火力发电厂电力网络计算机监控系统方案设计

江苏电机工程６４２００６年９月ＪｉａｎｇｓｕＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ第２５卷第５期火力发电厂电力网络计算机监控系统方案设计刘梓洪。王继工（江苏省电力设计院，江苏南京２１００２４）摘要：论述了电力网络计算机监控系统（ＮＣＳ）的主要设计原则、系统功能和构成．从技术和经济的角度对ＮＣＳ和常规电力网络监控系统进行了分析与比较。结果表明：与常规电力网络监控系统相比，ＮＣ８增加费用不多．但提高了电力网络安全运行的可靠性及自动化水平和运行效率。在ＮＣＳ方案设计过程中，强调将远动通信功能和自动发电控制（ＡＧＣ）功能一并予以考虑，这样不但可避免设备的重复设置，减少设备成本和运行维护管理费用，提高系统可靠性，而且使得该系统能适应发电厂竞价上网、经济调度的发展要求。关键词：火力发电厂；电力网络计算机监控系统：系统功能；系统结构中图分类号：ＴＭ６２１．６文献标识码：Ｂ文章编号：１００９—０６６５（２００６）０５—００６４—０３多年来，火力发电厂发电机组的分散控制系统（ＤＣＳ）的应用提高了机组的自动化水平。但是发电厂电力网络控制仍然采用常规的控制方式。而变电所的电力网络早已实现计算机监控，并且远动的就地功能和高压配电装置的五防闭锁功能均纳入其中。面对这种现状，江苏省电力设计院提出设计方案推进火力发电厂电力网络计算机监控系统（ＮＣＳ）的改进。１（７）设置全球定位系统（ＧＰＳ）卫星时钟，对ＮＣＳ、微机保护装置、故障录波器等装置进行统一时钟管理。（８）ＮＣＳ通过网关机与管理信息系统（ＭＩＳ）进行网络通信，实现全厂信息共享。２ＮＣＳ功能２．１数据采集和处理ＮＣＳ的设计原则（１）电厂升压站按无人值班设计，取消网控室通过现场测控单元交流采集有关信息，检测出事件、故障、状态、变位信号及模拟量正常、越限信息等，并对数据合理性校验在内的各种预处理，实时更新数据库，其范围包括模拟量、开关量、数字量等。２．２设备的状态监视、报警和控制’和常规控制屏。继电器室集中布置。ＮＣＳ和远动系统统一考虑，设置通信装置。ＮＣＳ采用分层分布式结构的开放式系统，不设后备手动操作。（２）ＮＣＳ框架和容量按电厂最终规模考虑，测控部分按本期工程配置，ＮＣＳ的电气模拟量采集采用交流采样，系统的扩充应简单、灵活和方便。（３）ＮＣＳ和远动合用一套数据采集装置，以保证远动信息直采直送，远动命令直收直控。至调度的远动信息传输采用数据网串行接口通信和远程计算机网络接口通信２种方式，也可视工程情况采用其他通信方式。（４）ＮＣＳ应具有防误操作闭锁功能，取消传统的防误操作闭锁装置。（５）继电保护装置、故障录波器和系统安全自动装置均独立设置。保护信号采用双重采集，即微机保护装置少量的主保护信号以硬接点方式接入监控系统．同时以数字输出通过串行口或由保护管理机接入监控系统。（６）电能量信息由智能电度表以串行接口方式接人测控装置，计量关口点的电能量信息可采用无源脉冲接点方式接入测控装置。收稿日期：２００６－０５－２７；修回日期：２００６一０６—２８（１）设备监视。运行人员能通过监视器对主要电气设备运行参数和设备状态进行监视，画面调用采用键盘、鼠标或跟踪球。（２）设备报警。当所采集的模拟量发生越限、数字量变位或计算机系统自诊断故障时，应进行报警处理。（３）设备控制。间隔级控制层操作优于站控级控制层操作。站控级控制层操作优于调度中心远方操作。同一时间内，被控设备只接收一个操作命令。对断路器的操作，具有防误操作闭锁功能和同期检测功能。２．３远动通信采用ＮＣＳ中设置远动通信装置的方式实现远动功能．实现与ＮＣＳ共用ｌ套采样系统，可以减少数据重复采样和数据重复预处理，降低设备成本和运行维护管理费用。２．４ＡＧＣ控制通过实现ＮＣＳ的ＡＧＣ控制可改变现在的系统调度直接控制机组负荷的状况。调度下达总负荷指令至ＮＣＳ后．根据电厂机组安全、经济运行等情况由ＮＣＳ与各机组ＤＣＳ通信，完成合理的机组的开／万方数据刘梓洪等：火力发电厂电力网络计算机监控系统方案设计６５停顺序和合理的负荷分配。因此，在ＮＣＳ中实现ＡＧＣ功能将更为合理。２．５设备运行管理站端远动功能及规约转换。