1、中华人民共和国电力行业标准水力发电厂计算机监控系统设计规定发布实施中华人民共和国电力工业部发布中华人民共和国电力行业标准水力发电厂计算机监控系统设计规定主编单位电力工业部水利部北京勘测设计研究院批准部门中华人民共和国电力工业部批准文号电技号前言本标准是根据原能源部水利部批复的水利水电勘测设计技术标准体系编写的属水利水电工程建设标准为了使水力发电厂计算机监控系统的设计有章可循做好设计工作原电力工业部水利部水利水电规划设计总院组织电力工业部水利部北京勘测设计研究院编写了本标准实施本标准有利于推广科学技术成果提高工程设计质量提高工程建设的效益本标准由电力工业部水电水利规划设计总院提出本标准由电力工业
2、部水电水利规划设计总院归口本标准起草单位电力工业部水利部北京勘测设计研究院本标准主要起草人姜树德梁见诚雷旭本标准由电力工业部水电水利规划设计总院负责解释目次前言总则类型与结构大型水电厂的计算机监控系统梯级水电厂及水电厂群的计算机集中监控系统场地技术及其他总则为了使水力发电厂以下简称水电厂计算机监控系统的设计有章可循统一标准提高设计质量特编制本规定本规定适用于新建大中型水电厂计算机监控系统以下有时简称监控系统的工程设计总装机容量为及以上的大型水电厂应采用计算机监控系统有条件按集中控制设计的梯级水电厂或水电厂群宜采用计算机监控系统水电厂计算机监控系统应能实现以下主要任务和要求加强对主要设备的安全监
3、视提高水电厂运行的可靠性提高水电厂的经济效益提高电力系统的安全经济运行水平保证供电电能质量改善运行人员的工作条件减少值班人员提高水电厂的运行管理水平监控系统应简单可靠经济实用和操作方便其系统结构技术性能和指标要求应与电厂规模水电厂在电力系统中的地位以及监控系统设备的生产水平和运行维修条件相适应类型与结构根据计算机在水电厂监控系统中的作用及其与常规设备的关系水电厂可采用以下几种类型的监控系统取消常规设备的全计算机监控系统以计算机为主常规设备为辅的监控系统以计算机为辅常规设备为主的监控系统计算机监控系统的硬件应包括以下几个部分电厂级计算机系统人机联系设备现地控制单元通信设备电源及其他设备监控系统宜
4、采用分层分布式结构分设负责全厂集中监控任务的电厂级及完成机组开关站和公用设备等监控任务的现地控制级分层分布式结构的监控系统可以采用星形网络总线网络或环形网络具体方式应根据技术经济比较结果确定必要时也可采用双重化网络全计算机监控系统和以计算机为主的计算机监控系统电厂级应采用双机双机互为热备用以计算机为辅的监控系统采用单机电厂级也可采用多台微机分别承担各项监控功能在这种情况下全计算机监控系统中承担重要功能的装置应双重设置现地控制单元应按下列原则设置每台机组设一台置于机旁水力发电厂计算机监控系统设计规定全厂公用部分设一台如果被控设备布置很分散或厂房有地下和地面两大部分时也可设置两台开关站设一台一般置
5、于保护盘室根据需要可设一台负责闸门启闭水位监视的控制单元置于坝上如果有关的监控量较少也可由其他现地控制单元兼管大型水电厂的计算机监控系统一般设计原则全计算机监控系统电厂级应按下列原则进行设计监控系统的电厂级采用计算机作为唯一的监控设备计算机系统应高度可靠与电厂的安全运行密切相关的设备应双重化设置为了方便运行中控室设模拟屏信息来自计算机系统以计算机为主常规设备为辅的监控系统电厂级应按下列原则进行设计电厂的正常运行完全依靠计算机系统计算机系统中与电厂的安全运行密切相关的设备应双重化设置中控室应设简化的模拟屏屏上仅设需经常监视的仪表和各安装单位的总事故总故障信号信息直接来自生产过程也可以在模拟屏必要
