喜河水电厂计算机监控系统改造方案
喜河水力发电厂
计算机监控系统改造方案
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编写：
维护部电气班
二0一五年一月二十七日
计算机监控系统改造方案
一．计算机监控系统基本情况
1.网络结构
网络系统采用全分层分布，开放式系统，网络结构以光纤以太网为总线。实行双网通讯，互为热备用。设有主控级和现地控制单元级。
2.主控级
以2套主计算机（兼操作员工作站、兼历史数据库）、1个工程师工作站（兼培训工作站）、2个通信工作站、1个厂长终端为核心，连同其外围设备（包括网络交换机和打印机等）、在计算机室的两套逆变电源等构成的主控级设备。其中，操作员工作站等放在中央控制室；工程师工作站（兼培训工作站）、通信工作站、厂长终端、逆变电源放在监控计算机室。
3.现地控制单元
现地控制单元接受主控级命令，直接面向控制对象，运行人员可通过现地控制盘上的人机界面进行控制和调节。
全厂共设6套现地控制单元设备。分别为机组现地控制单元（1～3LCU），开关站现地控制单元（4LCU），公用现地控制单元（5LCU），大坝现地控制单元（6LCU）。每个LCU由控制器、输入输出模块、温度测量盘（仅装于1～3LCU）和同期装置（仅装于1～3LCU和4LCU）等组成。各现地控制单元能脱离主控级，独立运行完成其现地监控功能，机组手动分步操作可通过机组现地控制单元来实现。
二．计算机监控系统改造背景
1.喜河计算机监控系统2006投产，受当时国内监控系统发展水平的限制，我厂计算机监控系统设计为非冗余配置（现地单PLC、单网络），监视、控制功能不全，随着时间的推移，加之电网调度对监控系统实时性、可靠性的要求也不断提高，接
入监控系统的数据量越来越多，系统规模越来越大，现有的监控系统已不能满足反事故措施及电力安全生产的要求。
2.我厂计算机监控系统2006年投产，已工作八年多时间，因长时间连续运行，元器件老化，频繁出现CPU插件损坏、以太网卡损坏、电源模块损坏等故障；上位机长期运行经常出现死机、通讯中断现象；运行中出现误报警或不报警现象，因语音库已满，无法进行增设，此现象严重影响了我厂设备的安全稳定运行。
3.由于计算机硬件设备更新换代较快，原有模块等设备已经无法购买。例如：2014年1月10日02时在进行出线场设备恢复运行时，GIS监控单元CPU插件损坏，监控无法发出合闸命令，备品插件与原插件型号不一致，程序无法顺利下载，导致330kV不能及时恢复；当日监控系统还发生了三号机LCU单元CPU插件损坏、一号机LCU与上位机通讯中断等缺陷，原因都是设备老化。
4.2013年10月开始操作员B站频繁死机，经过检查是由于主板老化故障所致，需更换操作员B站服务器，耗费大量人力和时间，更换服务器并重新安装系统后，B 工作站才恢复正常。
5.原监控系统自动化元件未按“无人值班，少人值守”要求配置，运行8年以上，老化严重。
三．设备存在的主要问题：
1．我厂监控系统机组LCU采用工业控制计算机进行数据处理和当地显示及数据通信。一旦出现故障，上位机与现地PLC的联系中断，运行人员无法进行正常的控制和监视。
2．由于工业控制机的不可靠，经常出现误报警和不报警现象。
3．LCU运行时间长已经老化。
4．工业控制机的运行速度，直接影响上位机的数据库的刷新速度，响应时间较慢。
5．无热插拔硬盘功能，满足不了紧急故障处理。
6．现地操作不直观，人机界面差。
7．备品备件难以保证供应。
8．我厂计算机监控系统设计为非冗余配置（现地单PLC、单CPU），不满足反措要求。
四．计算机监控系统改造方案
(一)项目方案内容综述：
系统整体招标，各机组系统结合机组大修分布实施，上位机单元可提前施工完成，大坝单元和公用单元可避开机组小修进行。新装上位机单元与原上位机同时运行，各单元逐步改造接入新上位机。
在施工中，尽可能减少设备停运时间。
(二)上位机系统：
1．系统主机
