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JS-6000水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)
一、概述
JS-6000水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)屬于新一代水電自動(dòng)化系統(tǒng),是我公司在總結(jié)、吸取國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上,結(jié)合公司多年在該領(lǐng)域的研究經(jīng)驗(yàn),融入先進(jìn)、成熟的設(shè)計(jì)理念,自主研發(fā)、生產(chǎn)的新型自動(dòng)化系統(tǒng)。其功能能滿足各級(jí)小水電站、泵站等水電自動(dòng)化的需要。
JS-6000水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)面向水利水電應(yīng)用的分布開放控制系統(tǒng),采用面向網(wǎng)絡(luò)的分布式結(jié)構(gòu),具有良好的擴(kuò)充性,可根據(jù)用戶的需要,靈活配置,例如可配置成地簡(jiǎn)單的單機(jī)單網(wǎng)系統(tǒng),或配置為多機(jī)多網(wǎng)冗余系統(tǒng)配置,也可配置成多廠的復(fù)合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
二、系統(tǒng)構(gòu)成
系統(tǒng)設(shè)計(jì)和功能配置方面,JS-6000水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)一般分為電站控制層和現(xiàn)地控制層兩層。
1、電站控制層結(jié)構(gòu)
根據(jù)系統(tǒng)可靠性或功能要求,電站控制層可配置一至兩臺(tái)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,完成系統(tǒng)的應(yīng)用計(jì)算與歷史數(shù)據(jù)庫管理工作,一至多臺(tái)人機(jī)聯(lián)系工作站,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的監(jiān)視與控制,實(shí)現(xiàn)對(duì)電站的自動(dòng)管理。系統(tǒng)設(shè)有若干臺(tái)通訊服務(wù)器,負(fù)責(zé)本系統(tǒng)同其它系統(tǒng)的通訊,如網(wǎng)調(diào)、省調(diào)、水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)、以及電廠內(nèi)部的其他智能數(shù)據(jù)采集功能裝置等。電站控制層還可選配事故語音報(bào)警裝置,電話系統(tǒng)、傳呼系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng),作為水電站“無人值班”(少人值守)自動(dòng)化系統(tǒng)的必備選件。另外,還可設(shè)置工程師工作站,培訓(xùn)仿真工作站,廠長(zhǎng)終端等。
電站的輔機(jī)控制系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立,可與監(jiān)控系統(tǒng)通訊形成有機(jī)聯(lián)系的系統(tǒng)。
2、現(xiàn)地控制層結(jié)構(gòu)
現(xiàn)地控制單元層采用按單元分布的原則,一般每臺(tái)發(fā)電機(jī)變壓器組各設(shè)一個(gè)LCU,開關(guān)站設(shè)一個(gè)LCU,廠用電及全廠公用設(shè)備共設(shè)一個(gè)LCU,閘門控制設(shè)一套LCU。若有模擬屏,則應(yīng)設(shè)一個(gè)模擬屏驅(qū)動(dòng)LCU。
根據(jù)機(jī)組裝機(jī)容量的大小,機(jī)組現(xiàn)地有人值班與否,對(duì)LCU的可靠性要求也不同。為提高LCU的可靠性,一般可采用結(jié)構(gòu)冗余的方式??稍谟绊慙CU可靠性的每一個(gè)環(huán)節(jié)采取改進(jìn)措施,如CPU、I/O機(jī)箱電源、通訊模塊、I/O模塊、機(jī)柜電源等,可進(jìn)行雙冗余配置。根據(jù)目前應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),一般采用較多的冗余措施有雙CPU配置,I/O機(jī)箱配置冗余電源,機(jī)柜采用交直流電源供電,雙通訊模塊或接口等。
3、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
JS-6000水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部各節(jié)點(diǎn)采用開放的以太網(wǎng)聯(lián)接。根據(jù)電站規(guī)模、現(xiàn)場(chǎng)條件、對(duì)可靠性要求等情況,可采用單網(wǎng)或多網(wǎng)冗余、星型或環(huán)型光纖以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
