DLT5065-1996水力发电厂计算机监控系统设计规定.pdf 13页

'水力发电厂计算机监控系统设计规定页码，1/13水力发电厂计算机监控系统设计规定RulefordesignofcomputerizedmonitoringandcontrolsysteminhydraulicpowerplantsDL/T5065—1996主编部门：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[1997]230号施行日期：1997年9月1日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。1总则1.0.1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。1.0.2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。1.0.3总装机容量为250MW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。1.0.4水电厂计算机监控系统应能实现以下主要任务和要求：1)加强对主要设备的安全监视，提高水电厂运行的可靠性；2)提高水电厂的经济效益；3)提高电力系统的安全经济运行水平，保证供电电能质量；4)改善运行人员的工作条件，减少值班人员；5)提高水电厂的运行管理水平。1.0.5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。2类型与结构2.0.1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：1)取消常规设备的全计算机监控系统；2)以计算机为主、常规设备为辅的监控系统；3)以计算机为辅、常规设备为主的监控系统。2.0.2计算机监控系统的硬件应包括以下几个部分：1)电厂级计算机系统；2)人机联系设备；3)现地控制单元；4)通信设备；5)电源及其他设备。2.0.3监控系统宜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http://www-lcdljx/bzhb/ZY/328/3280800.HTM2007-8-1PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建ÿwww.fineprint.com.cn 水力发电厂计算机监控系统设计规定页码，2/13等监控任务的现地控制级。2.0.4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。2.0.5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。2.0.6现地控制单元应按下列原则设置：1)每台机组设一台，置于机旁；2)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；3)开关站设一台，一般置于保护盘室；4)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。3大型水电厂的计算机监控系统3.1一般设计原则3.1.1全计算机监控系统电厂级应按下列原则进行设计：1)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；2)为了方便运行，中控室设模拟屏，信息来自计算机系统。3.1.2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：1)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；2)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。3.1.3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：1)电厂的中控室有完整的常规监控设备(模拟屏和控制台)；2)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；3)一般设单机系统，也可采用专功能微机装置。3.1.4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一：1)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；2)由含一组中央处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；3)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。3.1.5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。3.1.6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。3.1.7现地控制单元应能独立运行，完成其承担的现地功能。3.2功能3.2.1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、越限报警、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。3.2.2监控系统采集的各种电量和非电量应包括：1)为保证设备安全和电能质量而需经常监视的量；2)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)；3)完成监控系统功能所需要的其他量。