水利水电工程施工技术全书
第六册 水电站电气设备安装
主编单位 葛洲坝集团 水电八局 武警水电二总队
主编人 姚卫星 周光荣 徐礼达
12.8 计算机监控流程的检验及系统调试
第四篇 计算机监控系统调试
计算机监控系统的功能、组成
计算机监控技术是一门综合性的技术。它是计算机技术(包括软件技术、接口技术、通信技术、网络技术、显示技术)、自动控制技术、自动检测和传感技术的综合应用。除此之外,计算机监控系统的开发者还必须熟悉被监控对象的有关知识。
所谓计算机监控,就是利用传感装置将被监控对象中的物理参量(如温度、压力、流量、液位、速度)转换为电量(如电压、电流),再将这些代表实际物理参量的电量送入输入装置中转换为计算机可识别的数字量,并且在计算机的显示装置中以数字、图形或曲线的方式显示出来,从而使得操作人员能够直观而迅速地了解被监控对象的变化过程。除此之外,计算机还可以将采集到的数据存储起来,随时进行分析、统计和显示并制作各种报表。如果还需要对被监控的对象进行控制,则由计算机中的应用软件根据采集到的物理参量的大小和变化情况以及按照工艺所要求该物理量的设定值进行判断;然后在输出装置中输出相应的电信号,并且推动执行装置(如调节阀、电动机)动作从而完成相应的控制任务。
第一节 计算机监控系统的功能
一、数据采集与处理
这部分功能包括对实时数据的采集、进行必要的变换和预处理,并以一定的格式存入数据库。通常按照被测值性质的不同把它们分为模拟量、开关量、脉冲量、数据相关量、计算量等,其采集及处理方法各有特点。
1、模拟量输入
这里模拟量是指电气模拟量、非电气模拟量和温度量等实测量,电气模拟量(简称为电气量)系指电压、电流、功率等实测值。非电气模拟量(简称为非电量)主要指转速、位移、压力、流量、水位、油位以及摆度、振动等。温度量也属于非电量的一种,其采集的对象是测温电阻,虽然其变化速度一般较缓慢,但仍然是很主要的被测量,因此将其单列出来,称之为温度量。这些模拟量的处理主要包括断线检测、信号抗干扰、数字滤波、误差补偿、数
据有效性合理性判断、标度变换、梯度计算、越复限判断及越限报警等,最后经格式化处理形成实时数据并存入实时数据库。
2、开关量输入
开关量包括中断型开关量和非中断型开关量两种。中断型开关量输入信号常指事故信号、断路器分合及重要继电保护的动作信号等。计算机监控系统以中断方式迅速响应这些信号,并自动进入中断处理程序来进行处理并报警。
非中断型开关量输入信号是指除中断型开关信号以外的那些开关量输入信号,包括各类故障信号、断路器及隔离开关的位置信号、机组设备运行状态信号、手自动方式选择信号等。这些信号采集通常采用扫查的方式。这类开关量信号处理的主要内容包括光电隔离 接点防抖动处理、硬件及软件滤波、数据有效性合理性判断等,最后格式化处理后存入数据库。
3、脉冲量和数码量
脉冲量主要是指有功及无功电能量,由于它是采用脉冲量累加的方式进行测量,因此称之为脉冲量。脉冲量的输入为无源接点或有源电脉冲,采用即时采集即时累加的方式。对脉冲量采集处理包括接点防抖动处理、脉冲累计值的保持和清零、数据有效性判断、检错纠错等,经格式化处理后存入实时数据库。
4、交流量
交流量是指直接引入TV、TA的信号,通过采集电压、电流值及电压、电流之间的相位,经过计算求出所需要的各种电气量,如电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率及电能等,并通过通信接口实现其数据传送。交流量的特征是省去了常规的变送器,简化了系统设计,减少了现场接线,降低了系统成本,并提高了测量精度,已获得了越来越广泛的应用。 5、相关量
相关量是用来进行数据合理性、合法性检验的工具,一般是通过计算而产生,它可以是开关量输入信号(包括中断型和非中断型)的“非”信号,并与原始信号始终保持这种关系,如果这种相反的“非”关系一旦被破坏,则说明数据有错。 6、计算量
计算量是指非实测量,这些量是根据工程的需要而通过计算产生的,因此称之为计算量,如各种累加值,全厂总功率,每班、每日累计发电量,发电机、输电线的日、月、年、输电量累加值,主变压器和厂用电量累加以及效率计算,特征值计算。 7、开关量输出
开关量输出主要用来进行控制调节,通常是用接点的方式进行控制,用脉宽的方式进行调节。计算机在输出这些信号前进行效验,同时在输出继电器采取防误措施,使控制调节命令能正确执行。 8、模拟量输出
模拟量输出主要用于模拟量表计。 9、人工设定定值
由于初期,无法采集到的测量值,或某些必须由人工进行设定、并作分析处理的信号量,计算机监控系统允许对其进行人工设定,并可以区分或根据需要给出相应标志。 二、运行安全监视
电站运行安全方面的监视涉及正常工况、异常工况、紧急状况的监视,监视的内容包括越、复限,故障及事故,异常趋势等。计算机监控系统为运行人员对全场各主、辅助设备的运行状态进行实时监视提供手段和工具。 1、越、复限监视