JS-6000水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)支持工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)和廣域網(wǎng),如IEEE 802.3以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、SDH,以及符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的各種現(xiàn)地工業(yè)總線,如MB+網(wǎng)、ProfiBus、DH+等。
與核心數(shù)據(jù)服務(wù)器的連接、主站之間連接可采用1000MB的高速網(wǎng)絡(luò)接口。
通道可采用光纖、同軸電纜、雙絞線或微波等。
4、時(shí)鐘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
JS-6000水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部采用統(tǒng)一實(shí)時(shí)時(shí)鐘,使系統(tǒng)內(nèi)LCU裝置的CPU時(shí)鐘偏差滿足系統(tǒng)的要求,并與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間保持一定的精度。
對(duì)于水電廠,由于智能設(shè)備多,相互之間距離遠(yuǎn),可采用主鐘和二級(jí)鐘配置模式,即系統(tǒng)設(shè)一套主鐘,每臺(tái)LCU設(shè)置一套二級(jí)鐘,負(fù)責(zé)與該LCU有關(guān)的智能設(shè)備的對(duì)時(shí)。
為了提高時(shí)鐘系統(tǒng)的可靠性,主時(shí)鐘可配置為雙CPU。
5、系統(tǒng)軟件
計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用CMS主控軟件,CMS是襄陽建盛工業(yè)控制有限公司自行開發(fā),擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第二代電力組成監(jiān)控系統(tǒng)。它可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制,以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測(cè)量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號(hào)報(bào)警燈功能。它位于控制設(shè)備之上,側(cè)重于提供設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視、設(shè)備控制的人機(jī)接口與設(shè)備管理的軟件。它可以實(shí)現(xiàn)如下功能:
■ 對(duì)各主要機(jī)電設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)視和記錄
■ 事件順序記錄
■ 事故追憶記錄
■ 有功功率聯(lián)合控制(AGC)
■ 無功功率聯(lián)合控制(AVC)
■ 控制和調(diào)節(jié)
■ 機(jī)組保護(hù)和線路保護(hù)
■ 廠用電源備自投
■ 人機(jī)聯(lián)系
■ 電廠設(shè)備運(yùn)行管理
■ WEB遠(yuǎn)程訪問
■ 統(tǒng)計(jì)和制表打印
■ 故障自診斷和自恢復(fù)功能
6、計(jì)算機(jī)設(shè)備
JS-6000水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)電站控制層采用的計(jì)算機(jī)硬件可包括:
各類符合開放系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)器與工作站。
各類PC工作站。
三、系統(tǒng)的主要功能
JS-6000水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)完整的高可靠性水電站實(shí)時(shí)閉環(huán)過程控制系統(tǒng),可滿足各種水電廠“無人值班”(少人值守)對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求,軟件模塊化結(jié)構(gòu),配置及擴(kuò)充方便。
其主要功能包括如下幾個(gè)方能:
1、數(shù)據(jù)采集
現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)包括模擬量、非電量、溫度量、掃描開入量、中斷開入量、數(shù)字量、脈沖量、串行口通訊量等,基本由LCU采集,少量由通訊服務(wù)器采集。采樣分定周期和變周期兩種。預(yù)處理包括有效性、合理性判斷,軟件慮波,輸入線路誤差補(bǔ)償,標(biāo)度變換,越復(fù)限比較以及格式化,報(bào)警或變位時(shí)間標(biāo)記等,開入量還包括輸入硬件防抖濾波和軟件抗干擾濾波?!?
