水電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)試第3o卷第3期2009年8月水電廠自動化HydropowerPlantAutomationVo1.3ONo.3Aug.2009水電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)試程國清(國網(wǎng)電力科學(xué)研究院/南京南瑞集團(tuán)公司,江蘇省南京市210003)摘要:文中針對計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在新建的大多數(shù)水電站中是必不可少的工程項目,介紹了水電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)基本組成和功能,詳細(xì)闡述了計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在施工現(xiàn)場的調(diào)試過程和調(diào)試項目,包括了回路的檢查,設(shè)備的通電,功能的測試,無水試驗,同期試驗,有水試驗,72h試運(yùn)行試驗等,總結(jié)了在調(diào)試過程中需要注意的問題以及對現(xiàn)場調(diào)試人員的技術(shù)要求.關(guān)鍵詞:水電機(jī)組;電站;計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng);上位機(jī);LCU;調(diào)試0引言隨著計算機(jī)控制技術(shù)日益成熟,計算機(jī)控制設(shè)備和自動化元器件價格的下降,越來越多的水電站開始采用計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng).水電站實行計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)后,一般取消了常規(guī)控制系統(tǒng),提高了水電站的自動化程度和經(jīng)濟(jì)效益,增加其運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性.因此在水電站監(jiān)控系統(tǒng)改造和實施過程中,若計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)試能夠順利進(jìn)行,可大大縮短電站的調(diào)試時間,對于安裝調(diào)試,按時或提前完成交付有著重要意義.1計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組成及功能計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)作為現(xiàn)代化水電站(廠)必不可少的部分之一,它的配置也隨著水電站的容量大小而多種多樣,其硬件設(shè)備主要有工作站,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,PC機(jī),工控機(jī),PLC,自動化元件等組成.計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用開放式分層分布系統(tǒng),全分布數(shù)據(jù)庫.系統(tǒng)按照功能而言,可分為上位機(jī)和下位機(jī)(LCU),它們之間主要通過總線型,星型或環(huán)網(wǎng)等方式連接在一起,構(gòu)成總線型拓?fù)?星型拓?fù)浠颦h(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),下位機(jī)與所監(jiān)控的設(shè)備通過I/O接口和通信等方式連接.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的伸展性和擴(kuò)充性能很好地滿足水電站的靈活需求和兼容,擴(kuò)展.一般計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要功能包括數(shù)據(jù)采集和處理,實時控制和調(diào)整,安全運(yùn)行監(jiān)視和運(yùn)行指導(dǎo).上位機(jī)一般也把它稱作為廠(站)級控制系統(tǒng),它的主要設(shè)備有供電系統(tǒng)設(shè)備,GPS對時設(shè)備,網(wǎng)收稿日期:2009—02—18.絡(luò)設(shè)備,計算機(jī)設(shè)備,工作站,打印設(shè)備等.主機(jī)工作站,歷史工作站和操作員工作站采用合用或分開設(shè)置,雙機(jī)冗余配置,具備自動切換功能和時鐘同步系統(tǒng).上位機(jī)主要擔(dān)負(fù)全廠設(shè)備的監(jiān)控,自動發(fā)電控制(AGC),自動電壓控制(AVc),事故分析處理,趨勢分析處理,數(shù)據(jù)綜合處理,各種報表的召喚和定時打印記錄以及與現(xiàn)地級各LCU的通信,人機(jī)接口等功能.