张峰水库自动化系统设计

张峰水库自动化系统设计 张峰水库自动化系统设计 山西水利SHANXIWATERRESOURCES2005年第3期 张峰水库自动化系统设计 程原生 (山西省防汛抗旱指挥部办公室,山西太原030002) 【摘要】介绍了张峰水库自动化系统设计的原则,特点,系统结构,以及对该系统的 评价,为水库自动化系统的 设计方法寻找一种思路. 【关键词】自动化系统;设计;张峰水库 【中图分类号】TV222【文献标识码】c【文章编号】1004—7042(2005)03—0074 —02 1工程概况 张峰水库是一座以城市供水,工业供水和农村人 畜饮水为主,兼顾防洪,发电等综合利用的大(?)型工 程,整个工程包括枢纽工程和输水工程两部分,枢纽 工程由拦河大坝,导流泄洪洞,渠首电站及渠首输水 泵站组成.整个工程运用从管理角度讲是相对复杂的 系统工程,对全线自动化控制与调度的要求程度较 高.张峰水库自动化系统包括监视,控制和数据采集 功能,在监测点设传感器与计算机构成局域监控网, 经现代通信技术将局域网构成大型广域监控网络,系 统主要包括三个部分:计算机监控系统,工业电视系 统,通信系统.该自动化系统使用开放式接口,可为决 策支持系统服务. 2系统设计原则 该自动化系统按"无人值班,少人值守"的原则设 计,采用符合国际的开放,分层分布式计算机监 控系统结构,站级为以太网通讯,保证系统的兼容性, 扩展性和可移植性,该系统达到国内同类水电站综合 自动化系统先进水平,使全站运行水平达到了"无人 值班,少人值守".具有与地调,水情测报,大坝监测, 控梯级调度的联网能力,采用工业控制级设备,适应 电厂环境,可长期连续运行,具有完善的自诊断功能, 系统发生故障时,可正确分析,处理告警提示,系统故 障时,机组保持在原始状态不变,并自动转为手动操 作状态. 系统配套软件达到的功能为:功能完善,能 将各种工况下的运行参数与设备状态详细,完整,正 确记录;报警功能完善,能在运行设备故障和事故时 及时报警并作必要的处理,并不影响其它正常设备的 运行;设备的自检功能完善,自检与互检相结合,发现 问题能及时通知值班人员处理;具有仿真培训功能. 3系统特点 系统的设计规范和基本技术条件遵循各项国家 标准的规定要求;系统应具备开放式体系结构,层次 分明,可靠性高,扩充灵活;灵活的组态界面,人机接 口能力强,界面友善,易于掌握,方便设计,调试和现 场运行;系统应采用硬件和软件等系列抗干扰措施, 保证系统的可靠性和稳定性. 4系统结构 系统采用分层分布式结构,分为上位机系统和现 地控制单元,其中现地控制单元包括机组现地控制单 元和公用现地控制单元,现地单元和上位机之间通过 总线连接,其结构如图1所示. 叵囹—? 总线 图1系统结构图 4.1上位机系统 上位机系统包括操作员工作站,打印机等,是水 电站综合自动化系统软件的控制和管理中心,主要完 成对整个电站系统的实时数据,设备信息,电量信息, 用户信息等进行汇总,人机交互,操作控制,分析管理 及与其它系统的信息共享等功能.采用双网结构设 计,平衡分流互为备份模式. 4.2机组现地控制单元 现地控制单元主要包括发电机保护装置.其主要 功能为完成发电机设备的调节与控制.手动同期装置 用于防止运行人员误操作. 2005年6月程原生:张峰水库自动化系统设计?75? 4.3公用现地控制单元 公用现地控制单元集中装于中控室.公用LCU主 要包括变压器保护装置,线路保护测控装置,电动机 保护测控装置. 5系统软件配置 整个系统软件符合国际开放系统组织推荐的开 放式系统,网络系统采用TCP/IP.软件可分为操 作系统,自诊断软件,应用软件以及办公软件.其中操 作系统为Windows2000专业版,办公软件为Windows 2000,office中文版. 