3.2.3凡SDJ9—87《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。3.2.4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http://www-lcdljx/bzhb/ZY/328/3280800.HTM2007-8-1PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建ÿwww.fineprint.com.cn 水力发电厂计算机监控系统设计规定页码，3/13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100MW及以下时，一般不超过50个；机组容量为100MW～200MW时，一般不超过80个；机组容量为200MW以上时，一般不超过120个。3.2.5监控系统应对下列开关量进行监视记录：1)机组的运行工况(停机、发电、调相、抽水等)；2)6kV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；3)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；4)监控系统的故障信号。3.2.63.2.5所列开关量中以下部分应进行顺序记录：1)发电机电压及其以上电压断路器的位置信号；2)分析系统事故需要的继电保护及系统安全自动装置的动作信号。3.2.7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：1)220kV及以上电压的各段母线的频率及三相电压；2)220kV及以上电压的出线的三相电流；3)大型发电机的三相电压、三相电流。3.2.8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及调速器。3.2.9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。3.2.10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。3.2.11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。过程受阻时应指出原因，并将机组转换到安全工况。3.2.12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。3.2.13监控系统应配置方便实用的人机联系设备，完成各项功能。3.2.14运行人员应能将下列命令输入监控系统：1)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。2)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。3)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。3.2.15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：1)电厂的主接线图；2)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)；3)各类棒图；4)运行操作记录统计表；5)事故、故障统计表；6)继电保护整定值表；7)生产报表；8)机组工况转换动态流程图；9)正常操作和事故操作的指导意见。3.2.16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。http://www-lcdljx/bzhb/ZY/328/3280800.HTM2007-8-1PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建ÿwww.fineprint.com.cn 水力发电厂计算机监控系统设计规定页码，4/13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。3.2.17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：1)计算机联网远程数据通信，同时实现远动功能；2)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；3.2.18监控系统应能进行以下各项管理与指导：1)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；2)建立历史数据库，存档备查；3)编辑、打印典型操作票；4)存储继电保护整定值；5)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。3.2.19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。3.2.20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：1)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。2)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置与监控系统的通信。3)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。