大型蓄能水电厂监控系统关键技术设计开发及应用

1、广蓄电厂. 项目组2010.02 广蓄A厂监控系统投产运行15年多（19922007）。随着时间的推移，上位机系统的不足及缺陷逐渐暴露。主要表现：一、项目概况一、项目概况1 1、立项立项A、系统软硬件为80年代产品，已经不能满足电厂运行、维护的需要。B、监控系统的核心程序已经不能满足蓄能电厂的运行需要。C、备品难以采购，造成维护日益困难。(1(1）背景原因背景原因（2 2）评估决策评估决策风风险险 1）对厂家技术水平发展的调研2）监控系统运行寿命的评估 3）对监控系统上下位机分开升级的策略研究经济效益经济效益社会效益社会效益结 论2 2、实施阶段实施阶段1 前期调研、总体方案制定3 现场安装调

2、试2002.2002.662008.22008.24 投入试运行2 联合设计开发及实验室调试l 时间：2002年2007年3月l 对监控系统升级策略的研究l制定监控系统升级的技术方案 -设备存在的缺陷 -运行部门的需要 -调度中心的需求 -厂家技术发展水平1）前期调研、总体方案制定 广蓄派自动化技术员到天津阿尔斯通参加长达半年的上位机系统联合设计开发工作，该阶段完成了以下工作：2 2）联合设计开）联合设计开发及实验室调试发及实验室调试23451自动控制程序的设计开发及调试各工作站的硬件安装及系统配置调试通讯前置机系统设计开发及调试设计开发全新的控制界面多调度中心通讯程序的设计开发及调试2007

3、.6-2007.11调度通信调试3 3）现场安装调试）现场安装调试1234系统硬件安装 通讯调试（上下位机之间）自动控制程序的模拟测试控制功能静、动态联合调试5时间：2007.122008.02.l时间： 2008.22008.8l 在试运行阶段，设备运行稳定，达到设计要求，试运行结束后正式投运。4）投入试运行二、关键技术与创新点二、关键技术与创新点1 1、计算机自动控制程序计算机自动控制程序2 2、设计基于多种技术平台的上下位机通讯解决方案3 3、设计开发了大型蓄能电厂监控系统数据库移植工具4 4、设计开发配合监控系统调试的模拟测试平台5 5、设计开发多调度通讯程序6 6、设计全新的人机操作

4、界面基于电网频率稳定的AGC功能基于电网电压稳定的AVC功能全厂机组成组控制技术蓄能机组工况控制管理容量/负荷曲线控制程序不同调度负荷联合控制自动控制程序1 1、计算机自动控制程序计算机自动控制程序二、关键技术与创新点二、关键技术与创新点1 1、计算机自动控制程序计算机自动控制程序12基于电网频率稳定的AGC功能1）自动跟随调度负荷设定；2）自动调整全厂负荷出力，稳定500kV或18kV频率在50Hz。全厂机组成组控制技术机组处于自动控制状态，参与全厂的定值控制或者调节。3基于电网电压稳定的AVC功能1）自动跟随调度电压设定；2）自动调整全厂无功出力，稳定500kV电压。4蓄能机组工况控制管理

5、1）对蓄能机组的工况转换进行控制管理，避免错误切换，解决泵停机转发电工况偶尔失败的问题。2）对受限制的工况进行灵活管理，避免工况误运行。56蓄能机组容量/负荷曲线控制程序模块。 提供曲线控制运行的功能，为调度提供多种负荷调节方式不同调度联合负荷控制的设计1）解决不同调度转移负荷导致机组误开误停问题2）提供便捷的负荷转移界面 新的控制程序彻底解决了广蓄多项长期存在但无法解决的重大缺陷： 1）程序计算漏洞导致的机组启动失败，停机失败。 2）计算存在死区导致机组不按设定值启/停故障。 3）机组负荷控制调节性能不佳，响应缓慢，向电网多送 或少送负荷。 4）机组并网大量吸收无功功率等重大缺陷。广蓄下位机

6、由多个不同的系统组成，必须设计开发集成多种通讯协议的通讯前置机系统，使不同平台的上下位机能可靠通讯。前置机系统由三部分组成：1）前置机CSS-F：实现上位机与机组流程控制RTU通讯，基于串口通讯技术2）前置机PCX-8035-1：上位机与模拟量采集控制RTU通讯，基于PROFIBUS通讯技术。3）前置机PCX-8035-2：上位机与振动保护系统通讯，基于MODUS通讯技术。2 2、设计基于多种技术平台的上下位机通讯解决方案1) 运用该工具可以一次完成数据库的移植2) 减少变量数据出差的几率3 3、设计开发了大型蓄能电厂监控系统数据库移植工具4 4、设计开发配合监控系统调试的模拟测试平台1）模拟