2、綜合參數(shù)統(tǒng)計(jì)、計(jì)算與分析
根據(jù)實(shí)時(shí)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行周期、定時(shí)或召喚計(jì)算分析,形成各種計(jì)算數(shù)據(jù)庫與歷史數(shù)據(jù)庫,幫助運(yùn)行人員對(duì)有關(guān)電廠設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行全面監(jiān)視與綜合管理,如:
■ 運(yùn)行阻抗計(jì)算與監(jiān)視
■ 機(jī)組平均耗水率、平均效率計(jì)算
■ 機(jī)組溫度分析計(jì)算
■ 電量分項(xiàng)分時(shí)累加,峰谷分項(xiàng)累加。
■ 水量累加計(jì)算
■ 主要?jiǎng)恿υO(shè)備運(yùn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算
3、安全監(jiān)視與模糊查詢
安全監(jiān)視是監(jiān)控系統(tǒng)的重要功能之一。正常運(yùn)行時(shí),運(yùn)行人員能通過系統(tǒng)的人機(jī)聯(lián)系手段,對(duì)梯電站的各類設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)視管理,當(dāng)發(fā)生異常時(shí),能對(duì)發(fā)生的異常情況進(jìn)行記錄,并發(fā)出語音、聲光信號(hào)報(bào)警,根據(jù)預(yù)定的策略進(jìn)行處理,并能為運(yùn)行人員查找原因提供非常方便的手段。必要時(shí),能將報(bào)警信號(hào)送入電話系統(tǒng)或傳呼系統(tǒng)。
■ 事件順序記錄
■ 故障報(bào)警記錄
■ 參數(shù)越限報(bào)警與記錄
■ 電氣主設(shè)備操作記錄
■ 事故追憶(可在線定義)
■ 趨勢(shì)分析(可在線定義)
■ 畫面軟拷貝
■ 畫面硬拷貝(選件)
■ 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)綜合信息記錄
監(jiān)控系統(tǒng)提供模糊查詢功能,運(yùn)行維護(hù)人員可根據(jù)報(bào)警信號(hào)類型、信號(hào)源的設(shè)備、電站以及時(shí)間段進(jìn)行分類、篩選、搜索和查詢各類報(bào)警信號(hào),便于在眾多的報(bào)警信號(hào)中迅速挖掘出與某一電站、某一設(shè)備、某一信號(hào)在某一時(shí)間段內(nèi)的運(yùn)行情況。各模糊查詢選項(xiàng)可任意組合。
4、語音報(bào)警、電話自動(dòng)報(bào)警及查詢
監(jiān)控系統(tǒng)可對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行設(shè)置定義,當(dāng)發(fā)生事故時(shí),監(jiān)控系統(tǒng)可根據(jù)定義聲光信號(hào),進(jìn)行語音報(bào)警、電話自動(dòng)報(bào)警、傳呼報(bào)警或手機(jī)短信息報(bào)警 。發(fā)生事故時(shí),系統(tǒng)根據(jù)定義的順序依次進(jìn)行呼叫,工作人員可通過電話查詢有關(guān)電站設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)行情況,如有無故障及故障報(bào)警信息,重要運(yùn)行參數(shù)等。
5、模擬屏
模擬屏是電站運(yùn)行人員比較熟悉的運(yùn)行設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)可提供兩種形式的模擬屏,一種以硬件的方式顯示,另一種在上位機(jī)工作站以畫面的方式模擬。
6、畫面顯示
監(jiān)控系統(tǒng)采用開放的圖形硬件平臺(tái),人機(jī)界面軟件基于最新的GTK圖形標(biāo)準(zhǔn),具有程序編程代碼運(yùn)行效率高、可在 Unix 和
Windows兩個(gè)平臺(tái)下運(yùn)行的特點(diǎn),保持在數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)代碼的兼容的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)平臺(tái)之間圖形系統(tǒng)源代碼級(jí)的兼容。
人機(jī)聯(lián)系軟件界面新穎美觀大方,顯示直觀易懂,操作手段簡(jiǎn)便、靈活,支持國(guó)際語言,具有多窗口無級(jí)縮放、矢量漢字、細(xì)節(jié)顯示等功能,面向目標(biāo)編程,全鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng),圖形操作,多級(jí)下拉式菜單加多級(jí)彈出式菜單操作,人機(jī)界面非常友好,具有面向?qū)ο蟛僮鞯奶攸c(diǎn)。全部人機(jī)聯(lián)系工作站具有交互作圖功能,并可顯示多媒體圖形。
