對其進行考察,進而選一個能夠切實做好水電廠生產(chǎn)運行管理的人才。一定要建立健全一天切實可行的班組管理方面的規(guī)章制度,進而使得整個班組能夠為水電廠生產(chǎn)運行管理發(fā)揮其作用。(3)在工作中,一定要建立其一個團結(jié)友愛,責任心強的工作環(huán)境,一定要重視企業(yè)文化建設(shè),其生產(chǎn)運行的管理人員要通過各種的宣傳活動來創(chuàng)造出來一個積極向上,有著強烈的責任心的文化氛圍,這樣可以提高生產(chǎn)運行工作人員的主人翁的意識,提高其工作的積極行。
2.2加強機電設(shè)備安全經(jīng)濟的運行。在我國目前來說,水電廠生產(chǎn)運行方面的技術(shù)人才的流動性比較大,其工作能力也不盡相同,因此,我們要在平時加強對生產(chǎn)運行方面人員的職業(yè)技能培訓。我們要培訓的是生產(chǎn)運行工作人員對生產(chǎn)運行規(guī)章制度的培訓,一定要使其認識到安全生產(chǎn)運行的重要性,不僅如此,我們還要加強生產(chǎn)運行技術(shù)方面的培訓。在對生產(chǎn)運行工作人員的培訓中,我們一定要使得工作人員熟練掌握生產(chǎn)運行系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu),以及對生產(chǎn)運行系統(tǒng)的監(jiān)視,使得我們可以在生產(chǎn)運行中,及時的發(fā)現(xiàn)問題,及時的找出問題的原因,及時的作出判斷并且解決問題。培訓一定要注意培訓內(nèi)容的實效性,要結(jié)合水電廠的實際情況進行培訓。我們不僅僅要進行專業(yè)技術(shù)的培訓,還要培訓其處理事故的能力。
2.3提高水電廠機電設(shè)備的生產(chǎn)運行管理。對水電廠機電設(shè)備的管理是非常重要的,一般來說水電廠建成之后,需要生產(chǎn)運行許多年,許多的機器設(shè)備都會隨著時間的推移逐漸老化,往往會出現(xiàn)許多的安全隱患。因此,我平時的工作中,我們要加強對機電設(shè)備的維護維修,盡量避免機電設(shè)備出現(xiàn)事故,進而影響水電廠的正常工作。機電設(shè)備的維護人員一定要充分了解機電設(shè)備的運行方式,與熟悉機電設(shè)備的缺陷,在日常的維護巡查過程中,要做到能夠及時發(fā)現(xiàn)問題,發(fā)現(xiàn)問題后一定要及時的向上匯報,及時的進行判斷,及時的解決問題。如果發(fā)現(xiàn)機電設(shè)備有什么缺陷的話,我們要做好記錄,并且要錄入計算機。有關(guān)部門受到報告后,對機電設(shè)備的缺陷進行分析后,及時的解決。我們?nèi)绾蜗胍岣邫C電設(shè)備的生產(chǎn)運行管理,一定要提高對機電設(shè)備生產(chǎn)運行的分析能力。要對機電設(shè)備出現(xiàn)問題的因素,發(fā)展過程以及所出現(xiàn)的結(jié)果都要進行詳細的分析,找出原因,制定相應(yīng)的解決方案。
2.4建立健全生產(chǎn)運行管理體系。水電廠的生產(chǎn)運行管理的其核心內(nèi)容就是的安全生產(chǎn)。因此在實際的工作中,我們一定要建立健全安全生產(chǎn)運行的保證體系。要建立相應(yīng)的監(jiān)督考核制度和安全生產(chǎn)的責任制度,來提高安全生產(chǎn)運行的管理質(zhì)量。在實際的工作中所有的人員都要重視安全生產(chǎn)運行,無論是管理人員還是生產(chǎn)運行人員都要重視起來,齊心協(xié)力來建立起來一個堅實的安全生產(chǎn)運行保障體系。要成立專門的安全生產(chǎn)的監(jiān)督部門,嚴格遵照國家的相關(guān)法律法規(guī)來建立健全適合水電廠的相關(guān)的法律法規(guī)。并且對那些重要的部位和隱蔽環(huán)節(jié)進行重點監(jiān)督,以便做到及時的發(fā)現(xiàn)問題,及時的找出問題的原因,及時的制定整改方案。若在監(jiān)督的過程中,發(fā)現(xiàn)了違規(guī)違法操作,一定要及時的上報上級的管理人員,還要按照規(guī)定對責任人進行追究。在平時要舉辦各種各樣的活動,加強工作人員對安全生產(chǎn)運行的認識,開辦相應(yīng)的安全生產(chǎn)培訓的學習,鼓勵工作人員急件參加安全生產(chǎn)活動,要經(jīng)常的有針對性的舉辦安全生產(chǎn)的研討會。培訓的內(nèi)容一定要有實效性,使得水電廠安全生產(chǎn)運行管理工作質(zhì)量得以加強,進而滿足水電廠的安全生產(chǎn)運行。
2.5要加強管理的應(yīng)急能力。在實際的工作中,如果水電廠停止運行的話,就會造成非常大的損失,因此我們一定要建立相應(yīng)的管理體現(xiàn)。提前做好應(yīng)急工作,要建立應(yīng)急小組,并且對小組的成員進行培訓,培養(yǎng)其應(yīng)急能力,一定要所以的工作人員都熟悉重點部位常見的問題與運行的原理。應(yīng)急演練一定要定期的舉行,培訓工作人員的快速的反應(yīng)能力與正確的應(yīng)對能力,使得應(yīng)急小組可以迅速的組織起來,能夠及時有效的解決問題盡量減少造成影響與損失。
三、結(jié)束語
電氣自動化設(shè)備在水電廠的應(yīng)用,帶動了電力行業(yè)的快速發(fā)展,提高了企業(yè)的社會地位。但是,從電氣自動化設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)狀可以看出,電氣自動化設(shè)備在應(yīng)用的過程中存在很多問題,比如,電氣自動化設(shè)備的可靠性得不到保障,工作人員不具備專業(yè)技能等等,這些都給水電廠的正常生產(chǎn)埋下了安全隱患。
1 提高電氣自動化設(shè)備可靠性的意義
電氣自動化設(shè)備的可靠性對水電廠能否正常運行有很大影響,只有保證電氣自動化設(shè)備的可靠性,才能保證水電廠正常運行。提高電氣自動化設(shè)備的可靠性可以更好的提高水電廠的工作效率,降低企業(yè)的運營成本,避免安全事故的發(fā)生。如今,社會競爭日趨激烈,企業(yè)要想在激烈的社會競爭中生存發(fā)展,就必須加強電氣自動化設(shè)備的管理,提高設(shè)備的可靠性。自動化設(shè)備,如圖1所示。
2 影響電氣自動化設(shè)備可靠性的因素分析
2.1 元器件的質(zhì)量無法得到保障
電氣自動化設(shè)備的元器件個數(shù)和種類都比較多,設(shè)備元器件需要通過多種途徑購買,這就導致元器件的種類和質(zhì)量存在差異,這必定會影響到電氣自動化設(shè)備的質(zhì)量和性能。通常情況下,設(shè)備廠商會選擇在固定的元器件廠家購買元器件,但是很多元器件廠家的規(guī)模都比較小,無法保證元器件的質(zhì)量。
2.2 溫度和濕度的影響
電氣自動化設(shè)備的使用壽命和性能受到很多因素的影響,溫度和濕度是對電氣自動化設(shè)備可靠性影響最大的因素。通常情況下,自動化設(shè)備都在室內(nèi)安裝,并保證干燥和通風良好。但是,在設(shè)備運行過程中,如果環(huán)境溫度很高或有短路等異常現(xiàn)象使自動化元件發(fā)熱,那么線圈可能燒毀,觸頭燒黑,設(shè)備便無法正常運行;隨著季節(jié)變化,溫差變大,濕度發(fā)生變化,如果自動化元件使用環(huán)境的濕度不斷加大,嚴重時發(fā)生結(jié)露現(xiàn)象,設(shè)備就會受潮生銹,使控制回路拒動或誤動,設(shè)備的可靠性就會受到很大的影響,給安全生產(chǎn)埋下隱患。
2.3 人員專業(yè)素質(zhì)低
設(shè)備操作人員的專業(yè)水平和綜合素質(zhì)對電氣自動化設(shè)備的可靠性有很大影響。操作人員必須具備專業(yè)的操作技能,熟練掌握電氣自動化設(shè)備的操作技巧,才能保證設(shè)備的安全可靠性。但是,從水電廠人員結(jié)構(gòu)來看,水電廠設(shè)備的操作人員水平參差不齊,培訓力度不夠,很多員工都是一知半解,在設(shè)備操作過程中很容易出現(xiàn)操作流程不熟悉的現(xiàn)象,導致自動化設(shè)備不能很好的發(fā)揮作用。要想提高電氣自動化設(shè)備的可靠性,水電廠必須加強人員培訓,不斷提高操作人員的專業(yè)水平和綜合素質(zhì)。
3 提高電氣自動化設(shè)備可靠性的對策
3.1 加強電氣自動化設(shè)備元器件的質(zhì)量管理
水電廠要想保證電氣自動化設(shè)備的可靠性,就必須加強設(shè)備元器件的質(zhì)量管理,減少元器件的種類。除此之外,設(shè)備采購人員還應(yīng)該謹慎選擇元器件的購買廠家,盡量選擇規(guī)模大,元器件種類多的廠家。加強電氣自動化設(shè)備元器件的質(zhì)量管理,可以從根源上提高設(shè)備運行的可靠性,避免不安全事故的發(fā)生。
3.2 合理利用電氣自動化設(shè)備保護設(shè)施
溫度和濕度對電氣自動化設(shè)備的可靠性有很大影響。要想提高電氣自動化設(shè)備的可靠性,就要降低外界因素對設(shè)備的影響。設(shè)備維護人員可以結(jié)合水電廠對設(shè)備的需求,合理改善自動化元件使用環(huán)境的溫濕度,提高設(shè)備的性能,延長設(shè)備的使用壽命。通常情況下,電氣自動化設(shè)備都具有保護設(shè)施,保護設(shè)施包括以下方面:一是設(shè)備散熱設(shè)施,二是溫度保護設(shè)施,三是濕度保護設(shè)施,四是防腐設(shè)施,五是防污設(shè)施,這幾項保護設(shè)施可以降低外界因素對設(shè)備可靠性的影響,保證設(shè)備的正常運行。設(shè)備維護人員在為設(shè)備安裝保護設(shè)施之前必須充分了解設(shè)備所處的環(huán)境和水電廠對設(shè)備的需求,并結(jié)合設(shè)備所處的環(huán)境為設(shè)備增設(shè)安全保護設(shè)施,提高保護設(shè)施的利用率。在我國,南方地區(qū)氣候炎熱,維護人員就需要在設(shè)備上添加熱保護、防潮和通風保護設(shè)施,北方地區(qū)氣候寒冷,生產(chǎn)廠家就需要在設(shè)備上添加防寒保護設(shè)施。
案例:某地區(qū)NZ800F水電廠就使用電氣自動化設(shè)備進行發(fā)電,該設(shè)備采用三層系統(tǒng),具有較高的驅(qū)動處理能力,可以把被控制的對象設(shè)置成機組LCU、公共設(shè)備LCU、閥門LCU等等,分別對控制對象進行監(jiān)督管理。吉林位于我國東北部,四季分明,年平均氣溫在4℃,冬季氣溫寒冷。冬季,水電廠必須在電氣自動化設(shè)備的表面條件保溫設(shè)施,降低冷空氣對設(shè)備可靠性的影響。如果不對設(shè)備進行保溫,電氣自動化設(shè)備的反應(yīng)效率就會下降,運行的速度也會減慢,進而影響水電廠的生產(chǎn)。
3.3 提高電氣自動化設(shè)備設(shè)計的合理性
在生產(chǎn)設(shè)備之前,設(shè)備生產(chǎn)廠家需要結(jié)合產(chǎn)品的性能合理的制定產(chǎn)品設(shè)計方案,產(chǎn)品的設(shè)計必須堅持“安全可靠”的原則,產(chǎn)品的定位不能過低,在保證產(chǎn)品性能和質(zhì)量的基礎(chǔ)上,要充分考慮設(shè)備的使用環(huán)境和操作性,提高電氣自動化設(shè)備的利用率。
3.4 加強操作人員培訓
水電廠電氣自動化設(shè)備較復雜,對操作人員的操作技術(shù)有較高的要求。水電廠要重視人員培訓,認識到人員培訓的重要性,通過培訓提高運行維護人員的專業(yè)水平和綜合素質(zhì),還要增強操作人員的安全意識,避免安全事故的發(fā)生。水電廠還要增強維護人員的責任感,定期對電氣自動化設(shè)備進行維保和檢修,提高設(shè)備的可靠性,保證設(shè)備的正常運行。水電廠可以在運行維護人員內(nèi)部設(shè)置獎勵機制,對表現(xiàn)優(yōu)秀的員工給予一定的物質(zhì)獎勵和精神獎勵。
