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所在位置:工控博客苑 -- 實在點好 -- GE Fanuc的90-70系列PLC在大型梯級水電廠中應用

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胡先生

     學歷:大學本科
     職稱:工程師
     年齡:35歲
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發表人:ifixonline 發表時間:2009-8-17 13:48:00

 

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 本欄論題: GE Fanuc的90-70系列PLC在大型梯級水電廠中應用  [5424]
    概述
    白山發電廠位于吉林省東南部,松花江上游,是一廠兩壩三站的特大型梯級水力發電廠,總裝機容量為1700MW,在東北電網中擔任調峰、調頻和事故備用。白山發電廠生活基地建在吉林省樺甸市,白山電站位于紅石電站上游距樺甸市73 公里,裝有五臺300MW發電機組;紅石電站距樺甸市35 公里,裝有四臺50MW發電機組;在樺甸市建有白山發電廠生產調度中心。
    1999 年4 月,白山大型梯級水電廠遠方集中控制計算機監控系統通過了國家電力公司的技術鑒定,獲得了國際先進、國內領先的較高評價;2000 年3 月通過了國電東北公司組織的系統工程驗收, 2000 年5 月白山發電廠通過“無人值班”(少人值守)及創一流驗收。白山大型梯級水電廠遠方集中控制計算機監控系統從投入試運行到現在,各項功能穩定可靠,所有設備運行正常,取得了非常好的社會效益和經濟效益。
    系統介紹
    白山大型梯級水電廠遠方集中控制計算機監控系統結構是在認真分析研究國內外90 年代最新計算機硬件產品、軟件產品、網絡技術、實時工業控制產品與未來發展趨勢,根據白山發電廠的具體情況,在水科院自動化所H9000 分布開放式計算機控制系統的標準模式基礎上,結合當前計算機技術、網絡技術的最新發展,在一個較高起點的基礎上設計的一種全新的、分層分布開放式高速網絡型冗余梯級計算機監控系統。該系統具有良好的可靠性、可擴充性、可移植性,并支持異型機網絡互聯。
    1. 系統結構
    白山大型梯級水電廠遠方集中控制計算機監控系統由三個子系統組成:樺甸梯調中心計算機監控系統(簡稱樺甸系統)、白山電站計算機監控系統(簡稱白山系統)、紅石電站計算機監控系統(簡稱紅石系統)。整個系統采用分層分布的系統結構,共分三層:樺甸調度中心層(CCL)、白山( 紅石)站級監控層( P CL )以及現地控制單元層(LCL)。三個子系統之間通過遠程網絡實現互連。系統遠程網絡采用快速以太網方案作為自動化系統長距離高速通訊網絡的主干網絡方案。
    現地控制單元由高檔工業控制微機和可編程控制器組成,工業控制微機完成與主機的網絡通信及與現場PLC 等通信,PLC 完成數據采集和控制功能。采取現地控制單元與專用功能裝置既相互配合、又相互獨立的設計原則,以提高系統的可靠性和系統的整體性。白山大型梯級水電廠實施本系統工程后,形成了一個完整的開放冗余網絡型分層分布的梯級電站實時閉環過程控制系統,既可通過梯調中心的計算機系統實現整個梯級的集中遠方監控,現地無人值班,也可由各電站的廠級監控系統獨立完成本站的閉環自動控制功能。
   