系統(tǒng)向用戶提供了便利的圖形及報(bào)表開發(fā)工具軟件,系統(tǒng)對(duì)用戶開發(fā)的畫面數(shù)量原則上不做限制。同時(shí),系統(tǒng)的性能指標(biāo)不會(huì)因?yàn)楫嬅婊驁D表數(shù)量的增加而受影響。
信息可采用圖形、數(shù)字、信號(hào)燈、表格、曲線等表示方式,表現(xiàn)方式靈活多樣,并可采用立體三維、實(shí)時(shí)動(dòng)畫的方式。系統(tǒng)還可方便地采用專業(yè)圖形表示電站的運(yùn)行狀態(tài),如發(fā)電機(jī)P-Q圖、閘門水位圖、模擬儀表等。
7、事故追憶與回放(PDR)
事故追憶功能可記錄觸發(fā)事件發(fā)生前后全部斷面數(shù)據(jù),記錄時(shí)間長(zhǎng)短可定義。用戶可定義不同的事故追憶內(nèi)容。PDR記錄的數(shù)據(jù)包括預(yù)定義的模擬量、狀態(tài)量等數(shù)據(jù)。觸發(fā)方式包括擾動(dòng)觸發(fā)、人工觸發(fā)等。
事件過程記錄數(shù)據(jù)可瀏覽和重演,并可以單線圖、表格等方式重現(xiàn)。
8、WEB信息發(fā)布(選件)
監(jiān)控系統(tǒng)可設(shè)WEB信息發(fā)布系統(tǒng)。系統(tǒng)的信息發(fā)布由WEB信息發(fā)布服務(wù)器軟件加WOIX軟件構(gòu)成,客戶端采用IE瀏覽器,管理信息系統(tǒng)不再需要與監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)規(guī)約轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)通訊,也不需要存儲(chǔ)和管理這些數(shù)據(jù),只需建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)鏈接,運(yùn)行管理人員便可訪問WEB服務(wù)器,瀏覽查詢現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及系統(tǒng)的運(yùn)行情況。
9、自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)
根據(jù)系統(tǒng)對(duì)電站的要求,如調(diào)功、調(diào)頻等運(yùn)行方式,對(duì)系統(tǒng)的頻率、穩(wěn)定極限進(jìn)行監(jiān)視,自動(dòng)進(jìn)行有關(guān)電站機(jī)組起、??刂?,機(jī)組有功功率自動(dòng)調(diào)整,低頻自起動(dòng)與高周減出力,減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高電能生產(chǎn)質(zhì)量,滿足新型的電力市場(chǎng)對(duì)電力生產(chǎn)單位的電能質(zhì)量的要求。
10、自動(dòng)電壓控制(AVC)
主要根據(jù)給定的有關(guān)電站高壓母線電壓控制曲線,監(jiān)視高壓母線電壓變化,自動(dòng)調(diào)節(jié)有關(guān)電站機(jī)組無功功率,使有關(guān)電站的母線電壓維持在給定的控制曲線范圍內(nèi)。
11、電站設(shè)備的指令操作控制
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)允許運(yùn)行人員對(duì)電站設(shè)備進(jìn)行人工操作控制,主要指令操作有:機(jī)組起、停操作,高壓斷路器、隔離開關(guān)投切操作,廠用電系統(tǒng)斷路器投切操作,公用設(shè)備、機(jī)組輔助設(shè)備的啟停操作等。調(diào)節(jié)操作有:機(jī)組有功、無功的調(diào)節(jié),及其它參數(shù)的整定與修改等。
12、防誤操作功能
系統(tǒng)具有完善的防誤操作功能,可以確保由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)出的命令安全可靠。用戶不需編程,只需將要進(jìn)行將各種操作閉鎖關(guān)系按規(guī)定的格式填入定義文件,建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫即可。ControlLock會(huì)自動(dòng)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各項(xiàng)指令進(jìn)行條件判斷,滿足條件則執(zhí)行,不滿足條件則閉鎖,并給運(yùn)行人員進(jìn)行閉鎖原因提示。LCU收到命令后需進(jìn)行條件判斷再執(zhí)行命令。
13、打印制表