4)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。5)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。6)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。3.3硬件选择3.3.1应按下列原则选择监控系统的硬件：1)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；2)选用成熟、可靠的工业产品设备，设备应具有较好的可维护性、可扩性和较高的性能价格比。3.3.2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。3.3.3现地控制单元可采用以下三种方式构成：1)微机系统；2)微机系统加可编程控制器；3)以可编程控制器为基础的设备。3.3.4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。3.3.5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。3.3.6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。3.4软件技术要求3.4.1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。3.4.2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。3.4.3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。3.4.4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。3.5二次接线http://www-lcdljx/bzhb/ZY/328/3280800.HTM2007-8-1PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建ÿwww.fineprint.com.cn 水力发电厂计算机监控系统设计规定页码，5/133.5.1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。3.5.2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。3.5.3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。3.5.4各种电量和非电量变送器的输出值宜为4mA～20mA或0V～±5V，优先采用4mA～20mA。3.5.5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。3.5.6模拟量输出值宜为4mA～20mA或0V～±5V，应尽量采用4mA～20mA。3.5.7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，则应通过中间继电器适配。4梯级水电厂及水电厂群的计算机集中监控系统4.0.1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一：1)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。2)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。3)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。4.0.2各被控电厂宜按少人值班设计，控制方式应有以下两种：1)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；2)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。4.0.3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。4.0.4梯调监控系统应具有以下主要功能。4.0.4.1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。4.0.4.2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：1)发电厂发电总有功功率和总无功功率；2)发电机有功功率和无功功率；3)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；4)联络变压器的高压侧和中压侧有功功率；5)220kV及以上电压线路的有功功率和无功功率；6)110kV线路的有功功率或电流；7)发电机电压及以上电压各段母线的电压；8)母联和分段断路器的电流；9)旁路断路器的采集参数与同电压等级的线路相同；10)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；11)发电机有功电能量，对于可能转为调相(或抽水)运行的机组测双向有功电能量，并分别计量；12)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；13)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；http://www-lcdljx/bzhb/ZY/328/3280800.HTM2007-8-1PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建ÿwww.fineprint.com.cn 水力发电厂计算机监控系统设计规定页码，6/1314)系统频率监视点的频率和可能解列运行点的电网频率；15)水库水位和下游水位；16)抽水蓄能电厂的上池水位和下池水位。