與大壩監(jiān)測,水情,廠內(nèi)MIS系統(tǒng)和遠(yuǎn)程瀏覽Web等的通信.上位機(jī)工程師工作站主要作為監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)以及系統(tǒng)軟件開發(fā),編制修改應(yīng)用軟件,培訓(xùn)電站運(yùn)行人員和管理人員,運(yùn)行培訓(xùn)仿真.下位機(jī)也稱作為現(xiàn)地級控制單元(LCU),現(xiàn)地控制單元為電站監(jiān)控系統(tǒng)全分布式結(jié)構(gòu)中的智能控制設(shè)備,由它實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)與電站設(shè)備的接口,完成監(jiān)控系統(tǒng)對電站設(shè)備的監(jiān)控.它可以作為所屬設(shè)備的獨(dú)立監(jiān)控裝置運(yùn)行,當(dāng)現(xiàn)地控制單元與主控級失去聯(lián)系時,由它獨(dú)立完成對所屬設(shè)備的監(jiān)控,包括在現(xiàn)地由操作人員實行的監(jiān)控及由現(xiàn)地控制單元對設(shè)備的自動監(jiān)控.它的主要設(shè)備有PLC,工控機(jī),觸摸屏,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,變送器,繼電器等自動化元器件.主要負(fù)責(zé)機(jī)組開/停機(jī)順控,數(shù)據(jù)采集及處理,開關(guān)站,公用設(shè)備的控制,安全運(yùn)行監(jiān)視,事件順序檢測和發(fā)送,現(xiàn)地操作與監(jiān)視,機(jī)組的自動準(zhǔn)同期并網(wǎng),與廠級計算機(jī)的通信,將LCU采集到的數(shù)據(jù)及時準(zhǔn)確地傳送到主控級工作站中,同時接收主控級工作站發(fā)來的控制命令,并將執(zhí)行過程和結(jié)果及時回送主控級.——O——水電廠自動化2計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)試過程和調(diào)試項目水電站(廠)計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)試通常都在電站相關(guān)設(shè)備安裝就位后進(jìn)行.在調(diào)試前要對非本次調(diào)試的設(shè)備做好充分的安全措施.調(diào)試過程中要嚴(yán)格執(zhí)行安全操作規(guī)程,確保調(diào)試不影響其他運(yùn)行設(shè)備的正常安全運(yùn)行,保證正在安裝或檢修的設(shè)備和工作人員的安全.2.1檢查回路根據(jù)水電站(廠)計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的圖紙,資料和設(shè)計院的圖紙仔細(xì)檢查監(jiān)控系統(tǒng)的內(nèi)部接線和外部I/0信號接線.外部I/O接線應(yīng)檢查到采集設(shè)備的接口端子上,確認(rèn)接線無誤且牢固可靠.各個監(jiān)控和被監(jiān)控設(shè)備各部分連接應(yīng)無松動.各類傳感器,變送器,智能儀器儀表接線的校驗正確.確認(rèn)外接電源電壓等級正確,三相電源相序正確,單相電源火線和零線未顛倒.接地點(diǎn)應(yīng)可靠接地,防止因接線錯誤而損壞設(shè)備.電源回路,二次回路絕緣電阻,接地電阻符合規(guī)程和系統(tǒng)的技術(shù)要求.2.2設(shè)備通電逐項,分步對各設(shè)備進(jìn)行通電檢查和啟動設(shè)備.檢查電源回路工作是否正常,檢查設(shè)備的運(yùn)行工況,確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)配置是否正確,核實各應(yīng)用軟件的工作是否正常.等系統(tǒng)設(shè)備啟動完成后,運(yùn)行系統(tǒng)的檢查和診斷程序,檢查整個系統(tǒng)的工作情況.2.3考機(jī)試驗將監(jiān)控系統(tǒng)連續(xù)不問斷地進(jìn)行全面考機(jī),根據(jù)系統(tǒng)的技術(shù)協(xié)議要求確定考機(jī)時間,一般為72h連續(xù)不問斷.在這個過程中安排專業(yè)人員運(yùn)行值守,注意各機(jī)組,開關(guān),輔機(jī),公用,自動化元器件等設(shè)備有關(guān)溫度,工作情況,運(yùn)行狀態(tài)等.