JS-6000水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可隨機(jī)自動(dòng)打印記錄系統(tǒng)和梯級(jí)有關(guān)電站運(yùn)行的各種操作、事故、故障等各類報(bào)警語句,自動(dòng)生成并自動(dòng)定時(shí)或召喚打印各類報(bào)表、全天記錄及運(yùn)行日志等。系統(tǒng)同時(shí)保存一年的報(bào)表和報(bào)警歷史數(shù)據(jù),可隨時(shí)查詢及打印。
14、系統(tǒng)通訊
JS-6000水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部的以太網(wǎng)通訊,采用TCP/IP協(xié)議。
JS-6000水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)與對(duì)外通訊可采用RS232、計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)或遠(yuǎn)程網(wǎng)的方式,視通道條件和通訊對(duì)方條件而定。
JS-6000水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)支持多種通訊規(guī)約供用戶選擇,如、IEC 870-5-101/ 102/ 103/ 104、DNP3.0、645、1801、Modbus、CDT等。
15、系統(tǒng)自檢與切換
完善的系統(tǒng)自檢、診斷與自恢復(fù)功能是實(shí)現(xiàn)“無人值班”(少人值守)的重要條件。
JS-6000水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)為冗余網(wǎng)絡(luò)分布式系統(tǒng),視系統(tǒng)的可靠性要求,一般配有冗余的服務(wù)器、運(yùn)行人員工作站,互為備用。系統(tǒng)各設(shè)備除自檢外,還可進(jìn)行設(shè)備間的互檢,形成系統(tǒng)檢測(cè)報(bào)告,并將系統(tǒng)異常情況及時(shí)報(bào)警通知運(yùn)行人員以及時(shí)處理,并可對(duì)某些異常情況進(jìn)行自恢復(fù)或冗余部件切換處理。
16、遠(yuǎn)方診斷功能
監(jiān)控系統(tǒng)具有遠(yuǎn)方診斷及遠(yuǎn)方維護(hù)功能。通過遠(yuǎn)方診斷及維護(hù)系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方故障診斷及遠(yuǎn)方系統(tǒng)維護(hù)。
通過系統(tǒng)授權(quán)容許的維護(hù)人員可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù),極大地簡(jiǎn)化系統(tǒng)的開發(fā)與維護(hù)工作。
17、系統(tǒng)管理
JS-6000水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)不同的用戶如系統(tǒng)管理員、運(yùn)行操作員、一般監(jiān)視人員建立用戶,進(jìn)行授權(quán)管理,如運(yùn)行操作員具有對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的操作控制權(quán)。不同的用戶只能在自己的授權(quán)范圍內(nèi)完成有關(guān)操作。系統(tǒng)管理員可進(jìn)行系統(tǒng)授權(quán)管理。
18、系統(tǒng)時(shí)鐘管理
JS-6000水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)有統(tǒng)一的衛(wèi)星時(shí)鐘系統(tǒng),以高精度的衛(wèi)星實(shí)時(shí)時(shí)鐘裝置為基準(zhǔn)時(shí)鐘,定時(shí)校對(duì)系統(tǒng)內(nèi)各計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘,包括主機(jī)、各LCU系統(tǒng)的時(shí)鐘,以達(dá)到監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部的各子系統(tǒng)時(shí)鐘的同步一致,滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)功能的要求,如事件順序記錄的時(shí)間分辨率。
19、LCU現(xiàn)地操作
LCU是一臺(tái)完整的單元控制裝置,其不僅能完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集并及時(shí)發(fā)送給上位機(jī),接收并執(zhí)行上位機(jī)的命令,而且能在脫離系統(tǒng)時(shí)獨(dú)立工作,運(yùn)行人員可通過LCU的現(xiàn)地人機(jī)聯(lián)系手段實(shí)現(xiàn)現(xiàn)地操作控制?,F(xiàn)地人機(jī)聯(lián)系設(shè)備包括觸摸屏、一體化工控機(jī)及必要的常規(guī)控制按鈕。
控制策略是現(xiàn)地優(yōu)先,常規(guī)優(yōu)先。