6、时也可在控制台上设置少量的操作调整开关作为电厂级控制手段的备用以计算机为辅常规设备为主的监控系统电厂级应按下列原则进行设计电厂的中控室有完整的常规监控设备模拟屏和控制台计算机系统主要完成常规监控设备不能完成的某些功能例如自动经济运行电厂主要运行参数的监视电厂运行数据处理和事件顺序记录等一般设单机系统也可采用专功能微机装置不设常规机组自动盘的机组现地控制单元应完成数据的采集处理与电厂级交换信息及机组工况转换的顺序操作并应能通过调速器和励磁调节装置调节有功功率和无功功率在这种情况下现地控制单元的结构应采用以下三种方式之一由含一组中央处理器的现地控制单元和独立的手动分步集中操作设备组成由含一组中央处
7、理器的现地控制单元和一台可编程控制器组成手动分步集中操作通过可编程控制器完成由含两组中央处理器的现地控制单元组成手动分步集中操作通过现地控制单元实现保留常规机组自动盘的现地控制单元除应负责数据采集处理及向电厂级传送信息外还应接收电厂级下达的操作调节命令通过机组自动盘调速器励磁调节器执行不应采用现地控制单元与常规机组自动盘并列负责顺控的方式现地控制单元应能独立运行完成其承担的现地功能功能监控系统应对电厂各主要设备的工况参数巡回检测定时打印超限报警复限提示和显示记录对特别重要的非电量如推力轴瓦温度除监视其数值外还应能监视其变化趋势监控系统采集的各种电量和非电量应包括水力发电厂计算机监控系统设计规定
8、为保证设备安全和电能质量而需经常监视的量需要定时打印记录制表上报或存档备查的量数量不应过多完成监控系统功能所需要的其他量凡电测量仪表装置设计技术规程中规定应在中控室监视的参数均应引入监控系统而上述规程中规定只在设备现地监视的参数允许不引入确定监控系统应监视的非电量时应同时考虑到常规测量仪表的配置情况两者的总和应符合水电厂自动化及水力机械辅助设备系统等有关设计规程和规定只在巡视维修时才需监视的各种参数一般不引入监控系统机组及全厂水力机械辅助设备系统中已由各种自动装置监视控制的参数如机组油压装置的油压等的模拟量一般不引入监控系统进入计算机监控系统的非电量通常为机组各轴承的油温及部分瓦温机组的部分定
9、子线圈和铁芯温度机组空气冷却器的部分冷风和热风温度机组的流量振动摆度主变压器油温度上游和下游水位以及需监视启闭过程或位置的闸门的开度等数量不宜过多需要监视的机组非电量当机组容量为及以下时一般不超过个机组容量为时一般不超过个机组容量为以上时一般不超过个监控系统应对下列开关量进行监视记录机组的运行工况停机发电调相抽水等及以上电压断路器反映厂用电源情况的断路器和自动开关以及反映系统运行状况的隔离开关的位置信号主要设备的事故及故障信号以及主要设备的总事故及总故障信号监控系统的故障信号所列开关量中以下部分应进行顺序记录发电机电压及其以上电压断路器的位置信号分析系统事故需要的继电保护及系统安全自动装置的动
10、作信号监控系统可具备事故追忆功能发生事故时自动打印并显示与事故有关的参数的历史值和事故期间的采样值需要进行事故追忆的主要有及以上电压的各段母线的频率及三相电压及以上电压的出线的三相电流大型发电机的三相电压三相电流监控系统应能根据负荷曲线或预定的调节准则或上级调度所实时发来的有功功率给定值以节水多发为目标并考虑到最低限度旋转备用在躲开振动空蚀等条件的约束下确定最优开机组合及最优负荷分配如监控系统开环运行应通过显示屏幕将信号通知运行人员如监控系统闭环运行则应通过机组现地控制单元将信号作用于起停机装置主调速器监控系统应能根据预定的全厂无功功率或本厂高压母线的电压给定值给出每台机组的无功功率调节信号如
11、监控系统开环运行应通过显示屏幕将信号通知运行人员如监控系统闭环运行则应将信号作用于励磁调节装置在主变压器为有载调压时还应作用于变压器分接头使分接头调节与机组励磁调节实现最优组合监控系统应能根据预定的决策原则及运行人员输入或自上级调度所发来的命令发出机组工况转换命令并完成工况的自动转换以及进行断路器跳合隔离开关分合变压器分接头有载调节和自动顺序倒闸等操作在机组工况转换操作过程中监控系统可显示各主要阶段依次推进的过程过程受阻时水力发电厂计算机监控系统设计规定应指出原因并将机组转换到安全工况监控系统可用增减命令或改变给定值的方式调节机组的出力监控系统应配置方便实用的人机联系设备完成各项功能运行人员应