4.0.4.3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：1)机组的运行状态；2)发电机电压及其以上电压断路器的位置；3)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；4)分析事故所需的主要保护及自动装置动作的信号；5)总故障及总事故信号；6)影响主设备安全运行的越限信号；7)监控系统自身的故障信号；8)溢洪闸门的位置(全开或全闭)；9)主变压器的分接头位置。其中2)、4)两部分应进行事件顺序记录。4.0.4.4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：1)220kV及以上电压的各段母线的频率及三相电压；2)220kV及以上电压的出线的三相电流；3)大型发电机的三相电压、三相电流。4.0.4.5监控系统应能实现对各被控电厂的下列各项遥控：1)机组的工况转换；2)需由梯调直接操作的断路器和隔离开关的操作。4.0.4.6监控系统应能实现对各被控电厂的下列各项遥调：1)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；2)调节主变压器的分接头位置。4.0.4.7监控系统应能对所采集的数据进行以下处理：1)有功功率总加；2)电度总加(对大型电厂)；3)越限报警。4.0.4.8监控系统应能实现对各被控电厂的以下运行管理与指导：1)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；2)建立历史数据库，存档备查；3)编辑、打印典型操作票；4)存储继电保护整定值；5)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。4.0.4.9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。4.0.4.10监控系统应能根据3.2.14和3.2.15及4.0.5实现人机联系。4.0.4.11监控系统应能实现自诊断、自恢复与通道监视。4.0.5梯调应配置必要的人机联系设备：1)调度员计算机控制台1个～2个；2)高密度彩色屏幕显示器2台～4台及相应的命令输入设备和打印机；3)用于维修和程序开发的程序员终端或工程师工作站；4)模拟屏。4.0.6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，被控电厂的计算机监控系统应按下列原则设计：1)被控大型水电厂的计算机监控系统应按照第2、3章并结合梯级集中控制的要求进行设计。2)被控中型水电厂的计算机监控系统也应按照第2、3章设计，但应考虑中型电厂的特点，予以简化。4.0.7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。4.0.8梯调宜设在其中一个电厂或厂部所在地的附近。5场地技术及其他5.1场地与环境http://www-lcdljx/bzhb/ZY/328/3280800.HTM2007-8-1PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建ÿwww.fineprint.com.cn 水力发电厂计算机监控系统设计规定页码，7/135.1.1计算机室场地应符合GB2887—89《计算机场地技术条件》的规定。应尽可能避开强电磁场、强振动源和强噪声源的干扰。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。5.1.2计算机室宜与中央控制室处于同一层，且尽可能邻近。5.1.3计算机室应保持室温为18℃～24℃，温度变化率每小时不超过±5℃，湿度为40%～70%。5.1.4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2.8m～3.2m。5.1.5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。5.1.6计算机场地的防火设计应符合SDJ278—90《水利水电工程设计防火规范》的规定。5.1.7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30cm。5.1.8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。5.1.9现地控制单元的场地环境温度应保持为0℃～40℃，施工期间应对其采取专门防尘措施。5.2电源5.2.1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。5.2.2现地控制单元应采用不间断电源或逆变电源供电。5.2.3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30min以上。5.3接地5.3.1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。5.3.2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。