大化水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)改進完善

1、大化水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的改進與完善黃國明俸梅楊國獻<廣西大化水力發(fā)電總廠廣西大化530800）1刖言大化電廠設(shè)備控制系統(tǒng)改造前的采用的是晶體管邏輯選線控制系統(tǒng)和機組現(xiàn)地 的可編程控制器系統(tǒng)，信號滯后模糊、設(shè)備老化故障率高、系統(tǒng)繁瑣復雜，已遠遠不 能滿足大化電廠“無人值班 < 少人值守）”、創(chuàng)一流企業(yè)的需要。98年 12月，桂冠公司 主持招標并確定了由南瑞集團公司負責大化電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)升級改造項目，經(jīng)過 一年多的安裝調(diào)試和試運行，于2001年8月通過驗收?？⒐ず?，如何使監(jiān)控系統(tǒng)更好地 服務(wù)大化電廠生產(chǎn)管理和發(fā)電運行的具體需要，給我廠留下了很多實質(zhì)和富有挑戰(zhàn)性 的問題，也給監(jiān)控維

2、護人員創(chuàng)造了鍛煉和提高的機會。2監(jiān)控系統(tǒng)介紹大化電廠監(jiān)控系統(tǒng)如下圖所示：廣西大化水力發(fā)電廠集控中心監(jiān)控系貓構(gòu)圖2. 1硬件2.盟仁1上位機主要設(shè)備包括四臺美國DE（公司64位Alpha型計算機:其中兩臺作為廠級計算機主-j-一坤聊 Emi Emr表打印級功能應(yīng)用并互為KM員0 FUM四臺ICS工控機中兩臺作為通訊服務(wù)器臺為項目帀工作站臺為培訓丁作站。另lUB臺通信網(wǎng)關(guān)鐘同步:。軻2.幾和一臺歷史數(shù)據(jù)站閘門IM1RU lkYA UKSJ-500現(xiàn)地匚單元rsai son E>U aILCU單元采用GPS!星同步時鐘系統(tǒng)，用于監(jiān)控系統(tǒng)的時,，四個機組般忠CU單元,PLCCU單元型微機監(jiān)控裝置

3、;沁 IHLDLCU單元,個公用P1X944首Sdicoi 蒯HJCHIIkVA UPS umODiCOn iLCUCPu采啊液LCU單元的當?shù)厝藱C晶顯示一體化工控機，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的分層布置，同時也作為接口。一旦LCU單元與上位機系統(tǒng)的通訊中斷，LCU單元可以獨立運行，操作人員仍可 在當?shù)豅CU實現(xiàn)對被監(jiān)控對象的全部操作。每臺機組LCU單元設(shè)置一臺UPS不間斷電源，由本機旁動力盤母線進線開關(guān)前的 400VI、U段提供交流電源。22軟件大化電廠上位機、LCI單元采用的是基于UNIX的SSJ-3000: NARI ACCess歷史站采用基于 WINDOWS 的SQLServer 7.0 和 VC

4、+23功能系統(tǒng)主要功能如下:. 數(shù)據(jù)采集與處理. 運行監(jiān)視和事件報警. 生產(chǎn)過程中的控制操作. 數(shù)據(jù)記錄自動存檔. 趨勢分析. 閘門控制. 安全閉鎖. 歷史數(shù)據(jù)查詢. 自動電壓控制 （AVC>. 自動發(fā)電控制 <AGC）. 統(tǒng)計記錄和自動制表打印. 人機接口: 根據(jù)登錄權(quán)限進行人機對話. 通訊 : 與監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)外設(shè)備聯(lián)網(wǎng). 實時在線自診斷和冗余切換管理. 事故追憶和召喚打印. 有功和無功的實時控制和調(diào)節(jié). 事故處理指導. 系統(tǒng)時鐘同步3 監(jiān)控系統(tǒng)的完善 我廠監(jiān)控系統(tǒng)從全部投運至今已有兩年整，經(jīng)過不斷修正完善，已基本進入了穩(wěn) 定運行狀態(tài)?，F(xiàn)將我廠在逐漸完善過程中所做的一些重要的改進完