4 結(jié)束語
如今電氣自動化設(shè)備的應(yīng)用范圍十分廣泛。電氣自動化設(shè)備應(yīng)用在水電廠可以大大提高水電廠的工作效率,降低運營成本,推動企業(yè)的快速發(fā)展。但是,在電氣自動化設(shè)備運行的過程中,有多種因素會影響設(shè)備的可靠性。首先要加強設(shè)備元器件的質(zhì)量管理,從根源上提高設(shè)備的可靠性。其次,要結(jié)合項目所處的環(huán)境和水電廠對設(shè)備的需求合理的添加設(shè)備保護設(shè)施,延長設(shè)備的使用壽命,保證設(shè)備的正常運行。最后,水電廠操作人員的專業(yè)技能對設(shè)備的可靠性有很大影響。要想提高電氣自動化設(shè)備的可靠性,水電廠必須加強人員培訓,不斷提高操作人員的專業(yè)水平和綜合素質(zhì)。
參考文獻
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關(guān)鍵詞水電廠自動化;開發(fā);發(fā)展;技術(shù)問題;技術(shù)措施;技術(shù)條件
引言
隨著水電廠"無人值班"或"少人值守"工作的開展,以"廠網(wǎng)分開、競價上網(wǎng)"為基礎(chǔ)的電力體制改革的深入進行。對水電廠的生產(chǎn)運行和管理提出了新的要求,也對水電廠自動化技術(shù)提出了更高的要求。計算機監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用是水電廠實現(xiàn)"無人值班"或"少人值守"的必備條件。計算機技術(shù)、信息技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,給水電廠自動化系統(tǒng)無論在結(jié)構(gòu)上還是在功能上,都提供了一個廣闊的發(fā)展舞臺。水電廠自動化工作也必須適應(yīng)新的形勢需要,有新的發(fā)展。如今的水電廠自動化系統(tǒng)應(yīng)該成為一個集計算機、控制、通信、網(wǎng)絡(luò)及電力電子為一體的綜合系統(tǒng)。不僅可以完成對單個電廠,還可以進一步實現(xiàn)對梯級流域、甚至跨流域的水電廠群的經(jīng)濟運行和安全監(jiān)控。本文就如何開發(fā)水電廠自動化系統(tǒng)及自動化系統(tǒng)開發(fā)方面的技術(shù)問題作一點探討。
1、自動化系統(tǒng)開發(fā)的組織過程
1.1、用戶參與開發(fā)過程
計算機監(jiān)控系統(tǒng)不同于一般的機電產(chǎn)品,用戶參與其開發(fā)過程,對于系統(tǒng)發(fā)揮其監(jiān)控功能十分必要。這是因為:
#由于計算機硬件的可擴展性和軟件的靈活性,使監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、規(guī)模、功能、性能等不可能統(tǒng)一,市場上沒有固定的系統(tǒng)可供購買。
#用戶的要求差異性很大。電廠規(guī)模、重要性、設(shè)備狀況不同,對監(jiān)控系統(tǒng)的要求就不同。電廠的管理模式和生產(chǎn)技術(shù)人員參與開發(fā)是將用戶的意圖、習慣和對自動化的理解融合到產(chǎn)品中去的最好方式。
#參與開發(fā)能使用戶最快地掌握系統(tǒng)開發(fā)技術(shù),有利于用戶對系統(tǒng)的升級、改進、完善及維護,更好地使用系統(tǒng)各項功能。
監(jiān)控系統(tǒng)從設(shè)計到投運一般要經(jīng)過如下過程:設(shè)計招標、合同談判、成立聯(lián)合設(shè)計開發(fā)組、用戶數(shù)據(jù)文件收集、開發(fā)商設(shè)備采購、系統(tǒng)集成與軟件開發(fā)、出廠驗收、現(xiàn)場安裝調(diào)試、工廠試驗及投運等。用戶應(yīng)全過程參與,但真正參與開發(fā)是在合同談判結(jié)束和各項技術(shù)條件確定后開始的,包括用戶數(shù)據(jù)文件準備、系統(tǒng)集成與開發(fā)。
1.2、用戶數(shù)據(jù)文件的準備
監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)的最大工作量在于系統(tǒng)的客戶化,而客戶化的好壞起決于用戶數(shù)據(jù)是否充分和準確,因此用戶在同廠家開發(fā)之前應(yīng)組織專業(yè)技術(shù)人員進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)的收集和準備工作,生產(chǎn)技術(shù)人員應(yīng)包括運行人員、計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員、自動化技術(shù)人員。
由運行人員準備的資料有:工作站監(jiān)控畫面、運行報表、歷史記錄點定義、事件記錄報表、操作鍵盤定義、語音報警語句、電話及ON-CALL傳呼定義、統(tǒng)計計算格式等等。
由計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員準備的資料有:計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、MIS系統(tǒng)操作系統(tǒng)平臺、MIS系統(tǒng)和自動化接口軟件、網(wǎng)橋、防火墻等。
由自動化技術(shù)人員準備的數(shù)據(jù)資料有:數(shù)據(jù)庫定義表、各項操作流程及防誤閉鎖條件、各LCU的I/O定義表、LCU順控及自動倒換流程、AGC、AVC控制參數(shù)和邊界條件、對外通信數(shù)據(jù)清單等。
數(shù)據(jù)文件準備工作一般約需3個月時間,對于尚未投產(chǎn)的新電廠,由于設(shè)備還未到位,其運行狀況不明,圖紙資料不齊全,數(shù)據(jù)文件準備工作可能需要幾年的時間。
1.3、雙方聯(lián)合設(shè)計開發(fā)組聯(lián)絡(luò)會議
聯(lián)合設(shè)計開發(fā)組一般應(yīng)有雙方技術(shù)人員和商務(wù)人員參加。首次聯(lián)絡(luò)會會議的主要內(nèi)容一般為:
#用戶通報現(xiàn)場數(shù)據(jù)準備情況,并提交有關(guān)資料;
#開發(fā)商通報設(shè)備采購情況,并就設(shè)備變更和系統(tǒng)集成方案征求用戶意見;
#雙方對合同的理解和技術(shù)澄清;
#確定開發(fā)的組織方式和開發(fā)的時間;
#在隨后的開發(fā)過程中根據(jù)合同要求和實際技術(shù)難度,可能還開1~3次聯(lián)合設(shè)計開發(fā)組聯(lián)絡(luò)會。
1.4、系統(tǒng)的集成與軟件開發(fā)
#硬件系統(tǒng)的集成,一方面是檢驗合同文件所規(guī)定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、硬件設(shè)備的可行性,另一方面也是為軟件開發(fā)搭建平臺,這項工作應(yīng)由開發(fā)商根據(jù)簡化了的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行。
#用戶應(yīng)成立廠開發(fā)工作組,一般為5~15人組成,并指定工作組負責人。用戶工作組成員應(yīng)包括:自動化專業(yè)人員、計算機專業(yè)人員和運行經(jīng)驗豐富且具備一定計算機知識的運行人員。開發(fā)商應(yīng)提供應(yīng)用程序開發(fā)平臺,并提供必要的培訓。
開發(fā)過程中用戶工作組可獨立完成的開發(fā)任務(wù)有:
#對外通信數(shù)據(jù)模塊原文件的編輯,等等。
用戶工作組可協(xié)助開發(fā)商完成的開發(fā)任務(wù)有:
#AGC、AVC控制流程;
#事件及報警記錄的定義;
#語音、電話報警和ON-CALL信息的定義;
#主站操作流程及防誤操作閉鎖流程;
#歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、計算等等。
現(xiàn)場用戶工作組應(yīng)定期反饋開發(fā)進度,全過程監(jiān)督項目的執(zhí)行,直到開發(fā)工作結(jié)束,并一同參與出廠驗收。
2、太平哨發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)過程介紹
太平哨發(fā)電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)始于1997年,開發(fā)的項目范圍為計算機主站、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、公用設(shè)備LCU。
該項目選定東北電科院自動化所為合作伙伴,項目各階段的進度如下:
合作意向簽訂:1997年初
自動化改造方案和施工期進度方案:1997年
技術(shù)條件及合同擬定:1998年
技術(shù)方案和設(shè)備選型:1998年
現(xiàn)場數(shù)據(jù)文件準備:1998年2~4月
用戶工作組開發(fā):1998年5月~10月;1999年9月~12月(1998年1號機組;1999年2~4號機組)。
第一臺LCU連入新主站網(wǎng)絡(luò)運行:1998年10月
系統(tǒng)聯(lián)調(diào):1999年11月~12月
隨著試驗的進行,各項功能逐步投入使用。至1999年底,已能實現(xiàn)對四臺機組遙測、遙控和遙調(diào)。
在該項目中,用戶參與開發(fā)主要分兩個階段,第一階段為數(shù)據(jù)文件準備階段,共有20余人參與,歷時3個月;第二階段為開發(fā)階段,共有15人參與,歷時6個月。
3、計算機監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)問題探討
監(jiān)控系統(tǒng)是一個客戶化程度很高的自動控制系統(tǒng),系統(tǒng)的實用性、先進性、可靠性以及靈活性等取決于客戶(包括管理、設(shè)計開發(fā)、使用等)的要求。在此就一些技術(shù)問題進行探討。
3.1、監(jiān)控系統(tǒng)電源
電廠控制層應(yīng)設(shè)有直流和交流控制電源,監(jiān)控系統(tǒng)的LCU及自動化裝置宜采用交直流雙電源、互為備用、無擾切換的供電方式,電源裝置的電壓選擇應(yīng)保證正常情況下交流供電、直流備用,以減輕直流系統(tǒng)的負擔。運行經(jīng)驗表明,UPS在現(xiàn)場環(huán)境下使用壽命很短,難以維護,不宜采用(太平哨發(fā)電廠正在考慮改進直流供電電源)。
監(jiān)控系統(tǒng)主站設(shè)備(工作站、服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)的運行環(huán)境要達到國家規(guī)定要求,采取交流+UPS供電方式較好。
3.2、監(jiān)控系統(tǒng)與勵磁、保護、調(diào)速器系統(tǒng)接口
LCU與上述自動化裝置一般采用開關(guān)量(DIO)接口和通信兩種方式。對于DIO方式,由于交換的信號一一對應(yīng),接線直觀,便于調(diào)試和故障查處。但接線較多,有些控制功能,例如有功和無功調(diào)節(jié),必須在LCU內(nèi)編制復雜的PID調(diào)節(jié)程序,如PID參數(shù)不當還可能造成調(diào)節(jié)性能不佳?,F(xiàn)場應(yīng)用表明,這種方式對無功/電壓閉環(huán)調(diào)節(jié)尚能滿足要求,但對有功閉環(huán)調(diào)節(jié),常常出現(xiàn)超調(diào)或調(diào)節(jié)不到位、或凋節(jié)時間延長等現(xiàn)象。