在监控机房设一面计算机监控系统柜，装设两台主机，主机共用一台显示器（通过KVM进行切换），主机作用和地位完全相同。主要负责电站层计算机AGC和AVC 计算和处理、运行档案管理、事故故障信号的分析处理、参数越复限记录、测点定义及限值存储、各类运行报表生成和储存、实时数据库、历史数据库的生成、转存、备份，系统时钟管理等。
2．操作员工作站
系统设置2台操作员工作站，每台配置2台大屏幕液晶显示器，其作用和地位完全相同。操作员工作站主要作为操作员人机接口工作台，负责监视、控制及调节
命令发出、报表打印等人机界面功能。通常电站所有设备的运行监控都在操作员工作站上进行。
3．工程师/培训工作站
系统设置1台工程师／培训工作站，配置1台大屏幕液晶显示器，其它硬件配置与操作员工作站大致相同。主要负责系统的维护管理、功能及应用的开发、程序下载等工作；本工作站还能实现对全厂各设备的仿真操作以及对运行人员的培训工作。此外，工程师站还具有操作员工作站所有功能，以便其可以作为操作员工作站的备用。
4．打印及语音报警工作站
该节点主要负责信息及报表打印、事故画面硬拷贝、语音报警、电话查询、事故自动寻呼（ON-CALL）等。
5．厂内通讯服务器
负责水情数据上送。
6．调度通讯服务器
负责远动数据上送。
7．WEB浏览服务器
负责通过厂内生产管理系统实时查看监控系统数据。
8．安全隔离装置
按照电力系统二次安防的要求配置正反向及纵向安全隔离装置。
9．北斗同步对时系统
同步对时系统为全厂监控系统提供串行时钟信息，并为现地LCU等设备提供脉冲对时信号。
10．打印机
负责报表打印、历史数据、故障录波打印。
11．网络设备
计算机监控系统采用工业级以太网交换机，构成10-100-1000Mbps自适应交换式工业以太网。数据通讯网络是全双工、交换式、无冲突的，任何时候，最大通讯负载量不得超过总带宽的40%。包括2套控制室中心交换机（装设在计算机监控系统柜内）、12台现地级交换机（装设在各LCU柜内），网络设备机柜，线缆、光纤尾纤、光纤保护盒架、网线接头及其它附件等。
(三)下位机系统：
LCU共6套，分别是3套机组LCU、1套开关站LCU、1套公用LCU、1套坝区LCU。
1．PLC控制器
每套PLC控制系统都必须配置双CPU模件，而且CPU模件有固定的安装位置。配置下列模件：
1.1 I/O模件
1.2 开关量输出模件
1.3 模拟量输入模件
1.4 模拟量输出模件
1.5温度量输入模件
1.6串口通讯模件
2．同期装置
微机自动同期装置性能：
2.1允许压差设定值是可调的，调整范围为－15V～＋15V。
2.2允许相差设定值是可调的，调整范围为0～40℃。
2.3允许频率设定值是可调的，调整范围为－0.5Hz～＋0.5Hz。
2.4通过调试软件及装置本身均可实现导前时间测试功能。
2.5电压升/降输出信号时间是可调的，调整范围为0.05～2s。
2.6电压升/降输出信号间隔时间是可调的，调整范围为1～20s。
2.7速度增/减输出信号时间是可调的，调整范围为0.05～2s。
2.8具有电压调节匹配特性和频率调节匹配特性测试功能，自动检测出最佳的dU/dt及df/dt值，显示在显示屏上供用户选择使用。
2.8辐射/抗干扰能力（EMC）满足IEC61000标准。
2.9设置一个自动准同期装置投/切开关。
3．智能交流采集装置
3.1电量测量精度0.2级；
3.2额定电压输入为：100V；
3.3额定电流输入为：1A；
3.4在外界电场、磁场干扰下输出值变化不得超过基本误差的绝对值。
4．交直流双供电装置
各LCU采用交直流双供电装置，每套电源装置均采用两路电源，同时供电方式，两路电源分别为交流厂用电和直流厂用电，任何一路电源故障不影响LCU的正常运行。
五．项目主要设备材料构成：
1．上位机单元
2．一、二、三机监控单元
3．GIS监控单元
4．公用监控单元
5．大坝监控单元
6．各单元所有自动化元器件
面对强大的对手，明知不敌，也要毅然亮剑，即使倒下，也要化成一座山