通常這個試驗安排在系統(tǒng)其他調(diào)試完成后與水輪發(fā)電機(jī)的72h試運(yùn)行相結(jié)合,更能考驗監(jiān)控系統(tǒng)各項功能.2.4功能檢查和調(diào)試核查上位機(jī)的監(jiān)控測點(diǎn),畫面,運(yùn)行報表,歷史記錄,事件記錄,操作記錄,打印,時鐘同步,控制流程,語音報警,操作票功能,數(shù)據(jù)庫定義,AGC,AVC控制參數(shù)和邊界條件,對外通信數(shù)據(jù).確認(rèn)各現(xiàn)地級計算機(jī)的I/O定義,順控及自動倒換流程,各項操作流程及防誤閉鎖條件等應(yīng)用程序是否滿足設(shè)計和本電站的實際需求.2.5I/O(輸入/輸出)接口的調(diào)試對每個LCU均依據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)信號接線原理圖一]0一按回路對輸入,輸出接口做相應(yīng)的調(diào)試.開入量/開出量(DI/DO)的調(diào)試:根據(jù)測點(diǎn)定義,依次在每一開入點(diǎn)電纜對側(cè)(設(shè)備側(cè))以短接/開路的方式模擬實際輸入信號產(chǎn)生信號變位,觀察現(xiàn)地LCU與上位機(jī)的顯示與登錄等應(yīng)正確.監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出命令,各開出量應(yīng)有可靠信號輸出,對應(yīng)的接口應(yīng)有正確的信號變位或?qū)?yīng)繼電器應(yīng)正確動作.信號定義,信號名稱,信號地址應(yīng)正確.事件順序記錄應(yīng)準(zhǔn)確,并有正確的時間定標(biāo).模擬量的輸入調(diào)試:檢查并確認(rèn)接至LCU模擬量輸入端子的信號電纜屏蔽層已可靠接地.對所有模擬量輸入點(diǎn),按要求在相應(yīng)變送器的輸入端加模擬信號,從最小到最大量程之間取不同的幾點(diǎn)進(jìn)行測試,檢查測量計算是否正確,系統(tǒng)的測量誤差應(yīng)符合規(guī)程及產(chǎn)品的技術(shù)要求.檢查LCU和上位機(jī)的顯示與登錄等應(yīng)正確.模擬量的輸出調(diào)試:水電站的模擬量的輸出一般是提供給調(diào)速器和勵磁裝置的控制調(diào)節(jié)和反饋監(jiān)視用,有些調(diào)速器和勵磁裝置沒有設(shè)置模擬量的輸入控制,因此監(jiān)控系統(tǒng)模擬量的輸出檢查測試根據(jù)系統(tǒng)的配置進(jìn)行,從監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的模出命令,根據(jù)信號的形式采用相應(yīng)的檢測設(shè)備如示波器進(jìn)行檢測..溫度量輸入回路調(diào)試:檢查并確認(rèn)接至LCU溫度量輸入端子的信號電纜屏蔽層已可靠接地.在溫度量輸入電纜的對象端加入模擬溫度信號,檢查LCU和上位機(jī)的顯示與登錄等應(yīng)正確.注意三線制電阻的電纜芯次序,如是兩線制電阻則應(yīng)計算其軟件補(bǔ)償值.脈沖量的輸入調(diào)試:脈沖量用于電度的量度,按要求以短路/開路的方式產(chǎn)生模擬的電度脈沖信號,檢查監(jiān)控系統(tǒng)的接收情況,即在LCU及上位機(jī)上脈沖電度量計數(shù)應(yīng)當(dāng)正確,根據(jù)電度表的技術(shù)參數(shù)整定計算公式.檢查測量誤差應(yīng)符合規(guī)程及產(chǎn)品的技術(shù)要求.2.6單點(diǎn)聯(lián)動試驗單點(diǎn)聯(lián)動試驗在調(diào)試過程中工作量非常大,牽涉的外部因素較多,但必須認(rèn)真仔細(xì)地做好每一點(diǎn)的聯(lián)動試驗.從電站中控室的操作員工作站單點(diǎn)發(fā)出指令與現(xiàn)地設(shè)備聯(lián)動,檢查各設(shè)備的動作情況及反饋信號的正確性.對CT,PT,模擬量回路均從源端輸人信號做定性分析.?計算機(jī)監(jiān)控?程國清水電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)試對于機(jī)組控制LCU單元:機(jī)組的輔助設(shè)備控制,如機(jī)組潤滑油泵,高壓頂起油泵,調(diào)速器油泵,漏油泵,發(fā)電機(jī)冷卻風(fēng)機(jī),發(fā)電機(jī)機(jī)械制動,電動閥門,發(fā)電機(jī)開關(guān)等的控制;機(jī)組的各種信號,如機(jī)組的電流,電壓,頻率,溫度,潤滑油流量,設(shè)備動作位置等信號;機(jī)組保護(hù)系統(tǒng).公用設(shè)備控制LCU單元:直流系統(tǒng),廠用電系統(tǒng),滲漏排水泵,檢修排水泵,空壓機(jī),攔污柵差壓及上下游水位系統(tǒng)等.