上述三種自動化裝置宜采用通信方式,LCU直接將給定值傳送至電調(diào)和勵磁裝置,實現(xiàn)有功、無功的一次設(shè)定;LCU通過通信鏈路獲得各個自動化裝置的內(nèi)部詳細狀態(tài)和微機保護的事故追憶采樣值數(shù)據(jù)包(如果微機保護有此功能的話)。
盡管監(jiān)控系統(tǒng)與勵磁、保護、調(diào)速器裝置存在接口聯(lián)系,但各系統(tǒng)間應(yīng)保持相對獨立,并在通信上設(shè)置"互檢"和容錯功能,一方故障不應(yīng)影響其它系統(tǒng)的正常運行。上述裝置中直接作為控制和調(diào)節(jié)條件的信號(例如主開關(guān)狀態(tài)、機組轉(zhuǎn)速和機組狀態(tài)等)不應(yīng)相互轉(zhuǎn)送利用,而應(yīng)通過高可靠的渠道直接從設(shè)備上采集。
3.3、監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)地自動控制回路和裝置的功能協(xié)調(diào)
機組或公共輔助設(shè)備,例如冷卻水系統(tǒng)、壓油泵、深井泵、空壓機等,一般設(shè)有現(xiàn)地自動控制裝置。處理現(xiàn)地自動化與監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)系時,應(yīng)遵循現(xiàn)地自動化為主的原則,監(jiān)控系統(tǒng)則通過開關(guān)量、模擬量的采集(無需通信)承擔監(jiān)視、后備控制的任務(wù),一旦發(fā)生異常,則發(fā)出信號,并通過獨立的信號采集進行緊急控制。
直流電源裝置也應(yīng)視為現(xiàn)地自動裝置,監(jiān)控系統(tǒng)只對直流系統(tǒng)和電源裝置的工作狀態(tài)進行監(jiān)視,不參與控制。無需建立網(wǎng)絡(luò)或串行通信聯(lián)系。
3.4、事件記錄與故障錄波的考慮
事件記錄與故障錄波裝置都是運行和事故分析的手段。事件記錄一般集成在計算機監(jiān)控系統(tǒng)中,但由于采樣速度、內(nèi)存等限制往往不能提供足以用來分析事故的波形;故障錄波一般用在開關(guān)站,作為線路故障數(shù)據(jù)的采集和分析工具。
機組不必配置故障錄波器,因為配置故障錄波器會導致信號的重復采集,使二次回路和電纜布置復雜化,而且不可能收集太全的信號(有些設(shè)備的關(guān)鍵量、中間計算數(shù)據(jù)點無法提供接口)。將事故記錄與故障錄波功能分別由監(jiān)控系統(tǒng)和具有快速交流采樣功能的微機保護裝置、微機勵磁調(diào)節(jié)器、微機調(diào)速器等分擔較為合理。這就要求微機保護裝置、微機勵磁調(diào)節(jié)器、微機調(diào)速器具有判別故障、存儲、對時等功能。
3.5、信號返回屏的考慮
信號返回屏是電廠實現(xiàn)集中監(jiān)視和控制的重要人機交流界面,由于顯示直觀、清晰可靠,畫面和各儀表、元件位置固定,對運行值班十分方便,尤其是事故情況下,運行人員對全廠的狀況一目廠然,其作用是計算機屏幕不可替代的(采用大屏幕電視或投影替代也是不可取的)。信號返回屏宜考慮采用一些指針儀表,以反映系統(tǒng)的動態(tài)過程(例如系統(tǒng)振蕩)。
3.6、工業(yè)電視、消防報警、保安、故障錄波器及MIS的接入
鑒于監(jiān)控系統(tǒng)在電廠運行控制中的突出地位,其接入系統(tǒng)越少越好,信息交換量不大時,為了保證各個系統(tǒng)的安全運行,能采用I/O接入的決不采用通信連接。
對工業(yè)電視,由于圖像信號數(shù)據(jù)量大,占用網(wǎng)絡(luò)資源多,不應(yīng)通過監(jiān)控網(wǎng)傳送,而應(yīng)自成網(wǎng)絡(luò),在控制室設(shè)置工業(yè)電視專用CRT。但如果工業(yè)電視要實現(xiàn)圖像自動聯(lián)控切換功能,仍應(yīng)以通信方式接入監(jiān)控系統(tǒng),通信鏈路上僅從監(jiān)控系統(tǒng)單向傳送用于圖像自動聯(lián)控切換的信息。而工業(yè)電視與電廠管理信息系統(tǒng)(MIS)應(yīng)聯(lián)網(wǎng),以便授權(quán)用戶進行圖像訪問。
消防報警對運行監(jiān)視十分重要,其數(shù)據(jù)量不大,因此接入監(jiān)控系統(tǒng)比較合理。消防報警火情信號和保安監(jiān)視信號可轉(zhuǎn)送給工業(yè)電視系統(tǒng),進行圖像自動聯(lián)控切換。
故障錄波器為大容量數(shù)據(jù)采集和記錄分析設(shè)備,數(shù)據(jù)的實時作用不強,離線分析的成分較多,應(yīng)各自自成系統(tǒng),并建立各自的中心分析站。從運行管理模式看,電廠實現(xiàn)"無人值班"或"少人值守"后,控制室運行人員很少,而這兩個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析工作十分費時,專業(yè)性很強,不適合運行值班人員操作;如果兩系統(tǒng)與MIS系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng),監(jiān)控系統(tǒng)僅通過I/O對其故障和動作等情況進行監(jiān)視。專業(yè)技術(shù)人員通過MIS即可訪問兩系統(tǒng),完成數(shù)據(jù)分析和遠程管理功能。
為實現(xiàn)生產(chǎn)發(fā)電與電廠管理相結(jié)合,MIS應(yīng)與監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。由于MIS用戶多,MIS上數(shù)據(jù)多種多樣,為安全起見,兩網(wǎng)之間除采取防火墻等隔離措施外,還應(yīng)采用單向數(shù)據(jù)流(從監(jiān)控系統(tǒng)流向MIS),控制室設(shè)置專用MIS終端。
4、自動化系統(tǒng)的發(fā)展
水電廠自動化系統(tǒng)由I/O設(shè)備(傳感器和執(zhí)行器)、控制硬件、控制軟件、人機接口及與信息系統(tǒng)的連接等組成。而水電廠的自動化是從80年代初單個功能裝置研制開始的,計算機監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展過程以及典型系統(tǒng)的應(yīng)用如表1所示:
表1計算機監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展過程表
4.1、功能分布式的星型分層監(jiān)控系統(tǒng)
以單功能微機裝置集成系統(tǒng),每個微機裝置具有特定的功能,但每個微機裝置都具有不同功能,如有的微機裝置專門采集開關(guān)量,有的微機裝置專采集模擬量,有的微機裝置專門進行控制操作。該系統(tǒng)在分布的方式上進行了一些有益的嘗試,但從模式上看不算是很成熟的系統(tǒng)。
4.2、以設(shè)備單元分布的星型分層監(jiān)控系統(tǒng)
為了檢修維護的方便,以發(fā)電機組為單元,將數(shù)據(jù)采集與控制集成到一臺微機或PLC裝置中,構(gòu)成了現(xiàn)地控制單元LCU。LCU無法直接接入以太網(wǎng),而計算機非常昂貴,不能使每臺LCU都配備CPU(中央處理器)接入以太網(wǎng),只能將微機作為前置機。這時的系統(tǒng)采用專門的計算機,在應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)上已跨出了一大步,但相應(yīng)的國際標準還不完善,尚不能形成理想的開放系統(tǒng)環(huán)境。
4.3、基于開放系統(tǒng)的分布式監(jiān)控系統(tǒng)
隨著計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,計算機應(yīng)用軟件越來越復雜和龐大,軟件開發(fā)的投入也越來越大,如何使這些巨大的資源不僅在這一家公司制造的計算機上運行,而且也能在另一家公司制造的計算機上運行,這就形成了一系列的開放系統(tǒng)標準:TCP/IP、POSIX、SQL、ODBC、JDBC、OPC等?;陂_放系統(tǒng)的分布式計算機監(jiān)控系統(tǒng)具有通用性和可移植性,監(jiān)控系統(tǒng)的軟件可以安裝在任何具有開放系統(tǒng)特點的計算機上。開放系統(tǒng)為水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展提供了強大的歷史舞臺。
4.4、基于對象技術(shù)的分布式監(jiān)控系統(tǒng)
計算機硬件技術(shù)發(fā)展迅速,給軟件開發(fā)提供了廣闊的平臺。軟件技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在除了遵循開放系統(tǒng)標準以外,還應(yīng)遵循面向?qū)ο蠹夹g(shù)的標準,如:SUN公司的JavaRMI、Microsoft公司的COM/DCOM。水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)由于面向?qū)ο蟮膹碗s性和多樣性,基于面向?qū)ο蟮募夹g(shù)應(yīng)用將水電廠運行設(shè)備如發(fā)電機組、主變、開關(guān)等抽象為對象。從系統(tǒng)設(shè)計、編程語言選擇到用戶界面等一系列過程都依據(jù)面向?qū)ο蟮睦砟睢⒃瓌t和技術(shù),這樣工作的結(jié)果將給用戶帶來使用和維護上的極大方便。
5、水電廠自動化系統(tǒng)的技術(shù)措施
水電廠自動化系統(tǒng)必須具備完備的硬件結(jié)構(gòu),開放的軟件平臺和強大的應(yīng)用系統(tǒng)。
5.1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
目前監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基本上以面向網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),系統(tǒng)級設(shè)備大多采用Ethernet或FDDI等通用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接高性能的微機、工作站和服務(wù)器,在被控設(shè)備現(xiàn)場則較多地采用PLC或智能現(xiàn)地控制單元,再通過現(xiàn)場總線與基礎(chǔ)層的智能I/O設(shè)備、智能儀表、遠程I/O等相聯(lián)接,構(gòu)成現(xiàn)地控制子系統(tǒng),與廠級系統(tǒng)結(jié)合形成整個控制系統(tǒng)。
隨著安全生產(chǎn)、經(jīng)濟管理及電力市場等功能的擴展,對計算機系統(tǒng)的能力也提出了更高的要求,在系統(tǒng)級設(shè)備中64位的工作站、服務(wù)器的選用已是絕大多數(shù)系統(tǒng)的必然選擇,Intel公司的64位TitaniumCPU和微軟公司64位Windows操作系統(tǒng)也即將推出,它將帶給基于PC和Windows平臺的監(jiān)控系統(tǒng)用戶以巨大的尋址空間和遠遠勝于32位PC的強大運算處理能力。高速交換式以太網(wǎng)(100Mbit/sorlGbit/s)技術(shù)的發(fā)展克服了以往低速以太網(wǎng)在實時應(yīng)用上的不足,其更具開放性的標準,眾多生產(chǎn)廠商的支持,使其無論是在設(shè)備的選購,產(chǎn)品的更換、產(chǎn)品的價格、硬軟件的可移植性等諸多方面都比FDDI等其它網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品有著明顯的甚至是無法替代的優(yōu)勢。