12、能将下列命令输入监控系统查询生产过程状况要求显示和或打印有关的条文表格和画面发出工况转换有功和无功负荷增减及断路器和隔离开关跳合等操作命令设置和修改各项给定值和限值命令输入设备包括功能键盘跟踪球鼠标器光笔和触摸式屏幕等监控系统应能自动或根据运行人员的命令通过屏幕显示器实时显示厂内主要系统的运行状态主要设备的操作流程事故和故障报警信号及有关参数和画面事故报警信号具有最高的优先权可以覆盖正在显示的其他画面可以显示的主要画面包括电厂的主接线图各类曲线如给定负荷曲线和实际负荷曲线模拟量变化趋势曲线等各类棒图运行操作记录统计表事故故障统计表继电保护整定值表生产报表机组工况转换动态流程图正常操作和事故操作
13、的指导意见监控系统应能自动或按运行人员的召唤实时打印记录各主要设备的各类操作事故和故障记录及有关参数和表格并能定时打印各种生产报表功能键盘应用汉字标注屏幕显示器和打印机应具备汉字功能监控系统应能采取以下两种方式之一实现上级调度自动化系统对电厂的远动功能计算机联网远程数据通信同时实现远动功能电厂监控系统与上级调度自动化系统间采用远动规约互联监控系统应能进行以下各项管理与指导监控系统应能自动统计主设备的运行小时数投切次数事故和故障次数等数据建立主设备的运行档案为合理安排设备的运行和维修提供依据建立历史数据库存档备查编辑打印典型操作票存储继电保护整定值根据需要提供事故处理的指导以及其他必要的运行管理
14、指导监控系统应具备完善的自诊断能力及时发现自身故障并指出故障部位监控系统还应具备自恢复功能即当监控系统出现程序死锁或失控时能自动恢复到原来正常运行状态计算机监控系统与其他监控设备的关系应按以下原则处理应设置硬件和软件使运行人员能在各控制层之间计算机监控系统与常规控制设备之间选定对电厂设备的控制权对无控制权的设备进行闭锁励磁调节调速继电保护水力机械保护事故录波等功能一般不由监控系统承担而由另水力发电厂计算机监控系统设计规定设的专功能装置完成监控系统仅以简单的信息交换方式与之联系例如向励磁调节器和调速器发送给定值或调整脉冲接收继电保护装置的动作信号等如果上述装置微机化则也可用串行通信方式实现这些装
15、置与监控系统的通信在全计算机监控系统中一般不同时另设独立的中央音响信号系统而在电厂级及各现地控制单元设由监控系统驱动的事故故障音响信号在计算机为主或计算机为辅的监控系统中应同时另设置独立的中央音响信号系统机组辅助设备和全厂公用设备的控制一般由独立的自动装置完成仅将需要监视的模拟量和事故故障信号送往监控系统水情测报及水库调度系统应独立于厂内监控系统但其处理结果应能送入监控系统为电厂的安全经济运行提供依据水工建筑物的监测装置和火灾报警系统一般另行设置独立于厂内监控系统硬件选择应按下列原则选择监控系统的硬件选择适合于工业控制配有多任务实时操作系统的机型还应考虑系统内机型尽可能一致选用成熟可靠的工业产
16、品设备设备应具有较好的可维护性可扩性和较高的性能价格比主计算机系统的选择应能满足系统的功能及性能指标的要求容量应有相当的发展裕度现地控制单元可采用以下三种方式构成微机系统微机系统加可编程控制器以可编程控制器为基础的设备现地控制单元通过显示和操作设备提供现地人机对话功能并应配置与调试设备联系的接口以备调试使用全计算机和以计算机为主的监控系统宜配置两个运行人员控制台每个控制台包括两台屏幕显示器及相应的键盘控制设备两个控制台互为备用宜采用高密度彩色屏幕显示器计算机为辅的监控系统宜配一个控制台控制台包括一台屏幕显示器及与相应的键盘等控制设备和打印机应配置用于设备维修程序开发的程序员终端或工程师工作站软