5、善工作進行總結(jié)匯 報，希望能對大家有所幫助。31 系統(tǒng)硬件的完善完成了監(jiān)控與 MIS系統(tǒng)的通訊，監(jiān)控系統(tǒng)中的一些數(shù)據(jù)應(yīng)用到 MIS系統(tǒng)，使監(jiān)控 功能得到開發(fā)、延伸和完善。另外與中調(diào)的通訊也得到了改善，原與中調(diào)的18 0 1 通訊現(xiàn)改為計算機通訊。32 上位機的完善321 數(shù)據(jù)庫的完善監(jiān)控系統(tǒng)剛投運就發(fā)出大量真假的故障信息和故障光字，其中如機組冷卻水切換 過程中的冷卻水瞬時中斷、機組因為大量用油引起瞬時油壓力過低、受干擾而導致測 溫值跳變、微機調(diào)速器因為干擾而發(fā)出的瞬時測頻故障、主變冷卻系統(tǒng)油流繼電器瞬 間抖動等等，這些都是設(shè)備運行過程中必然出現(xiàn)或極其短暫的、難以消除的特殊瞬 態(tài)，但計算機監(jiān)控系

6、統(tǒng)無法分別瞬態(tài)和真正的故障，捕捉到此瞬態(tài)后即發(fā)出設(shè)備故障 信息，既誤導我們對設(shè)備狀態(tài)的正確判斷，也給處理故障的上位機造成頻繁死機。針 對這些實際因素，我們采取解決/完善措施：在監(jiān)控NARIacc數(shù)據(jù)庫中沒有專用的過濾 和延時作用的功能塊情況下，通過在數(shù)據(jù)庫中用高級語言來編寫簡單程序來實現(xiàn)了這 種功能，對數(shù)據(jù)庫中很多信號都做了過濾和延時處理。對現(xiàn)地單元的PLC事件上送數(shù)據(jù)的改進與完善。改進前 PLC控制過程中的重要信息都是采用事件的形式上報到上位機，上位機可用于顯示和存盤，但寫不入數(shù)據(jù)庫 中，所以這些事件無法用于數(shù)據(jù)庫中的高級功能，如：報語音、推光字、日報表，也 不能用于上位機的各種順序控制程序

7、中。解決 /完善措施：匯總PLC程序中的各種控制 過程中的重要上報信息、數(shù)字開出量等，并以內(nèi)部測點的方式送到上位機數(shù)據(jù)庫，以 實現(xiàn)上送數(shù)據(jù)應(yīng)用于高級功能。322 畫面的完善 畫面的正確顯示除了與數(shù)據(jù)庫息息相關(guān)，還與現(xiàn)場密切相連。每次有變動，我們都要 在畫面上對鏈接、顏色、量程等做相應(yīng)的修改，便于信息查詢和操作簡練，并通過顏 色正確顯示設(shè)備的實時狀態(tài)和參數(shù)等。另外，還根據(jù)實際需要增加新的畫面，方便運 行監(jiān)視。323 AGC 與 AVC 的改進完善自動發(fā)電控制AGC和自動電壓控制AVC是監(jiān)控系統(tǒng)高級應(yīng)用功能，采用AGC/ AVCg制可以滿足系統(tǒng)及用戶對安全發(fā)電、自動控制、快速反應(yīng)的要求，實時調(diào)整保

8、 持機組運行在最優(yōu)工況。改造以前的 AGC/AVC以前曾有如功率測量故障時會引起負荷 誤調(diào)節(jié)、工控機通信故障或重啟會引起的負荷波動等問題。解決 /完善措施：考慮到AGCAVC控制流程是把設(shè)定的負荷下傳到現(xiàn)地 PID模塊再進行調(diào)節(jié)，所以增加功率測量故障時閉鎖機組PID調(diào)節(jié)的限制條件，就可解決上述問題。3. 2. 4報警語音和ONCALL的完善原來只有較重要的事故、故障信號才用具體的語音報出，而其它的故障信號語音 都很籠統(tǒng)，如1#機故障等。語音報出來后無法迅速弄清故障的設(shè)備和類型，還需進一 步查看信息簡報或故障光字，不利于故障的快速反應(yīng)。解決/完善措施：將一般故障的報警語音盡量詳細化，最后整個監(jiān)控