對于現(xiàn)地控制單元,智能控制器加上現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)是一個好的發(fā)展趨勢,根據(jù)IEC標準及現(xiàn)場總線基金會的定義:現(xiàn)場總線是連接智能設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式雙向傳輸、多分枝結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。它具有如下技術(shù)特點:
#系統(tǒng)開放性;
?;タ刹僮餍耘c可用性;
?,F(xiàn)場設(shè)備的智能化與功能自治性;
#系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性;
#對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性。
機組容量變大、控制信息量增多,控制任務(wù)功能增加,控制負荷加重、網(wǎng)絡(luò)通信故障都會造成現(xiàn)地控制單元控制能力的降低。針對水電廠被控制對象分散的特點,采用現(xiàn)場總線將分散在現(xiàn)場的智能儀表、智能I/O、智能執(zhí)行機構(gòu)、智能變送器、智能控制器連接成一體。正好體現(xiàn)了分散控制的特點,提高了系統(tǒng)的自治性和可靠性,節(jié)省了大量信號電纜和控制電纜。所以說,使用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)較適應(yīng)分布式、開放式的發(fā)展趨勢。當然,現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)主要是要有分散在被控對象現(xiàn)場的智能傳感器、智能儀表、智能執(zhí)行機構(gòu)的支持,而目前在水電廠中這些還是大量的舊式裝備。只能逐步過渡,最后取代舊式的數(shù)字/模擬混合裝備和技術(shù),形成全新的全數(shù)字式系統(tǒng)。
5.2、軟件系統(tǒng)平臺
5.2.1、支持軟件平臺和應(yīng)用軟件包向通用化、規(guī)范化發(fā)展
為適應(yīng)開放化、標準化、網(wǎng)絡(luò)化、高速化和易用化的發(fā)展技術(shù),計算機監(jiān)控系統(tǒng)中的軟件支持平臺和應(yīng)用軟件包應(yīng)更趨向于通用化、開放化和規(guī)范化。從電力行業(yè)高可靠性的要求出發(fā),在大中型水電廠監(jiān)控系統(tǒng)中的UNIX操作系統(tǒng)等得到廣泛的應(yīng)用,中小型水電廠因較多采用PC構(gòu)架的計算機,所以較多地采用Windows操作系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫方面由于商用數(shù)據(jù)庫在電力生產(chǎn)控制的實時性上還難以充分滿足要求,專有的實時數(shù)據(jù)庫+商用的歷史數(shù)據(jù)庫形式,這是目前較為普遍的結(jié)合方式。由于部分數(shù)據(jù)庫的專用性帶來了數(shù)據(jù)變換的不便,在現(xiàn)今電力行業(yè)推進信息化和數(shù)字化建設(shè)的大背景下它的不適應(yīng)性就凸現(xiàn)出來,較好的辦法是遵循統(tǒng)一的標準接口規(guī)范,使大家可在統(tǒng)一的"數(shù)字總線"上便捷地進行數(shù)據(jù)交換。
5.2.2、Web、Java等新技術(shù)的應(yīng)用
Web及面向?qū)ο蟮腏ava等新技術(shù)將越來越多地引入計算機監(jiān)控系統(tǒng)。筆者了解到南瑞自控新近開發(fā)的NC-2000監(jiān)控系統(tǒng),全面采用了面向?qū)ο蟮拈_發(fā)技術(shù),人機界面采用跨平臺的Java來實現(xiàn),它不僅給用戶提供了更加方便地進行可編程二次開發(fā)的功能豐富多彩的界面,而且由于Web、Java等技術(shù)的采用,前臺操作員站的應(yīng)用支撐軟件大大減少,可以實現(xiàn)真正意義上的"瘦客戶機"。如在大中型電廠用高性能的UNIX工作站或服務(wù)器作為全系統(tǒng)的主控機和數(shù)據(jù)服務(wù)器,而用PC機作為操作員站,由Java一次編譯,多處運行的特性,不僅可輕松地在操作員站和主處理器等監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的節(jié)點獲得同樣的人機界面,加上Internet/Intranet和Web技術(shù)的支持,更可在廠領(lǐng)導辦公室、總工辦公室和生產(chǎn)等部門任何聯(lián)網(wǎng)的地方直接瀏覽到同樣的界面,甚至于在任何地點經(jīng)電話接入后的微機也可以瀏覽到同樣的界面(為保證安全需增加必要的安全措施)。
5.2.3、功能強大的組態(tài)工具
用戶無需對操作系統(tǒng)命令深入了解,也不需要復雜的編程技巧,不論是在UNIX系統(tǒng)上還是在Windows系統(tǒng)上,都可通過組態(tài)界面十分方便地完成:
#數(shù)據(jù)庫測點定義;
#對象定義;
?,F(xiàn)地控制單元的各種模件定義;
#處理算法定義;
#通信端口;
#通信協(xié)義的定義。
順序控制流程生成、檢測、加載等各種功能的應(yīng)用定義以及維護,很多功能只需點擊鼠標進行選擇,既快捷方便,又避免了使用編輯程序產(chǎn)生的輸入錯誤,真正體現(xiàn)主系統(tǒng)服務(wù)的面向?qū)ο?、可靠、開放、友好、可擴展和透明化。
5.3、強大的應(yīng)用系統(tǒng)
計算機技術(shù)發(fā)展到今天,其性能越來越高,其應(yīng)用也就越來越廣泛。隨著無人值班工作向縱深發(fā)展,也向計算機監(jiān)控系統(tǒng)無論是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上,還是功能上都提出了更高的要求,現(xiàn)就幾個方面說明如下:
5.3.1、歷史數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)
歷史數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實際上是監(jiān)控系統(tǒng)的一個組成部分,只是將原來監(jiān)控系統(tǒng)中需要歷史保存的數(shù)據(jù)、事件和相關(guān)信息進行分門別類的存放在商用數(shù)據(jù)庫中,供需要時進行查詢、打印或備份。歷史數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)以單獨的計算機來實現(xiàn),具有美觀的人機界面,方便的操作方式和豐富多彩的顯示形式。這樣的配置既減輕了監(jiān)控系統(tǒng)的負擔,減化了監(jiān)控系統(tǒng)的軟件復雜性,增加了監(jiān)控系統(tǒng)的實時性,還能通過標準數(shù)據(jù)庫接口SQL、ODBC、JDBC等與其他系統(tǒng)互連,如MIS系統(tǒng)。
5.3.2、電能量監(jiān)測系統(tǒng)
水電廠中每臺發(fā)電機、每條線路甚至每臺主變都安裝了電度量表,傳統(tǒng)的電度量采集一般采用由電度量表輸出電度量脈沖到計算機監(jiān)控系統(tǒng)的方式來實現(xiàn)的,由于監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備環(huán)節(jié)比較多,在監(jiān)控系統(tǒng)中必須設(shè)定電度量初值,一旦有設(shè)備退出工作或工作不正常,電度量測量就有誤差或以前的測量值丟失,需要重新設(shè)定其初值,這種方法實際上無法保證電度量監(jiān)測的結(jié)果正確性,而且維護的工作量也很大。
目前,市場上有一種智能電度量表,它具有智能通信接口。這種電度量表能完整地保存電度量數(shù)據(jù),并隨時可以通過通信接口取得電度量數(shù)據(jù)。因此,以這種電度量表為基礎(chǔ),通過電度量表的通信接口,回聚在一起,配備歷史數(shù)據(jù)管理功能的計算機就可以形成電度量監(jiān)測系統(tǒng),該系統(tǒng)既可以相對獨立,也可以與監(jiān)控系統(tǒng)互相通信,實現(xiàn)信息共享,為水電廠運行管理提供可靠依據(jù)。
5.3.3、效率檢測系統(tǒng)
水輪機效率的實時監(jiān)測對電站的經(jīng)濟運行有著重要的作用。水輪機的在線監(jiān)測既可用于水電廠機組在安裝竣工或大修結(jié)束后的現(xiàn)場驗收試驗,以便檢查設(shè)計、制造、安裝和檢修質(zhì)量是否滿足要求,又能通過對機組運行性能進行長期連續(xù)監(jiān)測,提供在不同的水流和工況條件下水輪機性能的實時數(shù)據(jù),為確定電廠經(jīng)濟運行中的開機臺數(shù)和負荷優(yōu)化分配以及機組的狀態(tài)檢修等提供參考。因此,水輪機效率在線檢測一直是實現(xiàn)電廠經(jīng)濟技術(shù)指標考核和經(jīng)濟運行的一個重大科技攻關(guān)課題。但是多年來,一方面由于流量的在線檢測技術(shù)還未能得到廣泛的推廣應(yīng)用,另外,由于種種原因的限制,也使效率測試難以在電廠發(fā)揮其應(yīng)有的作用。因此盡管隨著計算機、通信、信息及測控等一系列新技術(shù)的迅速發(fā)展和在電廠的廣泛應(yīng)用,給效率在線檢測項目的開發(fā)提供了成熟的技術(shù)基礎(chǔ)。當前,以廠網(wǎng)分開為基礎(chǔ)的電力體制改革方案已經(jīng)出臺,電力市場競價上網(wǎng)亦將成為必然的發(fā)展趨勢。因此,在保證安全運行,滿足電力系統(tǒng)要求的基礎(chǔ)上,不斷提高水資源利用率和設(shè)備可用率,減少運行和維護費用,已成為每個電廠迫切需要開展的工作。
5.3.4、運行人員培訓仿真系統(tǒng)
計算機監(jiān)控系統(tǒng)面對著實際的運行設(shè)備,肯定不能在上面隨意操作,否則會出現(xiàn)誤操作行為,造成事故,任何水電廠都不希望出現(xiàn)這種情況。那么一些操作不熟煉或新來的運行人員,如何讓他們盡快熟悉環(huán)境,提高操作水平,進入角色。除了可以進行培訓、實習、考試等形式熟悉業(yè)務(wù)外,應(yīng)該有一個讓運行人員實際動手操作的培訓仿真系統(tǒng)。培訓仿真系統(tǒng)可作為對監(jiān)控系統(tǒng)的補充,任何重要的控制操作或復雜的操作,應(yīng)該在培訓仿真系統(tǒng)上驗證一次,保證操作的完整性和正確性,確保水電廠運行的安全。
5.3.5、狀態(tài)檢修系統(tǒng)