17、件技术要求计算机监控系统应配备能够完成全部功能的软件系统包括系统软件支持软件和应用软件系统软件和支持软件应成熟可靠操作系统应采用适用多任务实时控制的系统数据库应响应快可扩性好使用方便应配备高级语言编译程序和自诊断自恢复程序支持软件应支持汉字打印和显示功能应用软件应采用模块化结构便于扩充功能和修改参数画面和操作流程二次接线计算机监控系统应与电厂的其他控制保护二次接线系统统一考虑使全厂的监控设备形成完整系统开关量输入宜以无源触点方式送入监控系统各开关量应尽可能直接取自事件的初始触水力发电厂计算机监控系统设计规定点如断路器和隔离开关的辅助触点在不得已的情况下也可取自中间继电器或信号继电器的触点但在软
18、件中应对由此造成的时滞予以修正开关量输入应经光电耦合隔离并采取硬件软件措施以防止干扰触点抖动和浪涌的影响除温度量外模拟量输入取自变送器以直流电流或电压的形式送入监控系统温度量则用热电阻或热电偶输入监控系统应配有专用模板监控系统宜与常规仪表或其他自动化系统合用变送器如果常规仪表采用选测接线则应有保证计算机数据采集连续性的措施模拟量输入除应有软件滤波措施外还应有光电隔离等抗干扰措施各种电量和非电量变送器的输出值宜为或优先采用发电机的转子电压转子电流变送器的绝缘水平应适于在转子回路中运行模拟量输出值宜为或应尽量采用开关量输出宜采用无源触点的方式如果触点的容量小于所驱动的执行机构的容量则应通过中间继电
19、器适配梯级水电厂及水电厂群的计算机集中监控系统按集中控制设计的梯级水电厂及水电厂群的计算机集中监控系统可采用以下三种方式之一梯级及水电厂群调度中心以下简称梯调的计算机监控系统与被控电厂的计算机监控系统通过远程通信联网这种方式适用于被控电厂容量较大厂内单独设置计算机监控系统的情况梯调的计算机监控系统直接与被控电厂的各现地控制单元联系不设电厂级的计算机集中监控装置这种方式适用于机组台数少电气接线简单的情况梯调设计算机监控系统梯调的计算机监控系统与各被控电厂的微机远动终端联接微机远动终端一般具有现地监控功能采用哪一种方式应根据具体条件分析比较确定必要时也可采用混合方式各被控电厂宜按少人值班设计控制方
20、式应有以下两种梯调控制这是电厂的经常运行方式在此方式下电厂的经常监视操作由梯调值班人员负责电厂值班人员一般仅负责设备的巡视检查日常维护以及紧急事故处理等现地控制在梯调计算机监控系统发生故障或电厂与梯调失去联系的情况下电厂的经常监视操作改由电厂值班人员负责电厂中央控制室应保留必要的监控设备梯调控制与现地控制两种方式的切换在电厂中央控制室进行并应能相互闭锁梯调的计算机监控系统宜采用双机或冗余的多微机系统梯调与被控电厂之间的通道应高度可靠必要时应双重化梯调监控系统应具有以下主要功能监控系统应能根据上级调度所的命令水情等条件和梯级或水电厂群的实时工况按照经济和安全准则制定各被控电厂的运行计划实现整个梯
21、级的自动经济运行按电力系统调度自动化的要求将各被控电厂的主要信号和参数送至上级调度所监控系统应能实现各被控电厂的下列参数的遥测和数据处理发电厂发电总有功功率和总无功功率发电机有功功率和无功功率发电厂三绕组升压变压器高压侧和中压侧有功功率和无功功率双绕组升压变压器高压侧有功功率和无功功率水力发电厂计算机监控系统设计规定联络变压器的高压侧和中压侧有功功率及以上电压线路的有功功率和无功功率线路的有功功率或电流发电机电压及以上电压各段母线的电压母联和分段断路器的电流旁路断路器的采集参数与同电压等级的线路相同双向传输功率的线路变压器以及可能转为调相或抽水运行的机组的双向功率发电机有功电能量对于可能转为调
22、相或抽水运行的机组测双向有功电能量并分别计量跨大区跨省联络线和计量分界点的线路测双向有功电能量并分别计量系统联络变压器高压侧或中压侧的有功电能量具有送受关系的系统联络变压器测双向有功电能量并分别计量系统频率监视点的频率和可能解列运行点的电网频率水库水位和下游水位抽水蓄能电厂的上池水位和下池水位监控系统应能实现对各被控电厂下列开关量的采集和事件顺序记录机组的运行状态发电机电压及其以上电压断路器的位置反映发电机电压及其以上电压系统运行状况的隔离开关的位置分析事故所需的主要保护及自动装置动作的信号总故障及总事故信号影响主设备安全运行的越限信号监控系统自身的故障信号溢洪闸门的位置全开或全闭主变压器的分