9、系統(tǒng)整理并錄制了2000多條語音。3. 2. 5報表的完善；以前生技部門和運行的很多報表都需要人工統(tǒng)計，監(jiān)控系統(tǒng)上來后，配合運行及 生技部門報表的需要，制作了許多報表并自動存取數(shù)據(jù)，取代手工操作，防止人為出 錯和保證數(shù)據(jù)的客觀性。3. 3機組LCU單元的完善3. 3. 1 PLC程序的完善在實際運行中，我們發(fā)現(xiàn)了PLC控制程序的設(shè)計思想中很多與實際有出入的地方，如原壓油泵在運行一定時限后報控制超時并退出控制，設(shè)計思想是考慮壓油泵的 電機運行太久會過熱，但后來發(fā)現(xiàn)這樣設(shè)定不盡合理，在負荷反復調(diào)節(jié)用油量大時， 油泵退出控制容易導致事故低油壓停機，且油泵電機過熱量不大，經(jīng)分析研究我們決 定改進為只發(fā)

10、控制超時信號，油泵不退出控制繼續(xù)工作；同樣，原“大軸密封水壓力 中斷”水機保護在負荷調(diào)節(jié)過快、開停機過程中蝸殼水壓瞬時過低時發(fā)出事故信號， 閉鎖負荷調(diào)節(jié)和操作控制，極易生產(chǎn)違約電量，也給設(shè)備運行增加維護量，針對這一 情況也改進為“大軸密封水壓力中斷”只發(fā)故障信號提醒值守人員進行檢查，取消發(fā) 事故信號及啟動相關(guān)流程。另外還有很多如頂蓋水泵的控制流程、開機滿足條件、自 動補氣流程、開停機流程等控制程序，我們經(jīng)過現(xiàn)場反復模擬實驗，逐漸完善后適用 于生產(chǎn)實際。3. 3. 2對現(xiàn)地單元電源系統(tǒng)進行了改造改造前后的電源接線圖如下面兩個圖所示。改造前：原接線不足有甲交交流電源主小在輸入電源停電后只能繼況回路

11、切P續(xù)工作換繼電器不可靠、備用容量考慮不足；UP220V輸出交流電源;原UPS的狀態(tài)信息無法接入監(jiān)控來進行監(jiān)視。解決完善措施：更換切換繼為可靠的中小型交流接觸器；更換新型交流電源UPS可以UF、用大容量的廠 220V直流S逆變的備用電源，有更高的可靠性，并可將 UPS內(nèi)部狀態(tài)上送便于監(jiān)視；同 圖裝置故障時也有后備電源圖從配置上提高了電源系統(tǒng)的整外部電源結(jié)構(gòu)，使UPSI電池容量，電的情L器為更 電源作為 習時更改 ?體可靠性。3. 3. 3對保護停機等重要信號回路進行改進與完善；原監(jiān)控系統(tǒng)中曾出現(xiàn)過如收到假的電氣事故信號、有時又捕捉不到電氣事故信號等異常現(xiàn)象。分析后認為原因有：我廠機組電氣事故停

12、機信號為24V的SOE信號，原用電纜與其他不同電壓等級的電纜在一起造成信號相互干擾；輸入信號容易受大強磁 場的干擾；PLC程序中沒有采用延時處理，而 PLC檢測到電氣事故停機信號就馬上進 入事故停機流程。解決/完善措施：將不同電壓等級的信號控制電纜重新拉且分開布 線；在信號進入PLC前增加隔離繼電器，濾掉瞬間干擾引起的信號；在 PLC程序中增 加20ms延時回路，增強PLC防外圍信號的抗干擾能力。經(jīng)過以上的處理后效果顯著， 此異?，F(xiàn)象至今再也沒有出現(xiàn)過，而且保護也從未拒動過。3. 4閘門LCU現(xiàn)地單元的完善原閘門單元模塊存在誤開出現(xiàn)象，與上位機通訊中斷時監(jiān)視不了閘門動作情況， 經(jīng)常出現(xiàn)閘門測量

13、故障。解決/完善措施：將原來所在的雙節(jié)點開出分開安排到不同模 塊上，防止單個模塊誤開出時的操作；在PLC程序中增加與上位機通訊故障時自動退出現(xiàn)有的所有操作；在上位機中增加可急停的程序和操作，以防止控制過程中出現(xiàn)意 外時及時退出控制；在程序中增加對兩個閘門位置測量不一致的判斷，當不一致時將 自動退出遠控操作；3. 5開關(guān)站LCU同期回路的完善開關(guān)站合閘環(huán)節(jié)中有很多閉鎖條件，正常情況下都能應(yīng)該滿足。但在如事故狀 態(tài)、設(shè)備異常、部分設(shè)備檢修、二次節(jié)點信號檢測故障等情況下，順控程序執(zhí)行中就 可能通不過設(shè)定的閉鎖條件 包括同期裝置的同期條件），適應(yīng)不了事故情況下緊急或 快速合閘的需要。解決/完善措施：在