7、下位机运行工况，测试上位机的自动控制程序。2）提供训值班员培训平台。1）集成了101，104，DNP3.0等多种通讯协议，提供与4个调度及其后备调度的通信接口2）解决了不同协议的转换、主备用通道的切换控制、模拟量/数字量信息堵塞等问题 5 5、设计开发多调度通讯程序6 6、设计全新的人机操作界面 新的操作界面保留原操作界面风格，并在计算机程序后台增加了大量的安全计算程序，确保值班员操作的正确性，大大降低误操作的风险。1）新的监控系统投产至今运行正常广蓄A厂新的监控系统上位机系统于2008年1月投入运行，经过2年多的运行检验，各项控制功能运行良好，均达到了设计要求。多种控制功能的完善令广蓄A厂能

8、更好地适应电网日益严格的调峰调频要求。 2）上下位机通讯前置机系统运行稳定投产运行2年多，实现了不同时代、不同平台的上下位机数据通讯的无缝连接，上下位机数据变量对接准确，杜绝了变量关联错误导致的误操作风险。三、应用情况三、应用情况3）多调度联合负荷控制正常作为国内唯一的多调度联合控制电厂，广蓄A厂通讯程序设计稳定、可靠，同时与4个调度中心及其后备调度中心通讯，很好的实现了多调度联合控制，投产以来从未出现因为通讯信息错误导致误操作现象。4）监控系统投产后经受了多个保电时刻的考验广蓄A厂不但为南方电网服务，同时也为香港电网输电。由于电网遭遇南方冰雪灾害本项目提前竣工，此后，历经奥运保供电、60周年

9、国庆保供电、香港东亚运动会保供电、系统多次紧急调度的考验。在这些重要的时刻，稳定、可靠、功能完备的监控系统为电网灵活调度广蓄A厂机组、为广蓄电厂保一方平安做出了应有的贡献。 1）旧系统备品更换情况统计，每年节约20万元。1 1、经济效益经济效益四、效益分析四、效益分析2008年节支：20+17.44+2000+800=2837.44万2009年节支：20+17.44=37.44万2）每年平均减少机组启动失败5次，按一次启动失败机组需退备至少2小时计算，A厂每台机组每小时的租赁费为17440元，即创造经济效益17.44万元。3）下位机减少一次升级换代节省的工程费用，约2000万元4）与同类项目某

10、在建蓄能水电厂上位机的价钱相比，广蓄A厂的上位机工程项目节省了约800万元。1）项目极大提高了电厂的自动控制水平，在当前电网负荷紧张、用电涉及到社会的各个层面的时候，给予电网有力的支援2）新的控制功能的使用，为电厂安全稳定运行提供了强大的技术支持，令广蓄电厂能更好的履行电网赋予的调峰填谷，紧急响应的职责。3）电厂自动稳定电网频率，经济运行等功能的设计开发，为电厂赋予快速智能响应的能力。2 2、社会效益社会效益 本项目提高了广蓄A厂监控可靠性，为电网的安全稳定和灵活调节提供了有力的手段。主要体现于以下几方面： 4 4）解决了广蓄）解决了广蓄A A厂多项长期存在未能彻底解决的厂多项长期存在未能彻底

11、解决的缺陷，确保机组在电网需要的时候缺陷，确保机组在电网需要的时候“开得出、顶开得出、顶得上、停得下得上、停得下”，为电网安全运行提供有力支持。，为电网安全运行提供有力支持。5 5）国内首创的监控系统上下位机分开升级关键技）国内首创的监控系统上下位机分开升级关键技术的研究实施，缩短了机组退备时间，推迟了设备术的研究实施，缩短了机组退备时间，推迟了设备更新换代的时间，在电网急需抽水蓄能容量时候，更新换代的时间，在电网急需抽水蓄能容量时候，缓解了电网调度的压力。缓解了电网调度的压力。1）上位机系统控制程序的设计理念，数学计算模型，控制律等均能为今后蓄能电厂的自动控制程序设计提供借鉴。2）自主创新的多项控制功能，如工况管理技术，机组成组控制技术，基于频率稳定的AGC和基于电压稳定的AVC等，为今后