開關(guān)站設(shè)備控制LCU單元:開關(guān)站內(nèi)所有斷路器,隔離刀,接地刀,CT信號,PT信號,線路保護(hù)系統(tǒng)等.2.7同期模擬試驗同期調(diào)試在監(jiān)控系統(tǒng)中占有舉足輕重地位,同期失誤將會給機(jī)組和電站造成不可挽回的巨大損失.調(diào)試時使用工頻信號發(fā)生器或保護(hù)測試儀和自耦調(diào)壓器分別產(chǎn)生兩路100V工頻信號接入同期裝置,模擬機(jī)組側(cè)PT電壓和系統(tǒng)側(cè)PT電壓.做好安全措施,啟動同期,調(diào)節(jié)工頻信號發(fā)生器輸出信號的幅值和頻率,觀察同期裝置的各項輸出應(yīng)正確,并確定同期PT的極性應(yīng)正確.根據(jù)電廠人員提供的斷路器實測動作時間來設(shè)定導(dǎo)前時間等各項參數(shù).同期裝置應(yīng)能準(zhǔn)確判斷和測量系統(tǒng)側(cè)電壓,機(jī)組側(cè)電壓,準(zhǔn)確捕捉同期點(diǎn).2.8靜態(tài)試驗/無水試驗完成單點(diǎn)聯(lián)動試驗后即可進(jìn)入靜態(tài)試驗,即順控流程試驗階段.對每一段流程都必須與現(xiàn)地設(shè)備做完整的流程試驗,發(fā)現(xiàn)不能滿足被控設(shè)備的流程應(yīng)及時與設(shè)計單位溝通和修改.分別從上位機(jī)及LCU當(dāng)?shù)厝藱C(jī)接口啟動各控制流程.機(jī)組LCU主要流程是機(jī)組的自動開/停機(jī)順控流程,運(yùn)行監(jiān)視流程,緊急停機(jī)流程,事故停機(jī)流程.模擬試驗時因機(jī)組在靜態(tài),按流程需要用信號發(fā)生器模擬機(jī)組轉(zhuǎn)速機(jī)組電壓及有關(guān)開入等反饋信息,以檢查流程進(jìn)展情況.檢查順控流程,各種限時等整定值及報警,登錄的正確性,若有錯誤則予以改正.試驗還應(yīng)包括各種控制受阻時的流程退出,報警,登錄正確性的檢查.試驗項目主要有停機(jī)至空轉(zhuǎn),空轉(zhuǎn)至發(fā)電并網(wǎng),發(fā)電并網(wǎng)至空轉(zhuǎn),空轉(zhuǎn)至停機(jī),緊急停機(jī),事故停機(jī)流程.開關(guān)站LCU主要流程是斷路器,接地刀,隔離刀的閉鎖操作程序.公用設(shè)備LCU靜態(tài)試驗有水泵的自動運(yùn)行,廠用電備用自投,閘門的升降等.2.9通信調(diào)試主要根據(jù)設(shè)計的配置情況進(jìn)行調(diào)試,水電站的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通信調(diào)試包含廠內(nèi)和調(diào)度通信,廠內(nèi)通信主要是與調(diào)速機(jī)系統(tǒng),勵磁系統(tǒng),保護(hù)系統(tǒng),輔機(jī)系統(tǒng),閘門系統(tǒng),直流系統(tǒng),模擬屏,計量系統(tǒng),五防系統(tǒng)等通信.調(diào)度通信調(diào)試主要與各個水電站的上級調(diào)度單位的通信調(diào)試.2.10動態(tài)試驗/有水試驗機(jī)組動態(tài)試驗與監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)系十分密切,在機(jī)組動態(tài)前監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)完成單點(diǎn)聯(lián)動試驗,靜態(tài)順控流程試驗,即靜態(tài)調(diào)試完畢且滿足要求,當(dāng)機(jī)組具備動態(tài)試驗的一切條件,就可以開始進(jìn)行機(jī)組動態(tài)調(diào)試試驗.主要包括了充水試驗,首次開停機(jī)試驗,過速試驗,自動開停機(jī)試驗,升流試驗,升壓試驗.充水試驗:監(jiān)視并調(diào)整各水位反饋信號,各水位測量值符合技術(shù)要求.首次開停機(jī)試驗:首次開停機(jī)試驗為手動開停機(jī),監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)密切注意各部分的軸瓦溫度,潤滑油溫度,振動擺度等.機(jī)組過速試驗:監(jiān)控系統(tǒng)置檢修狀態(tài),監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)密切注意過速記錄,振動擺度,各部瓦溫,油溫等.試驗完成后應(yīng)及時打印過速接點(diǎn)動作的時間記錄.自動開停機(jī)試驗:自動開停機(jī)試驗主要檢查監(jiān)控系統(tǒng)開停機(jī)的正確性與可靠性,檢查監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備及自動化元件的工作性能.試驗時記錄流程開始到完成的時間.自動開停機(jī)分別在下位機(jī)和上位機(jī)進(jìn)行,并。