越、复限监视主要是对异常情况进行监视,如过压、过流、温度异常升高等。监视的参数通常包括电气模拟量、非电气模拟量、温度量等。对这些参数设置允许运行的范围,如高限(H)、高高限(HH)、低限(L)、低低限(LL)等,一般情况下当H或L型越限时,发报警信号,而当出现HH或LL型越限时,则动作跳开关或停机。在出现参数越、复限后要进行的处理包括越限报警,越、复限的自动显示、记录和打印,对于重要参数及数据还将进行越限后至复限前的数据储存及召唤显示,启动相关量分析功能进行故障原因提示。
2、事故顺序判别
当断路器异常跳闸、重合闸动作等情况出现时,监控系统将立即以中断方式响应并及时记录事故名称和发生时间,记录相关设备的动作情况,自动推出相关画面必要时进行打印;并进行事故原因分析和提示处理方法。计算机监控系统能将发生的事故及相应设备的动作情况按其发生的先后顺序记录下来,记录的分辨率根据电厂要求一般为1~5ms。
3、 故障状变显示
计算机监控系统定时扫查各故障状态信号,一旦发生状变将随之记录故障名称及其发生时间,随之在CRT上即时显示并发生音响报警。计算机监控系统对故障状变信号的查询周期一般不超过2s。 4、 趋势分析
对发电机定子温度、轴承温度、主变压器油温等进行趋势记录和分析,正常情况下,这些量变化的速率应在一个给定的范围内。当趋势变化速率超过限值时发生报警信号。这些实际上是一种预警信号,以便及时采取措施预防烧瓦等事故的发生。 三、设备操作监视
1、开、停机过程监视
一旦发生开、停机指令后,计算机监控系统自动显示相应的机组开、停机画面。一般开、停机画面显示的内容有:机组接线图、开、停机顺控流程、机组主要参数、异常事件列表等。开、停机过程的流程框图实时显示开、停机过程的流程框图实时显示开、停机过程中的每一步骤的执行情况,提示在开、停机过程受阻时的受阻部位及其原因,进行分步执行或闭环控制等。
2、设备操作监视
当要进行倒闸操作时,计算机监控系统将能根据全厂当前的运行状态及隔离开关闭锁条件,判断该设备在当前是否允许操作,并自动执行该项操作。
3、厂用电操作监视
当要进行厂用电系统操作时,监控系统根据当前厂用电的运行状态及设定的厂用电运行方式,以及倒闸操作限制条件等,判断某个厂用电断路器或隔离开关在当前是否允许操作,并自动进行,或给出相应的提示由人工操作。 4、辅助设备控制及操作统计
电站的辅助设备一般采用两种方式控制:“直接控制”或“干预控制”。 “直接控制” 是电站的辅助设备直接由计算机监控系统进行控制,主要适用于大型设备或重要设备。而一般情况下则是采用“干预控制”的方式,即在正常情况下,有辅助设备的控制系统自成闭环进行控制,计算机监控系统不加干预,仅在特殊情况下,才由计算机监控系统或人为进行干预,并由计算机监控系统进行操作统计。 四、控制权限
1、远方当地方式设定
设备的操作权一般分为远方、中控室及现地三级。远方操作命令来自上级网调、省调或梯调,根据电厂的实际情况而定,中控室操作属于电厂一级的控制,而现地控制是在机旁完成。控制权可以切换,一般在中控室设置。但现地控制具有优先权,以便于设备的检修和调试,当处于远方控制时,一旦发生事故或由于其他原因需人为干预时,控制权自动地切换到电厂端,以便事故的及时处理。 2、控制权设定
控制权的设定包括两方面的内容,其一是操作员控制台允许操作的设定,通常计算机监控系统设置2到3台控制台,但某一段时间对于某台设备只允许一个控制台操作,以免操作出错或冲突。
其二是操作员权限的设定,即根据系统管理员、维护人员、运行人员的责任,对监控系统的掌握及熟练程度给与一定的权限,确保计算机监控系统的安全。 五、AGC
AGC是在电力系统AGC运用之后,随着电站计算机监控系统的出现而产生的一项新的控制方式,它全面实现了电站发电的自动控制,完全取代了原来曾经使用过的有功功率成组控制,按流量(或水位)调节装置等设备,并且在功能和性能上有明显的提高,它与电力系统AGC有密切关系,并在给定的方式和参数下自主运行。 六、AVC
AVC及自动电压控制,其实现的主要功能是按照调度要求,随时维持母线电压在一给定的范围之内,通常这是调整发电机励磁,并调节机组的无功功率来实现的,同时AVC也实现机组之间的无功功率分配,AVC的应用在电网电压的枢纽控制点特别重要,其实现也可采用开环指导和闭环控制两种方式。 七、运行日志及报表
1、运行日志
电站的运行日志是用来记录每台机组当日的运行参数的,如发电机出口电压、定子电流、有功功率、无功功率、发电量、耗水量及效率等,此外还有线路的相关参数等。当前运行日
志通常存在于计算机硬盘或光盘中,不需要每天打印,只在需要查阅时在屏幕上调用或打印。 2、操作记录
对于电站中主辅设备的操作和自动操作进行记录,包括开停机操作记录,断路器和隔离开关的分、合记录,油水气系统电动机或泵的启停记录,各种闸门的启、闭记录的等。 3、其他记录
除操作记录外还有事故记录、故障记录、报警记录、保护动作记录、自诊断记录等,并由此总汇而成事件一览表,以便对此分析。
4、设定值或参数修改记录
对于电站中的各种参数,除主辅设备的参数外,还包括监控的参数、保护设定的参数等,如有修改变更,都记录下修改时间和内容,并存入数据库以备随时查询。 八、事件统计
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