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    白山發電廠計算機監控系統網絡結構圖
    2. 系統配置
    系統的上位機各工作站均采用COMPAQ公司(原DEC公司)的64 位Alpha 系列工作站,操作系統選用COMPAQ公司的Compaq Tru64 UNIX(原Digital UNIX)操作系統。LCU的主機及通訊服務器和語音報警裝置等采用抗惡劣環境的高檔實時工業控制微機,操作系統采用微軟公司的Windows NT 操作系統,具有較強的網絡功能,支持TCP/IP網絡互聯通訊。LCU 的數據采集控制裝置采用美國GE Fanuc 公司的系列90-70 可編程控制器,其中白山電站機組控制單元采用系列90-70 的雙CPU 熱備系統結構,Genius 總線作為現場I /O 總線,完成各種數據采集和控制工作。此外,LCU 單元還配置有獨立的智能裝置,自動準同期完成機組的自動并網,溫度巡檢裝置完成機組溫度采集及報警,機組測速裝置,交流采樣裝置等。
    系統具體配置如下:
    ● 梯調中心系統
    設數據庫管理機兩臺,操作員工作站三臺(帶雙屏顯示器),工程師工作站一臺,培訓仿真系統一套,通訊服務器兩臺,模擬屏驅動與語音報警裝置一套(可電話語音報警),打印服務器兩臺,GPS 時鐘一臺;網絡設備采用雙DEC hub900 MultiSwitch 機箱冗余結構,配有以太網交換機模塊和路由器模塊;交換式以太網采用屏蔽雙絞線。
   

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    ● 白山電站計算機監控系統
    采用雙重冗余光纖網絡結構,分現地單元層(LCL)和中央控制層(PCL)兩層。PCL 層設數據庫管理機兩臺,操作員工作站兩臺(帶雙屏顯示器),工程師工作站一臺,模擬屏驅動與語音報警裝置一套(可電話語音報警),打印服務器兩臺,GPS 時鐘一臺,光纖網絡設備網絡設備采用交換式DEC hub900 MultiSwitch 機箱冗余結構,配有DECRouteAbout Access EW路由器、快速以太網交換機和以太網交換機模塊。根據運行需要,在白山左岸廠房的控制室另設操作員工作站一臺。
    白山LCL 層共設有9 臺LCU,其中白山右岸設有三臺機組LCU、開關站LCU 和公用單元LCU 共五臺LCU,白山左岸設有兩臺機組LCU、開關站LCU 和公用單元LCU 共四臺LCU。
    九臺LCU 之間無數據交換,所有采集的數據和報警信息均上傳給上位機,由上位機接收所有九臺LCU 的數據,而上位機的控制命令也是分別發送給各LCU主機。
    ● 紅石電站計算機監控系統
    采用雙網冗余結構,分現地單元層(LCL)和中央控制層(PCL)兩層。PCL 層設數據庫管理機兩臺(兼作操作員工作站),工程師工作站一臺,打印服務器兩臺,GPS 時鐘一臺,語音報警裝置一套(可電話語音報警),光纖網絡設備采用雙DEC hub90 集線器機箱冗余結構,配有DEC RouteAbout Access EW路由器和光纖以太網模塊。以太網中央控制層采用屏蔽雙絞線,現地單元層為光纖雙網,F地單元層共設有6 套LCU,其中四套機組LCU、一套開關站LCU和一套公用單元LCU共六臺LCU單元。
   
   