5.1自诊断软件 提供方便的寻找故障位置,消除故障以及软,硬 件维护使用的自诊断软件.自诊断软件能准确判断硬 件故障具体发生在哪一块板上.自诊断软件能估价整 个系统的"健康"状况,包括通信线路,过程控制器,过 程输人/输出单元以及所有外围设备.任何系统内的 软,硬件故障,包括该故障的位置及对它的描述,都在 操作员台上显示出来. 5.2应用软件 应用软件用于水电站有效运行,包括实时监控, 组态软件,数据库管理,通信管理.程序可扩展升级, 接口开放,提供包括图形及编辑打印模块.该软件监 控和数据采集,事件记录,报警,趋势分析,跳闸 后复核报告,自动发电控制,信息管理,通信等功能. 5.2.1实时监控程序 在系统里随计算机提供实时事件驱动程序,用于 执行实时应用程序.执行程序提供与所有软件兼容的 高级语言应用程序,程序具有检错能力,对全站运行 状态的实时监控,自动定时数据采集处理,数据库更 新,数据显示,趋势显示,报警显示和语音报警系统等 进行检查.现场数据由现地LCU采集作预处理后,实 时送至主控级计算机. 5.2.2组态软件 通过系统提供的图形处理模块实现图形的在线 编辑.实行权限分级的图形编辑可实时地更新到全系 统.该图形处理模块可使图像与实时数据库连接,实 现图像的动态显示.具有方便,灵活,丰富的图元编辑 功能,增加图符库的编辑功能,支持图元的块定义,拷 贝,移动,删除和块读入,存盘功能.图形的编辑还具 有块图元的对齐,等分,等大小和图元的旋转,支持 OLE对象的插入与编辑,在绘制网络图形过程中自动 实现网络拓扑等功能. 5.2.3数据库管理 提供用于实时数据存储和检索的数据库管理软 件.该软件能提供各节点存储瞬时状态,事件数据,测 量值和用于趋势分析和定期报告的数据以及归档和 检索类数据库管理,提供用于历史数据存储和检索的 数据库管理软件.该软件能提供数据库生成软件,用 此软件生成和修改数据库. 5.2.4通信软件 提供通信软件,用于监控系统与调度系统,微机 保护装置等各节点之间的通信和数据交换;提供人机 通信,用于通过交互式显示,完成所有操作和控制功 能.包括后台主机和上级调度之间的通信程序;主机 和现地单元之间通信程序;和远方计算机系统之间的 通信程序. 5.2.5培训仿真软件 为培训人员提供通过交互式屏幕显示,建立操作 和维护电站各种情况的软件.仿真电站实际运行软件 和仿真开机或停机过程中事故处理软件,并提供仿真 操作系统所需的基本软件. 6系统评价 6.1系统安全性 系统分层分布结构保证系统的安全性,容错性. 由于节点相互独立,保证单个节点的退出不影响系统 的其他部分,或者说对系统的影响最小.分布式数据 库的节点均独立计算.前置机的数量和功能根据系统 功能而扩充.采用用户权限控制模块使系统的用户对 图形,打印报表,操作票的内容均可在线修改,生 成.操作安全模块可有效防止误操作,系统有判断不 合适动作的能力,为系统操作提供检查和校核;对误 操作进行闭锁;进行操作记录及回溯.采用封闭式网 络及加密协议保证通信安全性. 6.2可扩充性 系统容量包括主机与网络带宽均有容余,为系统 升级留有余地;系统实行组件构成,可节点升级;用户 接口开放可根据用户要求,定制开发. 7结语 水电工程自动化系统设计涉及多方面的技术,系 统形式内容比较复杂,涉及多方面的因素,需要进行 多方面的协调考虑,就学科来讲,涉及软件,自动化, 电子等多个专业,同时针对工程的不同特点,设计出 运行安全稳定,接口开放的自动化系统难度在提高. 本系统的设计运用相对成熟的技术,各方面的组合在 理论上是可行的. 【作者简介】程原生(1961一),男,1983年毕业于华北水利 水电学院水工专业.高级工程师 【收稿15t期】2005—03—29:【修回15t期12oo5—05—08