水电站计算机监控系统的现场调试第3o卷第3期2009年8月水电厂自动化HydropowerPlantAutomationVo1.3ONo.3Aug.2009水电站计算机监控系统的现场调试程国清(国网电力科学研究院/南京南瑞集团公司,江苏省南京市210003)摘要:文中针对计算机监控系统在新建的大多数水电站中是必不可少的工程项目,介绍了水电站计算机监控系统基本组成和功能,详细阐述了计算机监控系统在施工现场的调试过程和调试项目,包括了回路的检查,设备的通电,功能的测试,无水试验,同期试验,有水试验,72h试运行试验等,总结了在调试过程中需要注意的问题以及对现场调试人员的技术要求.关键词:水电机组;电站;计算机监控系统;上位机;LCU;调试0引言随着计算机控制技术日益成熟,计算机控制设备和自动化元器件价格的下降,越来越多的水电站开始采用计算机监控系统.水电站实行计算机监控系统后,一般取消了常规控制系统,提高了水电站的自动化程度和经济效益,增加其运行的可靠性与稳定性.因此在水电站监控系统改造和实施过程中,若计算机监控系统的现场调试能够顺利进行,可大大缩短电站的调试时间,对于安装调试,按时或提前完成交付有着重要意义.1计算机监控系统的组成及功能计算机监控系统作为现代化水电站(厂)必不可少的部分之一,它的配置也随着水电站的容量大小而多种多样,其硬件设备主要有工作站,网络设备,PC机,工控机,PLC,自动化元件等组成.计算机监控系统采用开放式分层分布系统,全分布数据库.系统按照功能而言,可分为上位机和下位机(LCU),它们之间主要通过总线型,星型或环网等方式连接在一起,构成总线型拓扑,星型拓扑或环型拓扑结构,下位机与所监控的设备通过I/O接口和通信等方式连接.计算机网络的伸展性和扩充性能很好地满足水电站的灵活需求和兼容,扩展.一般计算机监控系统主要功能包括数据采集和处理,实时控制和调整,安全运行监视和运行指导.上位机一般也把它称作为厂(站)级控制系统,它的主要设备有供电系统设备,GPS对时设备,网收稿日期:20090218.络设备,计算机设备,工作站,打印设备等.主机工作站,历史工作站和操作员工作站采用合用或分开设置,双机冗余配置,具备自动切换功能和时钟同步系统.上位机主要担负全厂设备的监控,自动发电控制(AGC),自动电压控制(AVc),事故分析处理,趋势分析处理,数据综合处理,各种报表的召唤和定时打印记录以及与现地级各LCU的通信,人机接口等功能.与大坝监测,水情,厂内MIS系统和远程浏览Web等的通信.上位机工程师工作站主要作为监控系统的维护以及系统软件开发,编制修改应用软件,培训电站运行人员和管理人员,运行培训仿真.下位机也称作为现地级控制单元(LCU),现地控制单元为电站监控系统全分布式结构中的智能控制设备,由它实现监控系统与电站设备的接口,完成监控系统对电站设备的监控.它可以作为所属设备的独立监控装置运行,当现地控制单元与主控级失去联系时,由它独立完成对所属设备的监控,包括在现地由操作人员实行的监控及由现地控制单元对设备的自动监控.它的主要设备有PLC,工控机,触摸屏,网络设备,变送器,继电器等自动化元器件.主要负责机组开/停机顺控,数据采集及处理,开关站,公用设备的控制,安全运行监视,事件顺序检测和发送,现地操作与监视,机组的自动准同期并网,与厂级计算机的通信,将LCU采集到的数据及时准确地传送到主控级工作站中,同时接收主控级工作站发来的控制命令,并将执行过程和结果及时回送主控级.O水电厂自动化2计算机监控系统的调试过程和调试项目水电站(厂)计算机监控系统的调试通常都在电站相关设备安装就位后进行.