這是水電廠熱門的課題,設(shè)備狀態(tài)檢修和設(shè)備運行壽命評估,既是設(shè)備檢修工作發(fā)展的必然趨勢,也是一項技術(shù)性很強的系統(tǒng)工程。狀態(tài)檢測主要利用現(xiàn)代化先進的檢測設(shè)備和分析技術(shù)對水電廠主設(shè)備的某些關(guān)鍵部位的參量,如:機組的振動和擺度,發(fā)電機絕緣,定子局部放電,變壓器絕緣等數(shù)據(jù)進行在線實時采集和監(jiān)視,經(jīng)過集合了現(xiàn)場積累的運行、檢修、試驗資料和專家經(jīng)驗的智能(專家)系統(tǒng)綜合分析,從而對設(shè)備可能存在的機械、水力、電氣等問題作出一個貼近實際的評估。要作出一個較準確的評估目前尚有很大的難度,國內(nèi)外都已做了大量的嘗試性工作,取得了一定的經(jīng)驗。在實施中,它也作為一個相對獨立的系統(tǒng),但目前國內(nèi)大多數(shù)水電廠都有了較完善的計算機監(jiān)控系統(tǒng),集聚了大量監(jiān)測設(shè)備,從節(jié)省投資與實際應(yīng)用的角度來看,狀態(tài)檢修系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)之間有大量的數(shù)據(jù)需要共享,在考慮狀態(tài)檢修系統(tǒng)時應(yīng)與已建成的監(jiān)控系統(tǒng)作統(tǒng)籌考慮,使兩者有機地結(jié)合起來,既可省去一些重復部件的投資,又可以使運行管理人員在執(zhí)行實時生產(chǎn)控制時,隨時監(jiān)視到生產(chǎn)設(shè)備的健康狀態(tài),讓健康狀態(tài)良好的設(shè)備充分發(fā)揮潛力,讓處于亞健康狀態(tài)的設(shè)備減荷承擔適當?shù)墓ぷ髫摵桑尳】禒顟B(tài)有問題或趨于出問題的設(shè)備及時得到維修。
5.3.6、生產(chǎn)管理系統(tǒng)
目前,雖然許多電廠都有了功能較完善的計算機監(jiān)控系統(tǒng),但因種種原因還有部分現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)測信號無法輸入到監(jiān)控系統(tǒng)中完成自動監(jiān)視。所以設(shè)備的巡檢工作是必不可少的。為了加強巡檢工作的管理和提高巡檢工作的質(zhì)量,可通過生產(chǎn)管理信息子系統(tǒng),在當班巡檢人員出發(fā)前開列出巡檢路線,查看設(shè)備運行情況,記錄設(shè)備運行參數(shù),巡檢工作完成后,輸入相關(guān)設(shè)備運行參數(shù)等信息傳輸至生產(chǎn)管理信息系統(tǒng),進行分析對比,并記入歷史數(shù)據(jù)庫備查。
按照技術(shù)規(guī)程要求,電廠在執(zhí)行設(shè)備操作或維護時必須辦理相應(yīng)的一次、二次工作票。這些工作也可以借助生產(chǎn)管理信息子系統(tǒng)來完成。各相關(guān)部門計算機連入該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)后,就不必拿著工作票來回去簽票、消票了。它完全成了數(shù)字化傳輸,省時省力,并可隨時對簽票、消票的詳情進行實時和歷史的查詢。
生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)完成的工作還包括:運行值長日志,智能操作票(可由生產(chǎn)管理信息子系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù),進行分析,并經(jīng)過安全閉鎖條件檢查),設(shè)備缺陷管理,運行臺帳等。
5.3.7、智能電話報警服務(wù)系統(tǒng)
根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生的報警信號,按照告警信號的優(yōu)先級別和被通知者的處理優(yōu)先級,提供實時智能報警通知,把生產(chǎn)現(xiàn)場發(fā)生的事件經(jīng)過智能化的處理,通過內(nèi)部通信系統(tǒng)、電話、尋呼、移動通信等多種通信手段,以最快的速度把報警信息傳遞給相關(guān)的人員,以便他們及時作出對事件的響應(yīng)。它不僅是一個智能的可通過各種通訊工具報警的系統(tǒng),而且還是一個功能強大的交互式語音信息服務(wù)中心,無論何時何地通過電話撥入系統(tǒng)可以了解到他所關(guān)心的生產(chǎn)設(shè)備的運行數(shù)據(jù)。系統(tǒng)還提供豐富靈活的組態(tài)界面,讓維護人員或操作人員通過組態(tài)界面方便地進行各種用戶要求的定義,實現(xiàn)各種復雜的功能。
上面提及的系統(tǒng)都是同現(xiàn)有計算機監(jiān)控系統(tǒng)密切相關(guān)的系統(tǒng),根據(jù)具體情況,可配置成相對獨立的系統(tǒng),通過高速網(wǎng)絡(luò)與計算機監(jiān)控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換。也可配置成計算機監(jiān)控系統(tǒng)的子系統(tǒng)。它提供了水電廠從最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制直到面向電力市場的經(jīng)濟運行決策的一整套完善服務(wù)功能,支持發(fā)電廠生產(chǎn)的現(xiàn)代管理更上一個新臺階。
6、水電廠"無人值班"或"少人值守"的技術(shù)條件
無人值班相對于有人值班而言就是要讓自動化系統(tǒng)來完成值班人員日常的工作,包括定時巡視運行設(shè)備,記錄各設(shè)備有關(guān)參數(shù)和相關(guān)事件,按操作票形式進行設(shè)備的正常操作,發(fā)生事故或故障時,進行反事故處理,采取有效措施,防止事故擴大等工作。實現(xiàn)比有人值班更迅速、更可靠、更安全的運行方式。雖然自動化系統(tǒng)具有一定的反事故處理能力,在局部范圍內(nèi)起到防止事故擴大的特點,但是事故或故障的出現(xiàn)原因是非常復雜的,少數(shù)可以通過一定的處理恢復,但大多數(shù)是無法迅速恢復,并需要檢修維護人員及時前往現(xiàn)場認真分析處理。因此水電廠"無人值班"或"少人值守"必須具備以下幾個條件:
6.1、具有計算機監(jiān)控系統(tǒng)
計算機監(jiān)控系統(tǒng)是實現(xiàn)"無人值班"或"少人值守"的一個非常重要的系統(tǒng)。它具有采用水電廠的機組、輔機、油水風系統(tǒng)、主變、開關(guān)站、公用設(shè)備、廠用電系統(tǒng)以及各種閘門等的電氣量、開入量、溫度量、壓力、液位、流量等輸入信號,完成各種生產(chǎn)流程,如開停機、分合開關(guān)等順序控制,機組有功功率和無功功率的調(diào)節(jié),AGC、AVC,以及其他設(shè)備的操作控制。同時監(jiān)控系統(tǒng)還具有豐富的人機界面,防誤操作的措施和一定的反事故處理能力。
6.2、具有遠程控制、調(diào)節(jié)功能
監(jiān)控系統(tǒng)不僅具有現(xiàn)地的各種監(jiān)視、操作和控制功能,而且要具有能與遠方控制系統(tǒng)通信能力,上送有關(guān)信息,接收遠方控制系統(tǒng)的命令來實現(xiàn)遠程控制和調(diào)節(jié)。
6.3、具有ON-CALL功能
現(xiàn)場運行的設(shè)備一旦出現(xiàn)事故或故障時,就需要維護人員立即前往現(xiàn)場,了解事故或故障現(xiàn)象,分析事故或故障原因,及時排除事故或故障。如何使維護人員甚至領(lǐng)導能及時、準確、詳細的掌握事故或故障信息,這就是無人值班水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)必須具備的功能:ON-CALL功能,可以通過電話、呼機或手機呼叫信息或手機短信息。
總之,水電廠通過開發(fā)自動化系統(tǒng),能夠提高設(shè)備的整體健康水平,保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運行,為"無人值班"或"少人值守"奠定基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:H9000 水電廠 綜合自動化
引言
在國家電力公司(包括原水利電力部、原能源部、原電力部)的大力倡導下,我國的水電自動化工作自二十世紀80年代的科研試點逐步進入了90年代的“無人值班”(少人值守)試點和推廣的階段,建設(shè)并完成了一大批水電綜合自動化系統(tǒng),有力地推動了水電行業(yè)的技術(shù)進步。目前,已有29個水電廠實現(xiàn)了“無人值班”(少人值守),20個水電廠通過了國家電力公司的一流水電廠驗收,還有相當已批水電廠已經(jīng)具備了驗收的條件,取得了巨大的成功。
水科院自動化所作為行業(yè)的自動化專業(yè)科研單位,自始至終地參加了與水電廠綜合自動化有關(guān)的科研、推廣及“無人值班”(少人值守)和創(chuàng)一流水電廠的工作,完成了包括東北白山梯級在內(nèi)的一百多個大中小型水利水電自動化工程,出口埃塞俄比亞Tis Abay二級電站的系統(tǒng)已投入了商業(yè)化運行,完成了隔河巖電站引進計算機監(jiān)控系統(tǒng)的改造工程,實現(xiàn)了湖南鎮(zhèn)100MW機組擴建電站的“關(guān)門運行”,為白山等六大水電廠實現(xiàn)創(chuàng)“一流水電廠”創(chuàng)造了必要條件,2001年聯(lián)合中標三峽梯級調(diào)度中心及左岸電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)工程,2002年連續(xù)在洪江、碗米坡、株州航電等國際招標工程中標,取得了令人矚目的成果,回顧過去,展望未來,意義非同一般。
本文首先回顧水電廠綜合自動化的在科研試點、實用推廣和“無人值班”(少人值守)三個歷史階段的工作歷程,然后重點介紹近年來H9000系統(tǒng)結(jié)合水電廠“無人值班”(少人值守)工作進行的改進工作,在水電廠創(chuàng)一流和實現(xiàn)AGC方面的經(jīng)驗,H9000 V3.0系統(tǒng)的新功能和兼容性方面的進步。
水電站綜合自動化技術(shù)的發(fā)展過程
科研試點階段:我國水電站綜合自動化技術(shù)的應(yīng)用起步于20世紀80年代初。當時,水電部的水科院和南自所及機械部的天傳所分別在富春江、葛洲壩二江和永定河梯級進行試點研究,研制成功的富春江水電廠多微機分布控制系統(tǒng)于1984年11月正式投入運行,1986年獲國家科技進步三等獎。通過試點,嘗試了計算機技術(shù)應(yīng)用于水電廠監(jiān)控系統(tǒng)的可行性,培養(yǎng)和鍛煉了一批從事水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的科研、設(shè)計、安裝和運行維護的工程技術(shù)人員隊伍,積累了寶貴的經(jīng)驗。但由于經(jīng)驗不足,研制周期過長,資金缺乏,使基礎(chǔ)自動化配套改造不夠,影響計算機監(jiān)控系統(tǒng)的正常使用,另外,在系統(tǒng)的規(guī)模、功能、結(jié)構(gòu)、工藝、可靠性以及軟件的水平等方面與國外差距較大。
實用推廣階段:原水電部于1987年和1993年先后制定了“七五期間水電廠自動化計算機應(yīng)用規(guī)劃”和“八五期間以及2000年水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)推廣應(yīng)用規(guī)劃”,兩批共規(guī)劃了67個大中型水電廠。根據(jù)“七五”規(guī)劃,到1993年,先后又有27座水電站采用了不同形式的計算機監(jiān)控系統(tǒng),如葛洲壩二江、魯布革、富春江、丹江口、新安江、銅街子、安康、石泉、龍羊峽、東江、白山等。軟件和硬件設(shè)備的標準化工作取得了初步成效,初步形成了工業(yè)化生產(chǎn),達到了實用化水平,形成了幾種成熟的推薦模式。同時,科技水平有了很大的提高,有關(guān)科研院所已經(jīng)能夠獨立承擔各類工程的計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的開發(fā)研制生產(chǎn)任務(wù),一大批科技人才茁壯成長。