5.3.3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。5.3.4各种用途接地线的截面选择见表5.3.4。表5.3.4各种用途接地线的截面选择序号连接对象接地线截面(mm2)1总接地板-接地点≥352系统地-总接地板≥163机柜间链式接地连接线2.55.4电缆和屏蔽5.4.1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。5.4.2开关量的输入宜采用多芯总屏蔽电缆，芯线截面不小于0.75mm2。输出采用普通控制电缆。5.4.3同一电缆的各芯线应传送电平等级相同的信号。5.4.4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DL/T5065—1996条文说明1总则1.0.1无说明。1.0.2大型水电厂指总装机容量250MW以上的水电厂，中型水电厂指总装机容量25MW以上，250MW以下的水电厂。http://www-lcdljx/bzhb/ZY/328/3280800.HTM2007-8-1PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建ÿwww.fineprint.com.cn 水力发电厂计算机监控系统设计规定页码，8/131.0.3根据华中理工大学王定一老师和水科院自动化所的研究结果，几个水电厂采用计算机实现自动发电控制的经济效益如表1所示。表1采用计算机的经济效益电厂名称丹江口东江新丰江富春江葛洲坝二江节水或增发电量2.014.035.561.000.216(%)(1.13)注：富春江括弧内的数字为开环指导运行的效益。这个结果是分别计算未实现经济运行前的电厂全年实际运行所需的水量和实现经济运行后的节水量，并换算成相应的发电量得出的。显然，效益的计算结果与采用计算机前的运行水平及电厂的机型、水头、库容等诸多因素有关。例如，葛洲坝二江电厂因库容小，洪水期间优化工况节约下来的水不能用于发电，所以经济效益不显著。一般认为，大多数水电厂采用计算机实现经济运行的效益不少于1%，梯级水电厂效益则更高些，据有关资料介绍，法国罗讷河梯级水电厂改为计算机集中监控后，效益为4%，杜朗斯河-维尔登河电厂群采用计算机集中监控的效益达16%。按效益为1%计，装机250MW的水电厂年增发电量约为1000万kW·h，监控系统的投资数年后可回收(按规定，设备投资应在8年内收回)。所以本条规定装机250MW及以上的水电厂采用计算机监控系统是合适的。应当指出的是，以上所述均为可量化的效益，至于采用计算机监控系统后因提高安全运行水平、加快事故处理、改善电能质量带来的不可量化效益，则不易准确统计。大型水电厂在电力系统中占重要位置，机组容量大，对安全监视有较高要求。采用计算机监控系统实现全厂综合自动化的技术经济效益显著，梯级水电厂及水电厂群实现计算机集中监控，虽有一定难度，但技术经济效益与社会效益显著，可以减少值班人员，改善值班人员的生活条件及工作条件，有广泛的发展前途。不过也注意到，有些梯级水电厂容量很大，电力系统调度所不同意通过梯级调度所间接控制，从而不具备采用计算机集中控制的条件。至于未包括在梯级水电厂或水电厂群的中型水电厂，由于电厂规模及机组容量较小，在系统中不占重要位置，装设计算机监控系统实现全厂综合自动化的经济效益相对较小，且资金、技术力量等各方面条件比较困难，目前尚属于试点探索阶段，需根据中型水电厂的试点进一步研究探讨其有关技术政策、具体设计要求以及应该采用的结构模式等有关问题，因此本规定未做具体规定。总的说来，针对中型电厂的特点，应该采用结构比较简单，功能要求不高、维护使用方便、价格合理的系统，例如微机单功能全厂综合自动化设备，单机集中控制系统以及结构简单的分层分布系统。此外，由于目前地区调度自动化系统已普遍采用，也可以利用微机远方终端的现地功能实现厂内综合自动化。1.0.4根据我国国情，采用计算机监控的主要目的应当是加强对设备的安全监视和提高经济效益。考虑到水电厂大都位于交通不方便、生活条件较差的山区，水电厂有必要逐步实现少人值班、无人值班，采用计算机监控系统有助于向这个目标过渡。1.0.5系统的可靠性并不随投资的增加而成正比的提高。过于复杂的结构和过高的冗余度将使性能价格比下降，且增加了运行和维护的难度，增加了故障机会。2类型与结构2.0.1国外通常将监控系统分为CASC(Computer-AidedSupervisoryControl)、CBSC(ComputerBasedSupervisoryControl)和CCSC(Computer-ConventionBasedSupervisoryControl)三种形式。CCSC是计算机系统与常规监控设备双重设置的系统，接线复杂，故本规定未列此种方式。CBSC是以计算机为基础的监控系统，实际上又可区分为全计算机监控系统(完全取消常规监控设备)和计算机为主、常规设备为辅的监控系统。2.0.2无说明。2.0.3分布式处理系统的定义和概念可谓众说纷纭(参见白英彩编著的《分布式处理系统》，科学出版社1987年版)。美国IEEE下属的分布式计算技术委员会的定义是：“分布处理系统是这样一种系统，其中含多个相连的处理资源，它们能够在全系统范围内的控制作用下，对某一问题进行合作，最少依赖集中的过程、数据或硬件。”其他机构与学者对分布式系统的定义与此大致相符，但也不乏矛盾处。可将众多定义中的共性归纳出来，这就是分布式系统具有自治性、模块性、并行性三个特征。大多数论著中都把星形网络、总线网络、环形网络的计算机系统视为分布式系统。从另一个角度来看，监控系统又往往要分层(或称分级)。分布处理系统中的各计算机仅从通信的角度来看可能无主次之分，但从承担的功能来看，必然有负责机组、开关站一级的，称为现地控制单元；有负责全厂监控的(负荷优化分配，人机联系等)，称为电厂级设备。