在调试前要对非本次调试的设备做好充分的安全措施.调试过程中要严格执行安全操作规程,确保调试不影响其他运行设备的正常安全运行,保证正在安装或检修的设备和工作人员的安全.2.1检查回路根据水电站(厂)计算机监控系统的图纸,资料和设计院的图纸仔细检查监控系统的内部接线和外部I/0信号接线.外部I/O接线应检查到采集设备的接口端子上,确认接线无误且牢固可靠.各个监控和被监控设备各部分连接应无松动.各类传感器,变送器,智能仪器仪表接线的校验正确.确认外接电源电压等级正确,三相电源相序正确,单相电源火线和零线未颠倒.接地点应可靠接地,防止因接线错误而损坏设备.电源回路,二次回路绝缘电阻,接地电阻符合规程和系统的技术要求.2.2设备通电逐项,分步对各设备进行通电检查和启动设备.检查电源回路工作是否正常,检查设备的运行工况,确认网络配置是否正确,核实各应用软件的工作是否正常.等系统设备启动完成后,运行系统的检查和诊断程序,检查整个系统的工作情况.2.3考机试验将监控系统连续不问断地进行全面考机,根据系统的技术协议要求确定考机时间,一般为72h连续不问断.在这个过程中安排专业人员运行值守,注意各机组,开关,辅机,公用,自动化元器件等设备有关温度,工作情况,运行状态等.通常这个试验安排在系统其他调试完成后与水轮发电机的72h试运行相结合,更能考验监控系统各项功能.2.4功能检查和调试核查上位机的监控测点,画面,运行报表,历史记录,事件记录,操作记录,打印,时钟同步,控制流程,语音报警,操作票功能,数据库定义,AGC,AVC控制参数和边界条件,对外通信数据.确认各现地级计算机的I/O定义,顺控及自动倒换流程,各项操作流程及防误闭锁条件等应用程序是否满足设计和本电站的实际需求.2.5I/O(输入/输出)接口的调试对每个LCU均依据监控系统信号接线原理图一0一按回路对输入,输出接口做相应的调试.开入量/开出量(DI/DO)的调试:根据测点定义,依次在每一开入点电缆对侧(设备侧)以短接/开路的方式模拟实际输入信号产生信号变位,观察现地LCU与上位机的显示与登录等应正确.监控系统发出命令,各开出量应有可靠信号输出,对应的接口应有正确的信号变位或对应继电器应正确动作.信号定义,信号名称,信号地址应正确.事件顺序记录应准确,并有正确的时间定标.模拟量的输入调试:检查并确认接至LCU模拟量输入端子的信号电缆屏蔽层已可靠接地.对所有模拟量输入点,按要求在相应变送器的输入端加模拟信号,从最小到最大量程之间取不同的几点进行测试,检查测量计算是否正确,系统的测量误差应符合规程及产品的技术要求.检查LCU和上位机的显示与登录等应正确.模拟量的输出调试:水电站的模拟量的输出一般是提供给调速器和励磁装置的控制调节和反馈监视用,有些调速器和励磁装置没有设置模拟量的输入控制,因此监控系统模拟量的输出检查测试根据系统的配置进行,从监控系统发出相应的模出命令,根据信号的形式采用相应的检测设备如示波器进行检测.温度量输入回路调试:检查并确认接至LCU温度量输入端子的信号电缆屏蔽层已可靠接地.在温度量输入电缆的对象端加入模拟温度信号,检查LCU和上位机的显示与登录等应正确.注意三线制电阻的电缆芯次序,如是两线制电阻则应计算其软件补偿值.脉冲量的输入调试:脉冲量用于电度的量度,按要求以短路/开路的方式产生模拟的电度脉冲信号,检查监控系统的接收情况,即在LCU及上位机上脉冲电度量计数应当正确,根据电度表的技术参数整定计算公式.检查测量误差应符合规程及产品的技术要求.2.6单点联动试验单点联动试验在调试过程中工作量非常大,牵涉的外部因素较多,但必须认真仔细地做好每一点的联动试验.