“無人值班”(少人值守)階段:通過技術(shù)改造與技術(shù)進步,實現(xiàn)減人增效,創(chuàng)國際一流企業(yè),是國家電力公司的長遠發(fā)展戰(zhàn)略。為了實現(xiàn)這一目標,根據(jù)1994年原電力部在東北太平灣水電廠會議提出的建議,由安生司主持、水科院自動化所等單位參加,討論制定了《水電廠“無人值班”(少人值守)的若干規(guī)定(試行)》并由電力部于1996年頒布執(zhí)行。與此同時,電力部頒布試行了《一流水電廠的考核標準》。1994年太平灣會議還確定了葛洲壩二江、太平灣等5個水電廠為“無人值班”(少人值守)第一批試點單位,水電廠“無人值班”(少人值守)試點工作由此拉開帷幕。1996年又擴大白山、緊水灘、龔嘴等9個水電廠為第二批試點單位。兩批試點帶動了水電行業(yè)的自動化技術(shù)進步,據(jù)不完全統(tǒng)計,自1980年以來截止到目前為止,全國安裝水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)總數(shù)約300套,而在這一階段內(nèi),國內(nèi)總共新安裝投運的監(jiān)控系統(tǒng)約250套,其中水科院自動化所新投系統(tǒng)100套,電自院新投運約120套,其余系統(tǒng)由國外公司或國內(nèi)其他廠家提供。
與1994年以前比較,“無人值班”(少人值守)階段的工作特點是:(1)各水電廠自動化改造的積極性空前高漲,積極要求上計算機監(jiān)控系統(tǒng),并把監(jiān)控系統(tǒng)當作全廠“創(chuàng)一流”工作的重點,以監(jiān)控系統(tǒng)帶動全廠的自動化改造,為監(jiān)控系統(tǒng)工作的順利展開創(chuàng)造了良好的局面。(2)監(jiān)控系統(tǒng)的功能齊全,軟件和硬件標準化程度高,開發(fā)周期短,性能指標先進,普遍達到了國際同期先進水平,實用性強,可靠性好,成功率高,滿足了水電廠“無人值班”(少人值守)的要求。(3)國家級科研開發(fā)骨干隊伍逐漸形成,形成了自主品牌的監(jiān)控系統(tǒng),在國際上具有相當?shù)闹龋缢圃旱腍9000系列分布開放系統(tǒng)和電自院的SSJ系列計算機監(jiān)控系統(tǒng),基本占領(lǐng)了國內(nèi)水電市場。(4)系統(tǒng)的實用化程度高,推動了行業(yè)的技術(shù)進步,促進了管理的現(xiàn)代化,為減人增效奠定了技術(shù)基礎(chǔ),取得了實效。
H9000系統(tǒng)與水電廠“無人值班”(少人值守) 技術(shù)
H9000系統(tǒng)是水科院自動化所于二十世紀90年代初期設(shè)計開發(fā)的面向水電應(yīng)用的分布開放系統(tǒng),我國水電廠綜合自動化的重要科研成果。該系統(tǒng)的設(shè)計不僅吸收了國外公司產(chǎn)品的先進技術(shù)路線,使H9000系統(tǒng)的總體設(shè)計接近國際先進水平,而且根據(jù)我們多年的工程經(jīng)驗和對水電自動化理解,結(jié)合1994年國電公司頒布的水電廠“無人值班”(少人值守)導則,在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、功能設(shè)計方面,充分考慮水電廠有人和“無人”對監(jiān)控系統(tǒng)在可靠性、冗余措施、功能要求等方面的差異,系統(tǒng)功能齊全,軟件和硬件標準化程度高,組態(tài)能力強,開發(fā)周期短,符合中國國情,實用性強,可靠性好,系統(tǒng)投運成功率高,滿足了水電廠“無人值班”(少人值守)的要求。為此,H9000系統(tǒng)不僅具有常規(guī)電站監(jiān)控系統(tǒng)的功能,而且進一步開發(fā)完善了下列功能:
完善的硬件與軟件冗余體系
水電廠實現(xiàn)“無人值班”(少人值守)后,由于現(xiàn)場值班人員減少,每值往往只有兩人,當現(xiàn)場設(shè)備出現(xiàn)故障時,消缺人員一般要等較長時間才能抵達現(xiàn)場,因此對于監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性要求更高,要求有較高的冗余度,在系統(tǒng)降階運行時不影響電站的安全。
為了滿足要求,H9000系統(tǒng)的硬件可采用多層次的冗余措施,如數(shù)據(jù)庫管理站、操作員站、通訊服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機、網(wǎng)絡(luò)通道、主控級UPS、LCU的數(shù)據(jù)采集與控制器、CPU模塊、通訊模塊、I/O通道、現(xiàn)地總線、機箱電源、機柜電源等,全部可以實現(xiàn)冗余配置,由軟件實現(xiàn)冗余設(shè)備的檢測與故障診斷,實現(xiàn)冗余部件的無擾動切換,確保系統(tǒng)中某一部件的故障不影響系統(tǒng)的正常運行。故障部件由消缺人員及時處理。
另外,H9000系統(tǒng)的軟件總體設(shè)計技術(shù)采用了無主設(shè)計的概念,即系統(tǒng)中任何一個計算機節(jié)點的應(yīng)用軟件配置是完全相同的,如數(shù)據(jù)庫管理站、操作員站或工程師站,相同的軟件配置根據(jù)不同的功能授權(quán)實現(xiàn)不同的功能。當任何一個計算機節(jié)點出現(xiàn)故障時,可通過功能授權(quán)調(diào)整實現(xiàn)功能的重新分配。如正常運行時,工程師站不具備現(xiàn)場設(shè)備的操作控制權(quán),但經(jīng)過權(quán)限的調(diào)整,可以進行控制操作。因此,當一個系統(tǒng)具有多臺計算機節(jié)點時,計算機出現(xiàn)全部調(diào)試故障的概率可以認為是零,H9000系統(tǒng)永遠是可控的。目前由于計算機的硬件資源相對豐富,很多原先需要很高配置的設(shè)備完成的工作一般計算機均能完成,因此,H9000系統(tǒng)將現(xiàn)地人機聯(lián)系計算機節(jié)點的功能也充分提升,基本上可以完成主控級的人機聯(lián)系任務(wù),使H9000系統(tǒng)的控制可靠性得到進一步加強。
On-call技術(shù)
H9000系統(tǒng)可對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進行設(shè)置定義,當發(fā)生事故時,監(jiān)控系統(tǒng)可根據(jù)定義聲光信號,進行語音報警、電話自動報警、傳呼報警或手機短信息報警,實現(xiàn)On-call。系統(tǒng)還可根據(jù)需要將幾個電話或傳呼機號碼按一定的優(yōu)先級順序排列,系統(tǒng)可根據(jù)定義的順序依次進行呼叫。系統(tǒng)還提供電話查詢功能,任何人只要撥查詢電話,即可查詢電站當前設(shè)備運行情況,如有無故障及故障報警信息,重要運行參數(shù)等。On-call技術(shù)已成為水電廠實現(xiàn)“無人值班”(少人值守)的重要設(shè)備。H9000/On-call也已被三峽梯級調(diào)度中心自動化系統(tǒng)采用。
電腦值班員技術(shù)
在隔河巖電站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實施過程中,在國內(nèi)首次提出了“電腦值班員”的概念,并且被采納實施。這是無人值班、關(guān)門電站最具有特色的功能之一。
通過考察和調(diào)研,結(jié)合我國水電廠的運行方式與當前電網(wǎng)結(jié)構(gòu),我們初步提出了安全穩(wěn)定智能控制和智能電腦值班的概念、功能要求和實現(xiàn)方法,使水電廠在沒有現(xiàn)地值班人員的情況下,從保證主、輔設(shè)備安全角度出發(fā),由計算機監(jiān)控系統(tǒng)自動處理各類隨機異常情況和隱患,經(jīng)嚴格的條件判別和閉鎖,進行控制和調(diào)節(jié)。本功能好比一位經(jīng)驗豐富、責任感強而又不知疲憊的老值長時刻值守在現(xiàn)場,保證水電廠主、輔設(shè)備的安全,并盡可能運行在最佳工況。
自診斷與遠程維護技術(shù)
系統(tǒng)自診斷與自恢復功能是提高系統(tǒng)可靠性的重要措施。
H9000系統(tǒng)為分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng),具備完善的自診斷與自恢復功能,系統(tǒng)各設(shè)備不僅自檢,還可通過網(wǎng)絡(luò)進行互檢,形成系統(tǒng)檢測報告。診斷分硬件檢測和軟件檢測。硬件檢測包括CPU、內(nèi)存、I/0通道、電源、網(wǎng)絡(luò)、通訊接口等。軟件檢測包括軟件異常中斷、通信鏈路故障等。系統(tǒng)可將異常情況及時報警,并可對冗余的異常部件進行自動切換。
監(jiān)控系統(tǒng)具有遠方診斷及遠方維護功能。通過遠方診斷及維護系統(tǒng),可以實現(xiàn)遠方故障診斷及遠方系統(tǒng)維護。
轉(zhuǎn)貼于 H9000與創(chuàng)“一流水電廠”
通過與用戶的通力配合,目前采用H9000系統(tǒng)已經(jīng)很多,并且已許多投入AGC功能,特別是龍羊峽、東風、東江等幾個大型或特大型水電廠實現(xiàn)了AGC自動控制,白山、烏溪江和緊水灘先后實現(xiàn)梯級電站AGC,優(yōu)化運行,并已有白山、龍羊峽、緊水灘、烏溪江、東風以及東江等6個水電廠先后順利通過了國電公司“無人值班”(少人值守)和“一流水電廠”驗收。
東北白山梯級電站的“無人值班”(少人值守)計算機監(jiān)控系統(tǒng)工程規(guī)模宏大,性能指標卓越,在國內(nèi)首次實現(xiàn)了大型梯級水電站巨型機組的現(xiàn)地“無人值班”(少人值守)和遠方集中實時監(jiān)控運行,首次成功地采用了110公里超長距離的高速以太網(wǎng)通訊,標志著我國水電站計算機監(jiān)控技術(shù)進入高速網(wǎng)絡(luò)時代。監(jiān)控系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了廠內(nèi)AGC、梯級電站本地調(diào)頻,而且實現(xiàn)了梯級調(diào)度全廠負荷自動分配,實現(xiàn)了與東北電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的通訊,實現(xiàn)電網(wǎng)的統(tǒng)一調(diào)度、負荷的合理分配,使白山梯級電站監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)遠方負荷給定,由AGC實現(xiàn)了梯級電站的優(yōu)化控制。該項目于1999年3月通過國電公司組織的技術(shù)鑒定,受到東北電管局及國家電力公司鑒定小組有關(guān)專家、領(lǐng)導及白山電廠工程技術(shù)人員的高度評價,一致認為該系統(tǒng)在“遠方集中監(jiān)控總體技術(shù)方面居國內(nèi)領(lǐng)先水平,國際先進水平”,獲國電公司2000年度科技進步二等獎,于2000年通過國電公司“一流水電廠”驗收。
貴州東風水電廠AGC先后完成了與省調(diào)之間雙微波通道的SC1801規(guī)約通訊、廠內(nèi)及遠方AGC負荷分配功能、遠方負荷調(diào)節(jié)、遠方開停機、遠方給定全廠總負荷、遠方給定負荷曲線等功能,由電廠AGC完成機組的合和經(jīng)濟負荷的分配。2001年11月,貴州省調(diào)進一步修改了調(diào)度規(guī)程,較好地解決了無人值班條件下AGC對接地中性點問題的處理及機組的自動開、停問題,既保證了電網(wǎng)的安全性,又滿足了“無人值班”(少人值守)的要求,成為國內(nèi)第一個自動按調(diào)度負荷曲線運行、實現(xiàn)遠方自動開停機的電廠。由于有省調(diào)的大力支持和配合,東風電廠的AGC功能國內(nèi)最先進完善,得到國電公司領(lǐng)導的充分肯定和好評。