所以，“水电站采用的分布处理通常是与分层控制结合在一起的，因而实质上是分层分布处理控制系统。”(见王定一著《水电站计算机控制》)。分层分布系统除了可以分为星形网络、总线网络和环形网络外，还有其他多种分类方式，例如可以分为设http://www-lcdljx/bzhb/ZY/328/3280800.HTM2007-8-1PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建ÿwww.fineprint.com.cn 水力发电厂计算机监控系统设计规定页码，9/13前置机和不设前置机的系统等。采用总线网络的分层分布式系统，如果不存在中心结点，往往被称为全分布系统。这种系统摆脱了中心结点可能造成的瓶颈，各部分功能独立，数据库分布而资源共享。开放式系统是近年来计算机系统的主要发展方向之一，其主要特点是不同厂商提供的系统均按统一的开放接口服务和支持格式规范实现，从而使应用软件能以最少的修改实现在不同系统中的移植，并能同本地的或远程系统中的应用实现互操作，以方便用户迁移的方式，实现用户的交互。这种系统目前正处于迅速发展阶段，存在着标准不统一等问题。各单位已经推出了一些实用的系统。2.0.4每一种网络都各有优缺点，但总线网络和环形网络因无瓶颈问题，且适用于开放系统，所以应用越来越广泛。网络介质可用同轴电缆或双绞屏蔽电缆。光纤网络的成本逐年降低，抗干扰性能最优，有广阔的应用前途。2.0.5据德国西门子公司提供的资料，双机系统的价格比单机系统高30%左右，但可用率只提高0.08%。国外有些新投产的水电厂也未受用双机系统。但我国水电厂大都地处偏远，维修条件差；且电网缺乏备用容量，确保安全发电的要求较高，所以全计算机系统应设双机，以计算机为主的监控系统也可设双机。由于微电子技术的迅速发展，近年来新出现的许多微机在性能方面已远超出了象VAX-11/780这样的高档小型机，而价格又远低于小型机，所以，微机在水电厂的监控中必将得到越来越广泛的应用。永定河梯级、富春江、范厝、万安、铜街子、池潭等电厂都采用微机实现监控，甚至象广蓄、十三陵这样的大型抽水蓄能电厂也采用了微机监控。在上述各电厂中有的采用多微机方案，有的采用双机方案，在后一种情况下，微机实际上取代了已往广泛采用的小型机。2.0.6本条规定了设置的一般原则，具体设计时应根据设备布置情况灵活处理。3大型水电厂的计算机监控系统3.1一般设计原则3.1.1采用全计算机监控系统应该考虑到，如果机组投产时监控设备不能同步投入运行，或者监控设备因故障退出运行，在中控室将得不到任何实时信息，也无法进行操作调整，值班人员只能通过现地监控设备进行操作和监视，对运行带来一定的不便。因此在采用这种系统时，一般应慎重考虑。这种系统对设备的可靠性有很高的要求，设计时应采取必要的冗余措施，并选用软、硬件质量可靠的产品。近年来从国外引进设备的隔河岩、十三陵等电厂采用了这种方式。当然，如果电厂容量很小，在系统中不占重要位置，具备一定条件时，也可采用这种方式。采用全计算机监控系统时，中控室基本上不设常规监控设备，二次接线简单清晰。今后随着我国计算机监控设备可靠性的不断提高、维修保障体系的逐步完善和运行水平的提高，全计算机监控系统将会成为今后的重要发展方向。3.1.2近年来投产的很多项目都是按计算机为主、常规设备为辅的原则设计的，如漫湾、铜街子等。新建的大型水电厂采用这种方式是适宜的。由于模拟屏上的信息已经简化和归并，所以因直接从生产过程引来信息而花费的成本不至于太高，而且可从省去计算机的模拟量输出接口得到补偿。3.1.3计算机为辅、常规设备为主的监控系统应用很广泛。伊泰普、黄龙滩、柘溪、乌江渡等工程都属这种模式。新建电厂采用这种方式时，可先投常规设备部分，以免影响电厂的投产发电，也可避免计算机在现场环境条件较差时勉强运行而损坏。在设备稳定运行后，再投计算机监控部分。3.1.4～3.1.6现地控制单元的配置原则上与电厂级水平相适应。现地控制单元与常规机组自动盘并列负责顺控的方式使输入/输出接线十分繁琐，应避免采用。现地控制单元可能采用的类型很多，本规定中推荐了三种。在近年来设计的电厂中，采用3.1.4的最多。我国以前没有在机旁手动分步操作的习惯，随着设备的引进，这种便于调试和备用的方式已经为我们所接受。不论采用哪种方式，均应有一定的冗余度，以保证机组在现地控制单元局部故障时仍能对机组实现起停和转换工况。3.1.7现地控制单元在与电站级监控设备失去联系或电站级监控设备发生故障时的自治运行功能是分层分布系统的一个重要优点。3.2功能3.2.1～3.2.4监视量的多少对监控系统的价格影响很大，因此，合理配置监视量对获得理想的性能价格比十分重要。我国习惯于对机组所有测温点的温度模拟量进行监视，既抬高了造价，又影响了处理的实时性。实际上，运行人员关心的是温度是否正常，而具体的温度值并不很重要。因此将部分测温点采用开关量方式监视，仅留一部分采用模拟量方式监视是合理的。表2列出了国内外部分水电厂机组模拟量的统计。温度巡检装置的每路信号平均价格一般低于监控系统温度输入插件每路信号平均价格。因此，采用温度巡http://www-lcdljx/bzhb/ZY/328/3280800.HTM2007-8-1PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建ÿwww.fineprint.com.cn 水力发电厂计算机监控系统设计规定页码，10/13检装置与计算机监控系统相配合，将温度信号以串行方式从巡检装置送入计算机监控系统也是一种可取的方案。上海电力学院和机械工业部北京自动化所等单位生产的巡检装置均可满足这一要求。