从电站中控室的操作员工作站单点发出指令与现地设备联动,检查各设备的动作情况及反馈信号的正确性.对CT,PT,模拟量回路均从源端输人信号做定性分析.?计算机监控?程国清水电站计算机监控系统的现场调试对于机组控制LCU单元:机组的辅助设备控制,如机组润滑油泵,高压顶起油泵,调速器油泵,漏油泵,发电机冷却风机,发电机机械制动,电动阀门,发电机开关等的控制;机组的各种信号,如机组的电流,电压,频率,温度,润滑油流量,设备动作位置等信号;机组保护系统.公用设备控制LCU单元:直流系统,厂用电系统,渗漏排水泵,检修排水泵,空压机,拦污栅差压及上下游水位系统等.开关站设备控制LCU单元:开关站内所有断路器,隔离刀,接地刀,CT信号,PT信号,线路保护系统等.2.7同期模拟试验同期调试在监控系统中占有举足轻重地位,同期失误将会给机组和电站造成不可挽回的巨大损失.调试时使用工频信号发生器或保护测试仪和自耦调压器分别产生两路100V工频信号接入同期装置,模拟机组侧PT电压和系统侧PT电压.做好安全措施,启动同期,调节工频信号发生器输出信号的幅值和频率,观察同期装置的各项输出应正确,并确定同期PT的极性应正确.根据电厂人员提供的断路器实测动作时间来设定导前时间等各项参数.同期装置应能准确判断和测量系统侧电压,机组侧电压,准确捕捉同期点.2.8静态试验/无水试验完成单点联动试验后即可进入静态试验,即顺控流程试验阶段.对每一段流程都必须与现地设备做完整的流程试验,发现不能满足被控设备的流程应及时与设计单位沟通和修改.分别从上位机及LCU当地人机接口启动各控制流程.机组LCU主要流程是机组的自动开/停机顺控流程,运行监视流程,紧急停机流程,事故停机流程.模拟试验时因机组在静态,按流程需要用信号发生器模拟机组转速机组电压及有关开入等反馈信息,以检查流程进展情况.检查顺控流程,各种限时等整定值及报警,登录的正确性,若有错误则予以改正.试验还应包括各种控制受阻时的流程退出,报警,登录正确性的检查.试验项目主要有停机至空转,空转至发电并网,发电并网至空转,空转至停机,紧急停机,事故停机流程.开关站LCU主要流程是断路器,接地刀,隔离刀的闭锁操作程序.公用设备LCU静态试验有水泵的自动运行,厂用电备用自投,闸门的升降等.2.9通信调试主要根据设计的配置情况进行调试,水电站的计算机监控系统通信调试包含厂内和调度通信,厂内通信主要是与调速机系统,励磁系统,保护系统,辅机系统,闸门系统,直流系统,模拟屏,计量系统,五防系统等通信.调度通信调试主要与各个水电站的上级调度单位的通信调试.2.10动态试验/有水试验机组动态试验与监控系统关系十分密切,在机组动态前监控系统应完成单点联动试验,静态顺控流程试验,即静态调试完毕且满足要求,当机组具备动态试验的一切条件,就可以开始进行机组动态调试试验.主要包括了充水试验,首次开停机试验,过速试验,自动开停机试验,升流试验,升压试验.充水试验:监视并调整各水位反馈信号,各水位测量值符合技术要求.首次开停机试验:首次开停机试验为手动开停机,监控系统应密切注意各部分的轴瓦温度,润滑油温度,振动摆度等.机组过速试验:监控系统置检修状态,监控系统应密切注意过速记录,振动摆度,各部瓦温,油温等.试验完成后应及时打印过速接点动作的时间记录.自动开停机试验:自动开停机试验主要检查监控系统开停机的正确性与可靠性,检查监控系统设备及自动化元件的工作性能.试验时记录流程开始到完成的时间.自动开停机分别在下位机和上位机进行,并