在2002年1月貴州東風水電廠“無人值班”(少人值守)驗收會上,國電公司有關(guān)領(lǐng)導和專家對該廠的自動化工作給予了極高的評價,認為該廠在AGC方面僅次于廣蓄,在沒有人工干預的情況下,實現(xiàn)了監(jiān)控系統(tǒng)按省調(diào)負荷曲線自動開停機和負荷調(diào)整,實時性好,對保證貴州系統(tǒng)“西電東送”電能質(zhì)量起到了非常積極的作用,受到了電網(wǎng)調(diào)度人員的歡迎和好評。
龍羊峽水電廠是西北電網(wǎng)第一調(diào)頻廠,裝機容量為4臺320MW機組,2001年3月在西北網(wǎng)調(diào)的大力支持和配合下,采用DNP3.0網(wǎng)絡(luò)通訊,實現(xiàn)網(wǎng)調(diào)遠方AGC。龍羊峽AGC由網(wǎng)調(diào)給出遠方開停機命令和實時功率設(shè)定值,遠方開停機命令和實時功率設(shè)定值通過數(shù)字通道傳送,成功地解決了大機組遠方平穩(wěn)開停機。
特別值得一提的是,浙江烏溪江水電廠自動化改造工作由于領(lǐng)導重視,電廠先后安排40余人參加了監(jiān)控系統(tǒng)培訓,較好地掌握了技術(shù),成為技術(shù)骨干,承擔了大部分系統(tǒng)的功能開發(fā)、設(shè)備現(xiàn)場安裝調(diào)試工作,在不到6個月的時間內(nèi)完成了全廠11臺機組共16套LCU的安裝調(diào)試工作,整個工程自1998年5月啟動到1999年5月省公司驗收,只經(jīng)歷了短短的一年的時間,創(chuàng)造了“烏溪江速度”。另外,1996年烏溪江擴建電站按“無人值班”(少人值守)設(shè)計,采用H9000系列計算機監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)了遠方監(jiān)控系統(tǒng)與機組發(fā)電同步投運,實現(xiàn)了遠方實時監(jiān)控和現(xiàn)地“無人值班”(少人值守),1998年進一步取消了夜間巡視,成為國內(nèi)第一個真正的關(guān)門電站,引起國家電力公司安運部有關(guān)領(lǐng)導的高度重視。
目前,仍有一批采用H9000系統(tǒng)的水電廠正在積極進行準備工作,我們將一如既往地秉承“服務(wù)和合作”的精神,做好支持配合工作,爭取使H9000的每一個用戶都能順利跨入“一流水電廠”的行列。
H9000系統(tǒng)的新進展與兼容性考慮
為了滿足用戶不斷增長的需求,滿足電力生產(chǎn)對控制系統(tǒng)的要求,我們在全面繼承H9000系統(tǒng)的開放性、友善性、標準化、通用化及面向?qū)ο蟮葍?yōu)點的基礎(chǔ)上,于2001年研制開發(fā)了H9000 V3.0系統(tǒng),進一步吸收了國內(nèi)外系統(tǒng)的先進經(jīng)驗和技術(shù),在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、WEB瀏覽、最新國際標準通訊規(guī)約庫及軟件包、集成開發(fā)工具軟件及高級應(yīng)用軟件等方面有較大改進,進一步提高了系統(tǒng)的可靠性和可維護性,在湖北隔河巖、福建高砂、天津大張莊、重慶江口等一系列工程中得到成功應(yīng)用。下面簡要介紹H9000 V3.0系統(tǒng)的技術(shù)特色。
新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
由于工業(yè)控制微機(簡稱IPC)結(jié)構(gòu)復雜,有機械旋轉(zhuǎn)部件如硬盤、風扇等,是LCU乃至監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性瓶頸。H9000 V3.0在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有較大改進,LCU采用了可編程控制器直接上以太網(wǎng)的方式,在控制主回路中取消了IPC,IPC僅作為現(xiàn)地的輔助控制人機聯(lián)系設(shè)備,系統(tǒng)正常運行時,IPC可以退出運行。由于控制主回路取消IPC,使LCU的可靠性大幅度提高,可以很好地滿足下一階段水電廠無人值班運行的要求。IPC也可由智能化液晶操作面板代替,可靠性可進一步提高。
在進行H9000 V3.0系統(tǒng)設(shè)計時,充分考慮了與H9000老系統(tǒng)的兼容性,可確保H9000的老系統(tǒng)平穩(wěn)升級到V3.0,并且新老系統(tǒng)可全兼容混合運行,因此老系統(tǒng)的升級改造提供了非常便利的途徑。
WEB瀏覽
由于因特網(wǎng)普遍采用瀏覽器等瘦客戶端軟件,系統(tǒng)的使用及維護十分方便,受到廣大用戶的歡迎。H9000 V3.0增加了WEB瀏覽功能,系統(tǒng)僅需增加配置WEB服務(wù)器,安裝woix WEB服務(wù)器端軟件。為了確保系統(tǒng)的安全性,可設(shè)硬件或軟件防火墻。同樣,WEB瀏覽功能充分考慮了與H9000系統(tǒng)原有圖形界面的兼容性,woix軟件可完全識別原H9000系統(tǒng)的*.dbin圖形文件,并且外觀效果與oix完全一致,實現(xiàn)了百分之百兼容。
H9000/Toolkit系統(tǒng)集成工具軟件
H9000 V3.0系統(tǒng)在原開發(fā)工具軟件的基礎(chǔ)上,進一步充實完善,不僅提供IPM交互圖形開發(fā)系統(tǒng)、DBgen數(shù)據(jù)庫開發(fā)系統(tǒng)、PDC綜合計算工具軟件、ControlLock控制閉鎖工具軟件、API接口等,而且新開發(fā)研制了DEtool數(shù)據(jù)工程軟件。特別是DEtool,將系統(tǒng)集成開發(fā)工作于一體,成為包括數(shù)據(jù)庫、語音、控制閉鎖等功能于一體的集成開發(fā)工具軟件,強化了系統(tǒng)集成與數(shù)據(jù)工程的可視化,并且具有學習指導性質(zhì),進一步提高了系統(tǒng)開發(fā)集成效率和質(zhì)量,也為設(shè)計部門和最終用戶提供了有效的系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)手段,受到廣大用戶的一致好評。
國際標準通訊規(guī)約
通過與ABB、Alstom等公司在三峽工程的合作,H9000 V3.0系統(tǒng)在通訊規(guī)約方面獲得進一步充實,不僅支持DL476-92、m4f、SC 1801、CDC 8890 Type II、CDT及Polling等傳統(tǒng)遠動規(guī)約,而且研制開發(fā)了IEC 870-5、DNP3.0、TASE-2規(guī)約通訊軟件,形成了較為完善的通訊軟件包。
高級應(yīng)用軟件
H9000 V3.0系統(tǒng)在AGC/AVC等高級應(yīng)用軟件方面有較大進展,實現(xiàn)了白山、烏溪江等梯級水電廠的聯(lián)合AGC,在東江等水電廠實現(xiàn)了AGC/AVC,在龍羊峽、烏江渡、東風等水電廠實現(xiàn)了調(diào)度遠方AGC,其中貴州東風水電廠在沒有人工干預的情況下,實現(xiàn)了電站監(jiān)控系統(tǒng)按省調(diào)負荷曲線自動開停機和負荷調(diào)整,實時性好,對保證貴州系統(tǒng)“西電東送”電能質(zhì)量起到了重要作用。在更多的水電廠實現(xiàn)了電站AGC功能。
Simulog培訓仿真軟件
在操作員培訓仿真方面,分析研究了水電廠復雜的生產(chǎn)過程,完善和充實水電廠生產(chǎn)過程仿真的總體模型,增加了連續(xù)系統(tǒng)仿真、非線性系統(tǒng)仿真及處理等功能,建立和完善處理上述復雜系統(tǒng)的數(shù)學模型和Simulog語言,并開發(fā)了相關(guān)的編譯器和仿真器軟件,結(jié)合H9000系統(tǒng)原有功能,OTS2000培訓仿真系統(tǒng)已經(jīng)可以初步應(yīng)用于分解和描述比較復雜的連續(xù)非線性過程控制系統(tǒng)。
綜上所述,H9000 V3.0在確保技術(shù)進步和功能擴充的同時,將新老系統(tǒng)的兼容性放在一個十分重要的位置。新老系統(tǒng)兼容,也就是說H9000系統(tǒng)的V3.0版可以與V2.0版本混合運行,確保老用戶系統(tǒng)升級的便利實施,簡化過渡期的施工方案,可以很好地避免由于產(chǎn)品升級而將系統(tǒng)硬件和軟件全部推倒重來的做法,保護用戶的投資。
結(jié)束語
過去的20年,我國的水電廠計算機監(jiān)控技術(shù)從無到有、從“景上添花”的“花架子”到現(xiàn)代化生產(chǎn)運行管理和實現(xiàn)“無人值班”(少人值守)必不可少的重要裝備,無不凝聚了我國水電行業(yè)主管領(lǐng)導部門、科研、規(guī)劃設(shè)計、生產(chǎn)運行等部門幾代人的智慧、抱負和辛勤勞動。
過去的20年,也是H9000系統(tǒng)孕育、誕生、成長、逐步發(fā)展壯大取得了輝煌業(yè)績的20年,成為我國水電自動化領(lǐng)域一顆璀璨的明珠,為我國水電廠自動化技術(shù)的進步和創(chuàng)“一流水電廠”工作做出了應(yīng)有的貢獻。在這里,我們再次感謝有關(guān)領(lǐng)導、廣大用戶對我們的支持和信任。我們將戒驕戒躁,密切注意中國進入WTO后國外公司對我國水電自動化市場的沖擊和挑戰(zhàn),嚴格執(zhí)行ISO-9001質(zhì)量保證體系,貫徹質(zhì)量方針,永遠以用戶的需求作為我們的第一需要,不斷跟蹤國際技術(shù)的發(fā)展與進步,開發(fā)更多更好的產(chǎn)品,以更高的技術(shù)質(zhì)量水準,為廣大的水利水電用戶服務(wù),為水電廠真正實現(xiàn)無人值班、關(guān)門運行、創(chuàng)國際一流做出應(yīng)有的貢獻。
[參考文獻]
王德寬:“從H9000談水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)國產(chǎn)化問題”,《水電廠自動化》,1998年,第3期。
王德寬等:“H9000分布開放式水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)”,《水利水電技術(shù)》,1996年,第5期。
王德寬等:“水電廠計算機培訓仿真技術(shù)的設(shè)想與初步研究”,《水電廠自動化》,2000年,第3期。
王德寬:“水電廠綜合自動化與“無人值班”(少人值守)”,《面向21世紀電力科學技術(shù)講座》,2000年10月,中國電力出版社。
H9000 and Comprehensive Automation of Hydropower Plants
Abstract:This paper first briefly reviews comprehensive automation in different stages in last decade. Then introduces the related R&D of H9000 system for “un-attendant” hydropower plants. The application of H9000 system to “un-attendant” hydropower plants and its AGC are also discussed.Some key features of new developed H9000 V3.0 and compatibility consideration are presented at the end of the paper.
