一、现代化水电站综合自动化的特征
随着因特网技术的发展与成熟,赋予了现代化水电站综合自动化新的内涵。它不仅要实现水电站运行过程的自动控制、报表的自动生成与打印等基本功能,更主要是体现其高速强大的网络功能,通过高速网络实现网络结点的信息传输交换,实现资源共享。充分利用网站资源,开发出符合水电站特征的应用软件,是现代化水电站所追求的目标。此外,还应该将专家系统、培训仿真、多媒体与工业电视、状态检修均纳入现代化水电站所追求的目标。此外,还应该将专家系统、培训中心、多媒体与工业电视、状态检修均纳入现代化水电厂综合自动化的范畴。现代化水电站综合自动化特征具体体现在以下几个方面。
(一) 高速双网扑结构:电站内所有的单元控制设备均作为网络结点,节点之间的通信传输速率在100Mbit/s以上,网络物理介质为单模光纤,并具备异种网络互联的功能。光纤优异的抗电磁干扰性能以及双网络拓朴结构为电站可靠运行提供了强有力的保障。此外,单模光纤优异的传输性能为长距离数据传输提供了有力的技术支持。
(二) 完全分布性:系统按功能完会分布,包括数据库在内。各分布的主体在整个网络上具有同等地位,数据库分布于各个独立主体之中。各个主体功能配置具有唯一性。
(三) 数据库完备性:数据库应具备关系数据库的特点,它应包括过程数据库、网络拓扑结构数据库、通信数据库、过程控制数据库等。数据库元素面向对象,网络系统的配置在数据库元素层次上完成。数据库元素具有逻辑元件的特征,通过输入/输出端子的定义完成据库系统的配置。
(四) 功能块逻辑程序设计语言:水电站的自动控制是一种实时的过程控制,实现过程控制的编程语言具有逻辑元素的特征,一个逻辑功能块完成一种逻辑功能,功能块元素的逻辑组合完成特定的过程控制功能。
(五) 完备的维护性:能实时在线进行系统的维护,特别是应用程序的在线维护调试,通过实时在线工具,维护人员能实时了解程序的执行过程。这种了解建立在逻辑功能块的基础上。符合当前“所见即所得”的编程思相,并掩盖了程序的复杂性。
(六) 主体的一致性:水电站的各个功能主体硬件、系统软件保持一致,各个主体在网络上均为独立的节点,连接到各个主体的过程资源具有唯一性。由于主体具有一致性,主体可通过网络充份共享过程资源,减少各个主体的过程I/O的重复配置以及主体之间的电缆连接。
(七) 主体的冗余性:主体的冗余性在于硬件的双重化、智能化。如CPU模板、I/O模板、网络模板、电源模板等的双重化和I/O模板、网络模板的智能化。智能化I/O模板的应用,极大地提高系统对过程的的响应速度。
(八) 监控对象的全面性:水电站综合自动化系统监控对象必须覆盖全厂所有控制对象。具体包括发电机变压器组自动控制及保护设备、厂用6kV和400V开关设备、GIS开关设备、空压机设备、排水设备、通风空调照明设备、消防设备、泄洪设备及闸门控制设备。
(九) 现场继电器逻辑回路简洁性:由于各个功能主体能实现复杂的逻辑功能,现场的继电器逻辑仅作为主体的补充。就一般而言、现场的继电器逻辑仅是保证主体故障时的一种应急手动措施,故其应该简洁可靠。而对于主备设置,故障自动切换功能,主备定期自动切换功能由主体实现。
(十) 主体功能软件的自适应性:为满足水电站“无人值班”(少人值守)的要求,主体功能软件应具有自适应功能,在部份反馈信号故障的情况下,能根据其他资源信息作出适当的反应。
(十一) 设备性能评估系统:该系统通过办公网与实时系统相连,利用ODBC技术获取存储的历史数据,并对其进行分析,为机组的状态检修提供依据。该系统为专家系统,其知识来源于实时系统和其他人工输入数据。
(十二) 完善的信息管理系统:电站信息管理系统的内函比较广,但至少应该包括缺陷管理自动(手动)生成功能,缺陷自动通知功能,操作票自动生成与管理功能,工作票自动生成与管理功能,图纸资料管理功能,报表自动生成、存储、打印功能以及其他统计功能,运行方式及事故预想专家系统功能等。
(十三) 目标运行极大化:电站根据调度中心设定的目标,实行目标运行。根据设定的目标,自动或被动选择运行方式(开机台数、自运开停机及AGC,AVC等)、以期达到运营效益最优值。
二、现代化水电站综合自动化方案
以三峡左岸电站为例,三峡左岸电站综合自动化涉及的有十四台水轮发电机组及其辅助设备和500kV开关站断路器及隔离刀闸、接地刀闸(按2/3接线,共7回出线)。该系统与三峡梯级调度中心相连,在调度中心的统一调度下,实现对
操作
员站2
...
所辖设备的自动监视与控制。...
操作
员站1
按现代水电站综合自动化的要求,三峡左岸电站计算机监控系统的网络结构应采用总线型,利用单模光纤作为传输介质,一方面由于总线系统接口的无源性,可保证系统有很高的可靠性,节点的投入和退出不影响网上其它节点及系统的行运;另一方面,由于采用了光纤作为传输介质,抗电磁干扰能力非常强,保证系统在强电磁场下能可靠工作。这里采用了100Mbit/s总线以太网。