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    全廠設有語音報警裝置,該裝置配置有一塊電話語音卡,在事故時能發出事故語音信號,提示運行人員。當無人值班時,可通過設置的電話號碼進行電話語音報警和啟動尋呼機;并具有電話查詢功能,能自動通報設備運行狀態。
    系統功能
    系統主要功能如下:
    1. 系統采用全分布的數據庫結構,具有遠方集中控制功能軟件包
    因大型梯級水電廠監控系統層次多,結構復雜,系統開發了較完善的梯級水電廠控制權管理和用戶授權管理功能,優化了系統功能分布,保證了控制操作的可靠性與一致性。系統可靠的遠程高速網絡和開發的梯級網絡通信軟件保證了對梯級電站各控制點和監視點進行實時監控功能的實現,通信采用的不變不送,變位搶送與定時全送相結合的方式,減少了網絡資源的占用,提高了系統的實時性,保證在梯調中心可實時監控梯級電站所有的現場信息,這與以前的低速系統具有本質的區別,操作員在梯調中心站看到的信息與在電站現場操作員工作站上的信息完全一致且幾乎同時,因而在梯調中心實現了所有監控功能。系統功能分布合理,并提供了完善的開發與維護工具軟件系統。
    2. AGC畫面參數齊全
    AGC 畫面具有的參數有目標頻率、各站水位、機組禁運區、機組運行上下限等,并且可方便地進行設置點的操作。白山發電廠的AGC主要是利用其調頻功能,隨著加入AGC機組數量的增加,AGC的調頻功能顯得越來越穩定,完全可以達到東北電網頻率要求50±0.1HZ 的標準,且調節過程比較平穩,機組負荷分配均勻。一般情況下,與調度給定目標頻率的偏差均控制在±0.05HZ 之內。AGC 調頻的成果是顯著的。機組開機速度快、過程平穩,停機動作順暢。各元件動作正常,開、停機過程中發現問題時,信息清楚,處理方便。越限檢查、開停機監視、機組運行實時狀況監視、報警信息等方面,能夠全面的反映現場故障。下位機反映的信息一致。
    3. 系統具備事故追憶功能
    在現場設備出現事故時,系統記錄下主輔設備的各種狀態,形成曲線和數據,為事后的事故分析提供參考數據。
    在該系統第一批現場施工時,事故追憶文件就記錄了實際現場的事故動作及主輔設備的一些數據變化。
    系統特點
    系統的特點可歸納為:
    ● 梯級水電廠遠方集中控制計算機監控系統按現場無人值班(少人值守)設計。
    ● 梯級水電廠監控系統不僅應具有可靠、完善的監控功能,而且還應具有良好的開放性,以確保系統的可擴性、移植性,以保護用戶的硬、軟件投資。
    ● 主要設備采用冗余配置,雙主機雙網絡雙通道。保證大型梯級水電廠的高可靠性要求。
    ● PLC采用雙CPU主/備冗余配置,保證數據采集控制設備的可靠性。
    ● 系統的主干網采用開放式冗余高速網絡,以防止通信瓶頸的出現,保證梯調中心系統的實時性。
    ● 系統數據庫采用全分布的系統結構,保證任何局部設備的故障均不影響系統總體功能的實現,提高系統的可靠性和實時性并減少系統網絡資源的占用。
    ● 完善的梯級水電廠控制權切換管理和用戶授權管理功能。
    ● LCU采用雙光纖以太網,以提高系統的抗干擾能力。
    結束語
    系統在國內水電站首次采用了具有國際先進水平的快速以太網技術,并開發了可靠、高效的梯級網絡通信軟件,實現了傳輸距離為100 公里以上,速率為100Mbps 的長距離網絡互聯,突破了網絡通信距離的限制,成功的實現了調度中心對電站的全面遠方實時監控,F地控制單元采用抗惡劣環境的實時工業控制微機,雙機冗余的GE90-70 CPU可編程控制器,并采用主/備PLC冗余技術實現主、備機之間的無擾動的自動切換,滿足了大型水電機組對系統可靠性的要求。系統提供了較為完善的開發與維護工具軟件系統,標準化程度高,交互式圖形開發軟件,具有較強的組態功能,全鼠標驅動,面向目標操作,所見即所得,人機界面友好,易于掌握,操作使用靈活方便,完全滿足了水電站監控系統對圖形及人機聯系開發設計的要求。樺甸—— 白山—— 紅石梯級水電站計算機監控系統功能比較完善,系統運行穩定,通過采用冗余技術,操作控制正確可靠,其中現地開停機成功率為100%,遠方開停機成功率為100%,AGC 動作正確率達到100%,系統可用率高。
   
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    聯系人:胡有玉
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以下是關于《GE Fanuc的90-70系列PLC在大型梯級水電廠中應用》論題的回復(共1篇)

回復人:wly1984

 回復時間:2015-2-2 10:55:00

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