關(guān)鍵詞:勵磁系統(tǒng);改造;方法
中圖分類號:TM76 文獻標識碼:A
1 勵磁系統(tǒng)概述
某電廠勵磁系統(tǒng)以前采用直流勵磁機它勵勵磁的方式。直流勵磁系統(tǒng)的運行方式已經(jīng)有近30年的歷史,設(shè)備比較遲鈍,機器檢修和維護的工作量也很大。直流勵磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)器選用湖北黃岡電工技術(shù)研究所的LT-04晶體管開關(guān)式勵磁調(diào)節(jié)器,這種調(diào)節(jié)器早在1989年就開始使用,設(shè)備的各個零件都已老化,故障幾率也一年比一年多,檢修和維護的工作量比較大,而且原配件在市場上很難買到。直流勵磁系統(tǒng)的電壓增加速度慢,電壓反應(yīng)時間長,很難達到現(xiàn)代電網(wǎng)發(fā)展對水電廠設(shè)備的要求。進入21世紀以來,人們經(jīng)過充分的技術(shù)可行性論證后,研究出對勵磁系統(tǒng)進行改造的方法。
2 勵磁系統(tǒng)改造方法
2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改造
對勵磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本框架進行定型,通過統(tǒng)計確定勵磁系統(tǒng)的開入、開出以及監(jiān)控等和其它系統(tǒng)的連接,統(tǒng)計各盤柜、機器的數(shù)量、大小尺寸、顏色等。本著科學、擇優(yōu)和信用的原則,堅持安全、適用、經(jīng)濟的機器選擇標準來進行對勵磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改造。通過仔細認真的調(diào)查和研究之后,我們發(fā)現(xiàn)靜止式的勵磁系統(tǒng)在國內(nèi)水電廠勵磁系統(tǒng)中具有先進的技術(shù)水平,在國內(nèi)外的水電廠中應(yīng)用靜止式勵磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改造成功的范例有很多,是21世紀以來勵磁系統(tǒng)改造領(lǐng)域的先進典型。
2.2 系統(tǒng)改造前的準備方法
初步的系統(tǒng)改造設(shè)計確定之后,應(yīng)在第一時間進行有關(guān)技術(shù)資料的整理工作,組織相關(guān)的專業(yè)技術(shù)人員對舊的勵磁系統(tǒng)進行熟悉和清查。按照實際的具體情況提出現(xiàn)場的施工方案、系統(tǒng)改造的技術(shù)措施、施工安全管理措施以及系統(tǒng)改造的質(zhì)量控制方法。檢查落實系統(tǒng)改造所使用的各種類型電纜的具體情況,對舊勵磁系統(tǒng)和有聯(lián)系的相關(guān)機器設(shè)備進行二次清查。做好標記工作,確定系統(tǒng)改造各個部分的設(shè)備安裝具置,清理系統(tǒng)安裝的通道,對于能夠先撤銷的在裝機器及時進行拆除,為新的設(shè)備安裝做好準備工作。
2.3 對改造系統(tǒng)設(shè)備的安裝調(diào)試
改造系統(tǒng)的設(shè)備出廠前技術(shù)人員應(yīng)對要接收的設(shè)備進行出廠驗收。設(shè)備到位之后,相關(guān)工作人員對設(shè)備進行開箱檢查和驗收,驗收完成后開始著手對直流式勵磁系統(tǒng)進行改造,再對新進的設(shè)備進行安裝調(diào)試工作。改造后的勵磁系統(tǒng)應(yīng)該能夠完全滿足系統(tǒng)運行的需要,比以前的直流式勵磁系統(tǒng)的各項功能都有很大的提升,最大程度的滿足現(xiàn)代化水電廠無人操作、高自動化發(fā)展的要求。
3 改造后勵磁系統(tǒng)的配置
3.1 改造后勵磁系統(tǒng)的參數(shù)和特性
改造后勵磁系統(tǒng)的主要參數(shù)和特性如下:空載勵磁系統(tǒng)額定電壓為116V,空載勵磁系統(tǒng)額定電流為580A;負載勵磁系統(tǒng)額定電壓為269V,負載勵磁系統(tǒng)額定電流為1150A;勵磁系統(tǒng)電壓互感器變比為10kV/100V,系統(tǒng)電流互感器變比為4000/5A;系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)精度大于0.5%,系統(tǒng)的電流調(diào)節(jié)系數(shù)穩(wěn)定范圍在15%之內(nèi);系統(tǒng)設(shè)備通道的調(diào)節(jié)范圍為10%~110%;勵磁系統(tǒng)的模擬設(shè)備通道調(diào)節(jié)范圍為70%~110%。
3.2 改造后勵磁系統(tǒng)的主要設(shè)備
改造后勵磁系統(tǒng)的主要設(shè)備包括變壓器、開關(guān)、可控硅整流柜、滅磁過壓保護裝置、勵磁調(diào)節(jié)器以及監(jiān)控系統(tǒng)的接口等。勵磁變壓器是戶內(nèi)式三相樹脂絕緣干式變壓器,其冷卻方法是自然冷卻。勵磁變壓器包含溫控和溫顯設(shè)備,變壓器的每個線圈中都有測溫器件,可以進行溫度檢測和超溫報警??煽毓枵鞴褚肓酥悄芸刂葡到y(tǒng),其操作和動態(tài)監(jiān)視都實現(xiàn)了自動化,各個橋的交、直流端都安裝了刀開關(guān),并且每個可控硅整流柜都設(shè)置了脈沖投切開關(guān),當一個分路退出時,另外的分路就能夠繼續(xù)運行,提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。滅磁過壓保護裝置中的開關(guān)選擇是磁場斷路器,當正常停機時會逆變滅磁,但是,當由于事故停機時會在跳滅磁的同時,吸收磁場能量,進而迅速滅磁,保證系統(tǒng)的安全。勵磁調(diào)節(jié)器的三個通道分別通過兩條外部總線連接,通道之間的信息交換和不同類型開關(guān)量的輸入輸出一般都通過總線總線來實現(xiàn)。勵磁調(diào)節(jié)器是按照發(fā)電機的電壓偏差進行自動勵磁調(diào)節(jié)的,它可以直接在現(xiàn)場或間接向中控室發(fā)出信號,達到控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作的作用。勵磁系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)接口形式很靈活,接口的最重要部件是可編程數(shù)字設(shè)備,即可以是普通的繼電器形式,也可以是通訊的形式,甚至還可以是組網(wǎng)的形式接入勵磁監(jiān)控系統(tǒng)。
4 改造方法經(jīng)驗總結(jié)
在對勵磁系統(tǒng)進行改造時,要認真做好改造前的準備工作,明確系統(tǒng)改造后達到的目標,選擇設(shè)備時向廠家提出具體要求并細化技術(shù)協(xié)議內(nèi)容,為改造過程提供目標的明確和章法。依照系統(tǒng)改造現(xiàn)場具體實際情況確定系統(tǒng)設(shè)備的數(shù)量、大小、顏色,熟知系統(tǒng)變壓器的安裝施工情況,合理確定其安裝位置,依照設(shè)備廠家提供的數(shù)據(jù),結(jié)合施工現(xiàn)場的實際情況繪制電纜線路圖,依照線路圖檢查要用到的電纜編制,進行各個系統(tǒng)清查并做好標記工作,為現(xiàn)場改造施工工作做好前期準備。對系統(tǒng)進行調(diào)試時,應(yīng)先派技術(shù)人員去設(shè)備生產(chǎn)廠家進行專業(yè)的技術(shù)培訓,熟悉新的設(shè)備系統(tǒng),掌握其必要的運行、檢修和維護等,進行二次技能開發(fā)。制定具體、詳細可行的現(xiàn)場施工方案、系統(tǒng)改造技術(shù)措施、施工安全管理措施以及系統(tǒng)改造的質(zhì)量控制方法,依據(jù)具體實際情況合理安排改造工作計劃。新的機器到現(xiàn)場并驗收后便可以開始實施現(xiàn)場安裝工作。
結(jié)語
改造后的勵磁系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和控制非常方便、信息處理的時間減少、運行過程的穩(wěn)定性在很大程度上得到提高,與直流式勵磁系統(tǒng)相比較提高了自動化水平,也提高了工作人員的勞動生產(chǎn)率,與水電廠無人操作的發(fā)展要求相適應(yīng),達到對水電廠發(fā)電機運行的最高控制,為水電廠帶來了很高的社會效益和經(jīng)濟效益,值得推廣和應(yīng)用。
參考文獻