23、接头位置其中两部分应进行事件顺序记录监控系统应能实现对重要数据的事故追忆发生事故时自动打印并显示与事故有关的参数的历史值和事故期间的采样值需要进行事故追忆的量主要有及以上电压的各段母线的频率及三相电压及以上电压的出线的三相电流大型发电机的三相电压三相电流监控系统应能实现对各被控电厂的下列各项遥控机组的工况转换需由梯调直接操作的断路器和隔离开关的操作监控系统应能实现对各被控电厂的下列各项遥调实时设置各被控电厂或机组的有功功率和无功功率给定值调节主变压器的分接头位置监控系统应能对所采集的数据进行以下处理有功功率总加电度总加对大型电厂越限报警水力发电厂计算机监控系统设计规定监控系统应能实现对各被控电
24、厂的以下运行管理与指导监控系统应能自动统计主设备的运行小时数投切次数事故和故障次数等数据建立主设备的运行档案为合理安排设备的运行和维修提供依据建立历史数据库存档备查编辑打印典型操作票存储继电保护整定值根据需要提供事故处理的指导以及其他必要的运行管理指导监控系统应能实现与上级调度自动化系统和被控电厂的通信监控系统应能根据和及实现人机联系监控系统应能实现自诊断自恢复与通道监视梯调应配置必要的人机联系设备调度员计算机控制台个高密度彩色屏幕显示器台及相应的命令输入设备和打印机用于维修和程序开发的程序员终端或工程师工作站模拟屏当监控系统采用梯调的计算机系统与被控电厂计算机系统联网的方式时被控电厂的计算机
25、监控系统应按下列原则设计被控大型水电厂的计算机监控系统应按照第章并结合梯级集中控制的要求进行设计被控中型水电厂的计算机监控系统也应按照第章设计但应考虑中型电厂的特点予以简化当被控电厂采用微机远动终端时应充分利用远动终端的现地显示记录打印及其他功能梯调宜设在其中一个电厂或厂部所在地的附近场地技术及其他场地与环境计算机室场地应符合计算机场地技术条件的规定应尽可能避开强电磁场强振动源和强噪音源的干扰应选用抗干扰能力强的设备采用合适的屏蔽措施使设备能够可靠运行计算机室宜与中央控制室处于同一层且尽可能邻近计算机室应保持室温为温度变化率每小时不超过湿度为计算机室及其辅助用房的面积应根据实际需要选定净高宜为
26、计算机室应防尘应达到设备规定要求的空气清洁度必要时应对部分设备设置净化间计算机场地的防火设计应符合水利水电工程设计防火规范的规定计算机室地面应采用防静电材料一般选用活动地板地板下部空间的高度不小于中央控制室的场地条件应根据监控系统布置在中央控制室的设备对场地的技术要求来确定现地控制单元的场地环境温度应保持为施工期间应对其采取专门防尘措施电源电厂级计算机系统的电源应高度可靠采用不间断电源供电对于全计算机和计算机为水力发电厂计算机监控系统设计规定主常规设备为辅的监控系统不间断电源宜采取双重化等冗余措施现地控制单元应采用不间断电源或逆变电源供电电源质量应符合设备要求不间断电源和逆变电源应有隔离滤波等
27、措施交流电源消失时不间断电源系统应能维持监控设备正常工作以上接地计算机监控系统宜利用电厂的公用电气接地网接地一般不设计算机系统专用接地网所选用的计算机监控系统应满足这一要求计算机系统内电气相连的各设备的各种性质的接地应用绝缘导体引至总接地板由总接地板以电缆或绝缘导体与接地网连接以保证一点接地的原则与电厂级系统电气不直接相连的现地控制单元的接地应按单独的计算机系统处理各种用途接地线的截面选择见表表各种用途接地线的截面选择序号连接对象接地线截面总接地板接地点系统地总接地板机柜间链式接地连接线电缆和屏蔽模拟量输入应采用对绞屏蔽加总屏蔽电缆屏蔽层应在计算机侧接地对绞的组合应是同一信号的两条信号线开关量的输入宜采用多芯总屏蔽电缆芯线截面不小于输出采用普通控制电缆同一电缆的各芯线应传送电平等级相同的信号计算机信号电缆应单独敷设在一层电缆架上除了可与通信用的弱电电缆混合敷设外不与其他电缆混合敷设并应排列在最下层水力发电厂计算机监控系统设计规定