（４）ＡＧＣ测控单元。ＡＧＣ测控单元实现机组及全厂的自动发电控制。（５）信息管理单元。信息管理单元完成与网控直流系统、不间断电源系统（ＵＰＳ）、电能量采集装该功能实现设备操作指导、事故记录检索、在线设备管理及运行人员培训等，并具备统计计算、同步对时、制表打印、人机界面、在线自诊断与冗余管理等功能。３置、保护信息管理机、系统故障录波器、ＤＣＳ、电厂ＭＩＳ、电厂报价计算机系统的通信接口。（６）间隔层的测控单元。间隔层的测控单元具有间隔设备的交流采样、监控、防误操作闭锁、同期检测和液晶显示等功能。ＮＣＳ构成３．１网络结构ＮＣＳ采用开放式分层分布式网络结构…。从通信角度看，各分布式处理计算机无主次之分：从功能上看各有侧重，有承担间隔层、站控层功能。网络上的各节点功能、负载及危险分散，系统的可靠性获得极大提高。网络拓扑结构可采用总线型网络、星型网络或环网型网络。总线型网络可靠性高，扩充方便。环网型网络开放性不好。不利于扩展，如考虑电力网络的扩建，建议采用总线型网络。ＮＣＳ设站控层和间隔层。站控层实现整个系统的监控功能，站控层设备除操作员工作站布置在主厂房的集控制室内，其余设备如远动通信接口设备及公用接口设备布置在就地网络继电器室内。站控层网络可考虑采用同轴电缆、双绞线或光线介质的双以太网。间隔层由计算机网络连接的若干监控子系统组成。间隔层设备是实现计算机控制系统与生产过程设备的输入／输出接口，并完成就地监控功能，在站控层及网络失效情况下，能独立完成间隔层设备的就地监控功能。对于出线回路少，出线电压等级单一，间隔层设备就近集中布置在就地网络继电器室内。（７）ＧＰＳ对时设备。（８）网络设备。网络设备包括网络交换机、通信电缆（光纤）、调制解调器（Ｍｏｄｅｍ）、网关等。３．３软件系统ＮＣＳ软件系统由系统软件、支持软件和应用软件组成。软件系统应为模块化结构。以方便修改和维护，且软件应为经现场考验的成熟软件，并符合国标和国际公认的标准。软件系统的功能可靠性、兼容性及界面友好性等指标应满足系统本期及远景规划要求。软件应当支持用户开发新功能，开发后的软件应能在线装入系统。软件应能支持系统的扩充，当一次系统改变或计算机监控系统扩充时不必修改程序和重新组装软件。４ＮＣＳ和常规监控系统的比较４．１技术比较（１）采用ＮＣＳ可提高电厂网络部分安全生产水平、技术管理水平和运行的可靠性。（２）ＮＣＳ使网络部分运行方便，减少维护工作量，提高劳动生产率和运行效益，实现减人增效。（３）ＮＣＳ与传统的控制方式相比，减少二次设备间的连接，节约控制电缆，采用交流采样，完成数据传输，减少设备投资。（４）减少网络控制各专业的设备重复设置，与电厂ＭＩＳ、省地调系统联网实现资源共享。（５）ＮＣＳ中设置ＡＧＣ控制，更能适应发电厂竞价上网、经济调度的发展要求。（６）从技术进步观点看，采用ＮＣＳ提高了网络控制的自动化水平和管理水平，减轻了维护工作量，提高了工效。节省了人力。同时，因为计算机监控系统具有完善的操作闭锁功能，避免了人为因素产生误操当站控层设备和间隔层设备距离比较远时，两者之间的通信介质可以采用光纤。３．２硬件设备构成（１）２台主计算机／操作员工作站。运行人员通过操作员工作站对电厂电力网络全部一次、二次设备进行监视、测量、记录及处理各种信息，并对主要电气设备实现远方控制。２台主机平行运行，互为热备用。当其中１台主机发生故障时备用机自动投入运行．不会发生任何数据丢失。（２）１台工程师工作站。工程师工作站用于整个监控系统的维护和管理，例如程序开发、系统诊断、控制系统组态、数据库维护、画面修改、参数设置等。作的可能性，提高了运行的可靠性和安全陛。４。２经济比较同样的网络结构，用不同的国产或进口设备投资不同，且差别较大。在总的功能相同情况下，总投资在１５０万元～４００万元人民币。（３）远动通信装置。远动通信装置采用双套配置，满足有关调度要求，其容量及性能指标满足厂万方数据６６江苏电机工程以某电厂为实例，对ＮＣＳ方案和常规控制方案该电厂本期ＮＣＳ结构如图２所示。进行经济比较，其主接线方式如图Ｉ所示。表Ｉ为该电厂ＮＣＳ方案（国产设备）与常规控吕２２０ｋＶ制方案的经济比较数据。