14、原來自動同期合閘回路的基礎(chǔ)上增加手動同期和 強行合閘回路，其中手動同期回路由同步表觀察和同步檢查繼電器閉鎖把關(guān)；強行合 閘回路增加強行合閘壓板，需強合閘時才投上。這樣開關(guān)站開關(guān)的正常合閘是經(jīng)過自 動同期回路，自動同期合閘不了時，再應(yīng)用手動同期或強行合閘回路。36 各現(xiàn)地 PLC 與上位機的配合和統(tǒng)一 因為我廠是一邊運行生產(chǎn)一邊進行控制系統(tǒng)改造，工作連續(xù)性難以保證，出現(xiàn)原 現(xiàn)地 PLC 與上位機有很多對同一事件的判斷條件不一致或不匹配之處，如各臺機的開 機條件如冷卻水中斷、有交流電源、無機械事故等具體條件不盡相同；重要的 PLC 開 出沒有在上位機上顯示出來，運行人員無法了解具體的操作情況；PL

15、C程序進程中的重要故障信息沒有在上位機上詳細顯示出來，這給維護帶來了不少麻煩；停機條件中的 有功無功滿足條件不匹配，原來上位機和 PLC均為：“ P<5MW,|Q|<5Mva”，在實際操 作中，當上位機檢測到滿足情況時發(fā)令給 PLC停機時，因為負荷的波動，PLC就有可能 滿足不了停機條件而停不了機；一些設(shè)備狀態(tài)的定義不盡相同，如發(fā)電機的檢修態(tài)、 停機態(tài)、空轉(zhuǎn)態(tài)、空載態(tài)和發(fā)電態(tài)等。解決 / 完善措施： 1、完善“開出返讀”，即將 PLC 中的所有數(shù)字開出量作為虛擬的數(shù)字開入量上送到上位機中；2、應(yīng)用“開出返讀”，即將“開出返讀”中的重要的有用信息應(yīng)用于上位機的信息簡報、語音、故障 光

16、字、順控流程和報表中；3、將重要的PLC信息上送，并很好的應(yīng)用，即將重要的 PLC信息應(yīng)用于上位機的信息簡報、語音、故障光字、順控流程和報表中；4、停機條件中的有功無功滿足條件采用“上小下大”接受方式，即上位機保持：“P<5MW，|Q|<5Mvar ”小判據(jù)條件；而 PLC則采用“ P<8M，|Q|<8Mvar ”大判據(jù)條件；5、重新 統(tǒng)一 PLC和上位機中有關(guān)設(shè)備狀態(tài)的定義。4 改進建議41 改進建議 1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)存在薄弱和易出故障環(huán)節(jié)單工控機設(shè)置無冗余配置，運算繁忙 而信息量又非常大時工控機容易造成死機和通信故障，所以建議增加冗余工控機或相 鄰工控機互為冗余； 2、軟件人性化方面跟不上當時的先進水平 <如面向?qū)ο蟮燃夹g(shù)的 應(yīng)用方面）以及系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫、畫面、報表、順控的編寫和組態(tài)方面比較復雜，在維 護方面較為麻煩，建議系統(tǒng)軟件及應(yīng)用軟件及時升級； 3、歷史數(shù)據(jù)庫歷史趨勢的記憶 上存在缺陷，經(jīng)常記錄不全，計算機重新啟動后數(shù)據(jù)全部刷新從頭開始，建議認真研 究解決歷史數(shù)據(jù)庫的存檔問題；4、與MIS網(wǎng)的通訊沒有充分利用，建議在 MIS網(wǎng)上完善更多的監(jiān)控信息，全廠員工可以更方便的查閱監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)信息；5、系統(tǒng)在統(tǒng)計上的功能較少，建議廠家多增加一些統(tǒng)計功能，方便用戶查詢。5 結(jié)束語在廠家完成監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)試安裝