表2部分水电厂机组模入量统计表单机容量电厂名称每机模入量其中电气量其中温度量其中其他量(MW)大古力(美)700——18—三峡700140———龙羊峡320—16—21广州抽水蓄能3006294013隔河岩300921676—迪诺威克(英)300120———200英菲尼罗(墨)56———(MV·A)安康20010814868十三陵200126157733葛洲坝175——88—铜街子15073———东江12556———阿尔法尔法尔(智)95(MV·A)16———卡奴提拉(智)78(MV·A)48———富春江6064———雷扎赫(德)6024———池潭5096———石泉4561———霍森(德)3716———伊非真(德)29(MV·A)8———大溪一级(美)28——6—3.2.5无说明。3.2.6本条未对事件顺序记录的分辨率提出具体要求。考虑到断路器和继电器的动作时间都有一定的离散性，对分辨率提过高的要求并无太大的实用价值。如果监控系统有远动功能，则事件分辨率应满足自动化的要求，即电力系统调度自动化为5ms，地区电网调度自动化为10ms。如果电站有专门的远动装置，可以不对分辨率提具体要求。3.2.7各工程对事故追忆的要求(记录哪些量，事故前后各延伸多长时间，采样间隔是多少)各不相同。如孟德济克电厂记录6个量，事故前200ms、事故后92s的值，事故前采样周期和事故后2s内的采样周期均为50ms，此后90s的采样周期为200ms。丹江口电厂记录20个量各50个值，采样周期可以设定；十三陵电厂记录40个量事故前5s、事故后5s的值。建议参考孟德济克电厂的技术要求。应注意区分事故追忆与事故录波，在记录电气量时，前者记录的是有效值，后者记录的是瞬时值。3.2.8根据苏联学者的论述，优化运行机组台数可获得效益2.0%，实现最优组合可获得效益0.5%，实现机组间负荷最优分配可获得效益0.3%。因此，在机组型式相同的电厂，自动经济运行的重点应放在优化运行机组台数。调节机组的有功功率目前大都采用从监控系统向调速器发送开关量脉冲的方式实现二次闭环调节。如果调速器是微机型的，可利用串行口向调速器发送有功功率的给定值。3.2.9调节机组的无功功率目前大都采用从监控系统向励磁调节器发送开关量脉冲的方式实现二次闭环调节。如果励磁调节器是微机型的，可利用串行口向励磁调节器发送无功功率的给定值。3.2.10无说明。3.2.11无说明。3.2.12无说明。3.2.13无说明。3.2.14无说明。3.2.15屏幕显示器的工作方式可以分为图形工作站方式、图形终端方式和主机内插图形板方式。许多新投产或新设计的大型电厂的监控系统，如葛洲坝二江、丹江口、广州抽水蓄能、十三陵等都采用了图形工作站方式。工作站本身就是一台具备高性能图形显示功能的微机构成的系统。工作站具有相对的独立性，特别适合于http://www-lcdljx/bzhb/ZY/328/3280800.HTM2007-8-1PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建ÿwww.fineprint.com.cn 水力发电厂计算机监控系统设计规定页码，11/13分布式控制系统。许多新建的国内外大型水电厂还采用了分设工程师工作站和操作人员(或运行人员)工作站的方式，软件装配、系统维修、数据库生成与装配、图形的生成与修改等均在工程师工作站进行，操作人员工作站仅用于正常监控。有的电厂还采用了硬拷贝机，但其价格较贵，运行费用高，一般不宜采用。3.2.16无说明。3.2.17电厂监控系统完全可以实现与上级调度自动化系统的通信。鲁布革、铜街子等电厂都是这样做的。应避免采取在计算机监控系统以外另设独立的远动终端的方式。3.2.18运行管理与指导功能需根据电厂的特点在投产后不断完善与补充。3.2.19自诊断应能指明故障插件，以便运行人员方便地更换，及时恢复正常运行。3.2.20本条并不否定在配置监控系统的电厂另设某些专功能装置的做法，但应认真进行经济技术比较，以避免重复与浪费。在计算机为主和计算机为辅的系统中，模拟屏的信息来自生产现场，连接到中央音响信号装置不会增加很多电缆，因而设置中央音响信号系统是合理的。大多数电厂的水文气象预报系统与计算机监控系统没有在线联系。少数电厂，如鲁布革、富春江(二期)等，水情预报系统可以在线地与监控系统通信。3.3硬件选择3.3.1正如2.0.5说明中所说，微机的性能价格比正在超过小型机，所以许多工程，如永定河梯级、万安、池潭、范厝、沙溪口、东江、富春江、十三陵、广州抽水蓄能电厂等都采用了微机作为主控级设备。3.3.2DL/T578—95《水电厂计算机监控系统基本技术条件》中规定存储容量分配中应留有40%以上的储备供扩充使用。3.3.3国外许多公司都开发了适用于水电厂的微机远方终端，集数据采集和控制功能于一体，如ABB的MasterPiece，ProcontrolP，东芝公司的TOSMAP-HYDRO，三菱的DCN-70，80，CEGELEC的H20等。我国的电力工业部电力自动化研究院也开发了系列化、可批量生产的微机远方终端如SJ-100～500。可编程控制器最适于顺序控制，但由于其工作方式为巡查式，大都没有中断功能，与上位机的时钟同步也有困难，因而往往不适于单独作为现地控制单元设备，但也有少数可编程控制器，如西门子的SIMATICS5系列产品可具有中断功能，通信和时钟同步问题也容易解决，可以单独作为单元级设备。在微机远方终端加可编程控制器的方式中，可编程控制器选用仅具有顺控功能的产品。3.3.4现地控制单元的显示和控制设备通常是布置在面板上的数字显示装置及键盘、按钮和控制开关等。3.3.5参看3.2.15的说明。3.3.6在配置工程师工作站的情况下，可不另配置本条列的各项设备。