出线（一）表１ＮＣＳ方案与常规控制方案的经济比较万元手≯ＩＩＦ誊…ｊｌ……陵－…ｌ…瞪…麟方案甏黝ＮＣＳ（包括光缆等设备）＋２５０４８８３８８８ｚＢ—１００４Ｆ南，Ｆ南占ｚＦ戳，：、｛＾群ｊＶ≥扇二Ⅲ：‰控制电缆６０ｋｍ微机防误装置—２５６００ＭＷ远动设备—８０二期工程！本期工程控制／信号屏—２０（ｂ）２２０ｋＶ电气主接线图１电气主接线圈２ＮＣＳ结构从表１中可知，ＮＣＳ设备价为２５０万元。采用计制、调节、操作等功能，减轻维护工作量，提高了运行算机监控系统方案可节约电缆投资约１００万元。由水平。在ＮＣＳ中设置远动通信装置可避免设备重复于ＮＣＳ具有防误闭锁功能。因而可省去１套微机防设置，减少设备成本和运行维护管理费用；在ＮＣＳ误操作闭锁装置，可节约投资约２５万元。ＮＣＳ做到中设置ＡＧＣ控制功能更能适应发电厂竞价上网、了资源共享。原需设的远动装置可取消。节约投资约经济调度的发展要求。因此，在对ＮＣＳ方案进行设为８０万元。网络计算机监控系统取代了常规的控计时，应将远动通信功能和ＡＧＣ控制一并予以考虑。制屏和信号屏，控制／信号屏数量可减少４～６面，节参考文献：省投资约２０万元。从表１分析，ＮＣＳ与常规控制方［１］ＤＬＩＴ５２２６－－２００５，火力发电厂电力网络计算机监控系统设计案相比，仅增加费用约２５万元，但由此带来的技术技术规定［Ｓ］．升级及功能增加的效益远大于此。作者简介：５结论刘梓洪（１９７５一），男，江西鄱阳人，工程师，从事发电电气设计工作；王继工（１９５３一），男，山东鱼台人，高级工程师，从事发电电气设计ＮＣＳ实现了对火力发电厂电力网络的监测、控工作。ＮｅｔｗｏｒｋＣｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍＤｅｓｉｇｎｉｎｇｉｎＦｏｓｓｉｌＦｕｅｌＰｏｗｅｒＰｌａｎｔＬＩＵＺｉ—ｈｏｎｇ，ＷＡＮＧＪｉ—ｇｏｎｇ（ＪｉａｎｇｓｕＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００２４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｋｅｙｄｅｓｉｇｎｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，ｓｙｓｔｅｍｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ（ＮＣＳ）ｉｎｆｏｓｓｉｌｆｕｅｌｐｏｗｅｒｐｌａｎｔａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ．ＮＣＳａｎｄｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｎｅｔｗｏｒｋｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｉｎｔｅｒｍｓｏｆｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｅｃｏｎｏｍｙ．ＩｔｉｓｒｅｖｅａｌｅｄｔｈａｔＮＣＳｃａｎｇｒｅａｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｎｅｔｗｏｒｋｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ａｕｔｏｍａｔｉｏｎｌｅｖｅｌａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｌｔｈｏｕｇｈｉｔｉｓａｌｉｔｔｌｅｍｏｒｅｅｘｐｅｎｓｉｖｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｓｙｓｔｅｍ．ＴｈｅｐａｐｅｒａｄｖｏｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅＲＴＵａｎｄＡＧＣｓｈｏｕｌｄｂｅｉｎｃｌｕｄｅｄｉｎＮＣＳｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙｉｎｄｅｓｉｇｎｉ