1、大化水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的改進(jìn)與完善黃國(guó)明俸梅楊國(guó)獻(xiàn)<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(jī)組現(xiàn)地 的可編程控制器系統(tǒng)，信號(hào)滯后模糊、設(shè)備老化故障率高、系統(tǒng)繁瑣復(fù)雜，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(biāo)并確定了由南瑞集團(tuán)公司負(fù)責(zé)大化電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造項(xiàng)目，經(jīng)過 一年多的安裝調(diào)試和試運(yùn)行，于2001年8月通過驗(yàn)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(yùn)行的具體需要，給我廠留下了很多實(shí)質(zhì)和富有挑戰(zhàn)性 的問題，也給監(jiān)控維

2、護(hù)人員創(chuàng)造了鍛煉和提高的機(jī)會(huì)。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(jī)主要設(shè)備包括四臺(tái)美國(guó)DE（公司64位Alpha型計(jì)算機(jī):其中兩臺(tái)作為廠級(jí)計(jì)算機(jī)主-j-一坤聊 Emi Emr表打印級(jí)功能應(yīng)用并互為KM員0 FUM四臺(tái)ICS工控機(jī)中兩臺(tái)作為通訊服務(wù)器臺(tái)為項(xiàng)目帀工作站臺(tái)為培訓(xùn)丁作站。另lUB臺(tái)通信網(wǎng)關(guān)鐘同步:。軻2.幾和一臺(tái)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(shí)鐘系統(tǒng)，用于監(jiān)控系統(tǒng)的時(shí),，四個(gè)機(jī)組般忠CU單元,PLCCU單元型微機(jī)監(jiān)控裝置

3、;沁 IHLDLCU單元,個(gè)公用P1X944首Sdicoi 蒯HJCHIIkVA UPS umODiCOn iLCUCPu采啊液LCU單元的當(dāng)?shù)厝藱C(jī)晶顯示一體化工控機(jī)，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的分層布置，同時(shí)也作為接口。一旦LCU單元與上位機(jī)系統(tǒng)的通訊中斷，LCU單元可以獨(dú)立運(yùn)行，操作人員仍可 在當(dāng)?shù)豅CU實(shí)現(xiàn)對(duì)被監(jiān)控對(duì)象的全部操作。每臺(tái)機(jī)組LCU單元設(shè)置一臺(tái)UPS不間斷電源，由本機(jī)旁動(dòng)力盤母線進(jìn)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(jī)、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(yùn)行監(jiān)視和事件報(bào)警. 生產(chǎn)過程中的控制操作. 數(shù)據(jù)記錄自動(dòng)存檔. 趨勢(shì)分析. 閘門控制. 安全閉鎖. 歷史數(shù)據(jù)查詢. 自動(dòng)電壓控制 （AVC>. 自動(dòng)發(fā)電控制 <AGC）. 統(tǒng)計(jì)記錄和自動(dòng)制表打印. 人機(jī)接口: 根據(jù)登錄權(quán)限進(jìn)行人機(jī)對(duì)話. 通訊 : 與監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)外設(shè)備聯(lián)網(wǎng). 實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)控制和調(diào)節(jié). 事故處理指導(dǎo). 系統(tǒng)時(shí)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(yùn)至今已有兩年整，經(jīng)過不斷修正完善，已基本進(jìn)入了穩(wěn) 定運(yùn)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(jìn)完

5、善工作進(jìn)行總結(jié)匯 報(bào)，希望能對(duì)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(jì)算機(jī)通訊。32 上位機(jī)的完善321 數(shù)據(jù)庫(kù)的完善監(jiān)控系統(tǒng)剛投運(yùn)就發(fā)出大量真假的故障信息和故障光字，其中如機(jī)組冷卻水切換 過程中的冷卻水瞬時(shí)中斷、機(jī)組因?yàn)榇罅坑糜鸵鹚矔r(shí)油壓力過低、受干擾而導(dǎo)致測(cè) 溫值跳變、微機(jī)調(diào)速器因?yàn)楦蓴_而發(fā)出的瞬時(shí)測(cè)頻故障、主變冷卻系統(tǒng)油流繼電器瞬 間抖動(dòng)等等，這些都是設(shè)備運(yùn)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(jì)算機(jī)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(dǎo)我們對(duì)設(shè)備狀態(tài)的正確判斷，也給處理故障的上位機(jī)造成頻繁死機(jī)。針 對(duì)這些實(shí)際因素，我們采取解決/完善措施：在監(jiān)控NARIacc數(shù)據(jù)庫(kù)中沒有專用的過濾 和延時(shí)作用的功能塊情況下，通過在數(shù)據(jù)庫(kù)中用高級(jí)語言來編寫簡(jiǎn)單程序來實(shí)現(xiàn)了這 種功能，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中很多信號(hào)都做了過濾和延時(shí)處理。對(duì)現(xiàn)地單元的PLC事件上送數(shù)據(jù)的改進(jìn)與完善。改進(jìn)前 PLC控制過程中的重要信息都是采用事件的形式上報(bào)到上位機(jī)，上位機(jī)可用于顯示和存盤，但寫不入數(shù)據(jù)庫(kù) 中，所以這些事件無法用于數(shù)據(jù)庫(kù)中的高級(jí)功能，如：報(bào)語音、推光字、日?qǐng)?bào)表，也 不能用于上位機(jī)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(bào)信息、數(shù)字開出量等，并以內(nèi)部測(cè)點(diǎn)的方式送到上位機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)，以 實(shí)現(xiàn)上送數(shù)據(jù)應(yīng)用于高級(jí)功能。322 畫面的完善 畫面的正確顯示除了與數(shù)據(jù)庫(kù)息息相關(guān)，還與現(xiàn)場(chǎng)密切相連。每次有變動(dòng)，我們都要 在畫面上對(duì)鏈接、顏色、量程等做相應(yīng)的修改，便于信息查詢和操作簡(jiǎn)練，并通過顏 色正確顯示設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)和參數(shù)等。另外，還根據(jù)實(shí)際需要增加新的畫面，方便運(yùn) 行監(jiān)視。323 AGC 與 AVC 的改進(jìn)完善自動(dòng)發(fā)電控制AGC和自動(dòng)電壓控制AVC是監(jiān)控系統(tǒng)高級(jí)應(yīng)用功能，采用AGC/ AVCg制可以滿足系統(tǒng)及用戶對(duì)安全發(fā)電、自動(dòng)控制、快速反應(yīng)的要求，實(shí)時(shí)調(diào)整保

8、 持機(jī)組運(yùn)行在最優(yōu)工況。改造以前的 AGC/AVC以前曾有如功率測(cè)量故障時(shí)會(huì)引起負(fù)荷 誤調(diào)節(jié)、工控機(jī)通信故障或重啟會(huì)引起的負(fù)荷波動(dòng)等問題。解決 /完善措施：考慮到AGCAVC控制流程是把設(shè)定的負(fù)荷下傳到現(xiàn)地 PID模塊再進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以增加功率測(cè)量故障時(shí)閉鎖機(jī)組PID調(diào)節(jié)的限制條件，就可解決上述問題。3. 2. 4報(bào)警語音和ONCALL的完善原來只有較重要的事故、故障信號(hào)才用具體的語音報(bào)出，而其它的故障信號(hào)語音 都很籠統(tǒng)，如1#機(jī)故障等。語音報(bào)出來后無法迅速弄清故障的設(shè)備和類型，還需進(jìn)一 步查看信息簡(jiǎn)報(bào)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(bào)警語音盡量詳細(xì)化，最后整個(gè)監(jiān)控

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

10、控制超時(shí)信號(hào)，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(jī)保護(hù)在負(fù)荷調(diào)節(jié)過快、開停機(jī)過程中蝸殼水壓瞬時(shí)過低時(shí)發(fā)出事故信號(hào)， 閉鎖負(fù)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(yùn)行增加維護(hù)量，針對(duì)這一 情況也改進(jìn)為“大軸密封水壓力中斷”只發(fā)故障信號(hào)提醒值守人員進(jìn)行檢查，取消發(fā) 事故信號(hào)及啟動(dòng)相關(guān)流程。另外還有很多如頂蓋水泵的控制流程、開機(jī)滿足條件、自 動(dòng)補(bǔ)氣流程、開停機(jī)流程等控制程序，我們經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)模擬實(shí)驗(yàn)，逐漸完善后適用 于生產(chǎn)實(shí)際。3. 3. 2對(duì)現(xiàn)地單元電源系統(tǒng)進(jìn)行了改造改造前后的電源接線圖如下面兩個(gè)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(jìn)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(shí)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(zhǎng)器為更 電源作為 習(xí)時(shí)更改 ?體可靠性。3. 3. 3對(duì)保護(hù)停機(jī)等重要信號(hào)回路進(jìn)行改進(jìn)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(hào)、有時(shí)又捕捉不到電氣事故信號(hào)等異?，F(xiàn)象。分析后認(rèn)為原因有：我廠機(jī)組電氣事故停

12、機(jī)信號(hào)為24V的SOE信號(hào)，原用電纜與其他不同電壓等級(jí)的電纜在一起造成信號(hào)相互干擾；輸入信號(hào)容易受大強(qiáng)磁 場(chǎng)的干擾；PLC程序中沒有采用延時(shí)處理，而 PLC檢測(cè)到電氣事故停機(jī)信號(hào)就馬上進(jìn) 入事故停機(jī)流程。解決/完善措施：將不同電壓等級(jí)的信號(hào)控制電纜重新拉且分開布 線；在信號(hào)進(jìn)入PLC前增加隔離繼電器，濾掉瞬間干擾引起的信號(hào)；在 PLC程序中增 加20ms延時(shí)回路，增強(qiáng)PLC防外圍信號(hào)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(hù)也從未拒動(dòng)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(jī)通訊中斷時(shí)監(jiān)視不了閘門動(dòng)作情況， 經(jīng)常出現(xiàn)閘門測(cè)量

13、故障。解決/完善措施：將原來所在的雙節(jié)點(diǎn)開出分開安排到不同模 塊上，防止單個(gè)模塊誤開出時(shí)的操作；在PLC程序中增加與上位機(jī)通訊故障時(shí)自動(dòng)退出現(xiàn)有的所有操作；在上位機(jī)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(shí)及時(shí)退出控制；在程序中增加對(duì)兩個(gè)閘門位置測(cè)量不一致的判斷，當(dāng)不一致時(shí)將 自動(dòng)退出遠(yuǎn)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(diǎn)信號(hào)檢測(cè)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(dòng)同期合閘回路的基礎(chǔ)上增加手動(dòng)同期和 強(qiáng)行合閘回路，其中手動(dòng)同期回路由同步表觀察和同步檢查繼電器閉鎖把關(guān)；強(qiáng)行合 閘回路增加強(qiáng)行合閘壓板，需強(qiáng)合閘時(shí)才投上。這樣開關(guān)站開關(guān)的正常合閘是經(jīng)過自 動(dòng)同期回路，自動(dòng)同期合閘不了時(shí)，再應(yīng)用手動(dòng)同期或強(qiáng)行合閘回路。36 各現(xiàn)地 PLC 與上位機(jī)的配合和統(tǒng)一 因?yàn)槲覐S是一邊運(yùn)行生產(chǎn)一邊進(jìn)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(jī)有很多對(duì)同一事件的判斷條件不一致或不匹配之處，如各臺(tái)機(jī)的開 機(jī)條件如冷卻水中斷、有交流電源、無機(jī)械事故等具體條件不盡相同；重要的 PLC 開 出沒有在上位機(jī)上顯示出來，運(yùn)行人員無法了解具體的操作情況；PL

15、C程序進(jìn)程中的重要故障信息沒有在上位機(jī)上詳細(xì)顯示出來，這給維護(hù)帶來了不少麻煩；停機(jī)條件中的 有功無功滿足條件不匹配，原來上位機(jī)和 PLC均為：“ P<5MW,|Q|<5Mva”，在實(shí)際操 作中，當(dāng)上位機(jī)檢測(cè)到滿足情況時(shí)發(fā)令給 PLC停機(jī)時(shí)，因?yàn)樨?fù)荷的波動(dòng)，PLC就有可能 滿足不了停機(jī)條件而停不了機(jī)；一些設(shè)備狀態(tài)的定義不盡相同，如發(fā)電機(jī)的檢修態(tài)、 停機(jī)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(jī)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(jī)的信息簡(jiǎn)報(bào)、語音、故障 光

16、字、順控流程和報(bào)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(jī)的信息簡(jiǎn)報(bào)、語音、故障光字、順控流程和報(bào)表中；4、停機(jī)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(jī)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(jī)中有關(guān)設(shè)備狀態(tài)的定義。4 改進(jìn)建議41 改進(jìn)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(jī)設(shè)置無冗余配置，運(yùn)算繁忙 而信息量又非常大時(shí)工控機(jī)容易造成死機(jī)和通信故障，所以建議增加冗余工控機(jī)或相 鄰工控機(jī)互為冗余； 2、軟件人性化方面跟不上當(dāng)時(shí)的先進(jìn)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(kù)、畫面、報(bào)表、順控的編寫和組態(tài)方面比較復(fù)雜，在維 護(hù)方面較為麻煩，建議系統(tǒng)軟件及應(yīng)用軟件及時(shí)升級(jí)； 3、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)歷史趨勢(shì)的記憶 上存在缺陷，經(jīng)常記錄不全，計(jì)算機(jī)重新啟動(dòng)后數(shù)據(jù)全部刷新從頭開始，建議認(rèn)真研 究解決歷史數(shù)據(jù)庫(kù)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(jì)上的功能較少，建議廠家多增加一些統(tǒng)計(jì)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