3.4软件技术要求3.4.1本条中系统软件指各种语言编译程序，各种便于调试程序的软件工具，操作系统，各种服务性程序，如诊断查错程序、系统生成和初始化程序等。支持软件指数据库系统，人机联系系统和信息收集系统。应用软件是实现安全、经济运行等各项功能所需的各种程序。3.4.2无说明。3.4.3无说明。3.4.4无说明。3.5二次接线3.5.1设有计算机监控系统的水电厂的二次接线设计是一项十分复杂的工作，往往关系到计算机监控系统的优劣与成败。本节各条列出了二次接线设计中的主要问题，但难以包罗万象，设计时还需根据具体情况周密考虑。3.5.2无说明。3.5.3温度量大都从测温热电阻引入。应注意按机械工业部等六部局(86)机技联字43号文件，53欧姆铜热电阻已淘汰，今后应采用分度号为Pt100或Cu50、Cu100的测温电阻。有的现地控制单元，如电力工业部电力自动化研究院和机械工业部北京自动化所的产品，可以直接从电压互感器和电流互感器的二次侧引入信号，不必经由电量变送器，从而降低了成本。3.5.4本条参考了GB11920—89《电站电气部分集中控制装置通用技术条件》。3.5.5无说明。3.5.6模拟量输出主要用于驱动模拟式仪表。http://www-lcdljx/bzhb/ZY/328/3280800.HTM2007-8-1PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建ÿwww.fineprint.com.cn 水力发电厂计算机监控系统设计规定页码，12/133.5.7无说明。4梯级水电厂及水电厂群的计算机集中监控系统4.0.1无说明。4.0.2无说明。4.0.3本条参考了SDJS8—84《水电厂通信设计技术规定》。其中规定：“在事故时，梯级调度所至主要梯级水电厂的通信不中断”。“各梯级水电厂同梯级调度所(地区调度所，行使调度权的主要梯级水电厂等)之间的通信方式，当有输电线路相连时，优先选用电力载波通信。如需设置第二种方式时，可选用无线电通信，以保证在特殊情况下(水灾、地震等)通信的可靠性。”4.0.4经济运行是梯调监控系统的一项效益极为显著的功能。其他各项功能与一般的调度自动化系统类似。4.0.5为了便于调度值班人员工作，可以在模拟屏上显示水力系统，或另设水力系统模拟屏。4.0.6无说明。4.0.7无说明。4.0.8本条引用了SDJ173—85《水力发电厂机电设计技术规范》的规定。5场地技术及其他5.1场地与环境5.1.1为削弱电磁场对计算机的干扰，首先应削弱干扰源，例如采用全连式封闭母线、尽量将计算机室布置在远离干扰源的地方；另一方面，应采取适当的抗干扰措施，使到达计算机的干扰信号衰减到不足为害的程度。5.1.2无说明。5.1.3无说明。5.1.4GB2887—89《计算机场地技术条件》规定了两种确定计算机房使用面积的方法：1)S=(5～7)ΣSb式中：S——计算机房的面积，m2；S——与计算机系统有关的并在机房平面布置图中占有位置的设备的面积，m2；bΣS——计算机机房内所有设备占地面积的总和，m2。b2)S=KA式中：S——计算机机房的面积，m2；A——计算机机房内所有设备台(架)的总数；K——系数，取值(4.5～5.5)m2/台(架)。5.1.5无说明。5.1.6无说明。5.1.7无说明。5.1.8实践证明，计算机监控系统抗干扰的薄弱环节是置于中控室的屏幕显示器。即使磁场干扰场强不大于800A/m(GB2887—89的规定值)，屏幕图像仍可能发生晃动现象，为防止这一现象的发生，对屏幕显示器采取局部屏蔽是效果较好的方案。工程设计时则应注意核算大电流母线的工频磁场干扰，其值一般应控制在80A/m以下。5.1.9无说明。5.2电源5.2.1不间断电源有多种形式，应当采用的形式：1)正常情况下将来自厂用电的交流电整流后再逆变，供给计算机，蓄电池处于浮充状态；2)失去厂用电时，由蓄电池逆变供给计算机。应当避免采用将不间断电源旁路而直接从厂用电供电的方式。在可能的情况下，应利用电厂的蓄电池作为不间断电源的直流电源，如果这样做，应在确定蓄电池容量时计入这一部分负荷。据了解，青岛整流器厂等厂生产的不间断电源可以接110V和220V的蓄电池组。5.2.2如果采用逆变电源供电，也应在确定蓄电池容量时计入这一部分负荷。现地控制单元的电源宜分别设置，以提高各装置的独立性。5.2.3无说明。http://www-lcdljx/bzhb/ZY/328/3280800.HTM2007-8-1PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建ÿwww.fineprint.com.cn 水力发电厂计算机监控系统设计规定页码，13/135.3接地5.3.1早期的计算机监控系统曾经进行过设独立接地网的实践。但这种接地方式在抗干扰和防雷保护方面都未收到预期的效果。事实上，由于条件的限制，在水电厂敷设独立接地网十分困难。目前的工程项目中，计算机监控系统均采用电厂的公用电气网接地，效果良好。5.3.2无说明。5.3.3在分层分布系统中，现地控制单元有可能与电厂级之间在电气上互相隔离。在这种情况下应用本条。5.3.4无说明。5.4电缆和屏蔽5.4.1可供选择的对绞屏蔽加总屏蔽电缆有DJYP2VP2，DJYP3VP3等多种型号，西安电缆厂、上海电缆厂、苏州电缆厂和常州电缆厂等厂家均可生产。5.4.2无说明。5.4.3无说明。5.4.4信号电缆与动力电缆之间的最小距离参见NDGJ91—89《火力发电厂电子计算机监视系统设计技术规定》。http://www-lcdljx/bzhb/ZY/328/3280800.HTM2007-8-1PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建ÿwww.fineprint.com.cn'