DL T 5065-1996（条文说明） 水力发电厂计算机监控系统 设计规定.pdf

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1、p DL DL/T 5065-1996 水力发电厂计算机监控系统设计规定条文说明主编部门z电力工业部、水利部北京勘测设计研究院批准部门z中华人民共和国电力工业部吃na咆约也i板、心1997北京目次1 总贝心.21 2 类型与结构.233 大型水电厂的计算机监控系统.25 4 梯级水电厂及水电厂群的计算机集中监控系统.32 5 场地技术及其他.“.33 20 1总则. 0.1 无说明。J.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。. o. 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

2、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4.03 5. 56 1. 00 2.01 o. 216 电量（%(1. 13) 注z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

3、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F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kWh，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21 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

4、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

5、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. o. 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. o. 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

6、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。22 2类型与结构2. 0.1 国外通常将监控系统分为CASC(Computer-Aided Su pervisory Control ）、CBSC( Computer Based Supervisory Control）和CCSC(Computer-Convention Based Supervisory Con-trol)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

7、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z“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

8、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，例如可以分为设前置机和不设前置23 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

9、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.s 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

10、高30%左右，但可用率只提高o.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5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VAX11/780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、范唐、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

11、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。24 3 大型水电厂的计算机监控系统3. 1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

12、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井，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

13、龙滩、拓溪、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。25 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于动分步操作的习惯，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，均应有定的冗余度，以保证机组在现地控制

14、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

15、系统温度输入插件每路信号平均价格。因此，采用温度巡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要求。电厂名称大古力（美）三峡26 表2部分水电厂机组模入量统计表单机容量(MW) 700 700 机模入中电气140 中温度中其他18 表2（续完）电厂名称单机容量陆寻机模入量民中电气量其中温度量民中其他量(MW) 龙羊峡320 16 21 广州抽水蓄能300 62 9 40 13 隔河岩300 92 16 76 迪诺威克（英）300 120 200 英菲尼罗（墨(MV A) 56

16、 安康200 108 14 86 8 十三陵200 126 15 77 33 葛洲坝175 88 铜街子150 73 东江125 56 阿尔法尔法尔95(MV A) 16 智）卡奴提拉（智）78(MV A) 48 富春江60 64 雷扎赫（德）60 24 池源50 96 石泉45 61 霍森（德）37 16 伊非真（德）29(MV A) 8 大溪一级（美28 6 3.2.s 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

17、动化为5ms，地区电网调度自动化为lOms。如果电站有专门的远动装置，可以不对分辨率提具体要求。27 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z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.s 根据苏联学者的论述，

18、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

19、无说明。3.2.1s 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，特别适合于分布式控制系统。28 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

20、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

21、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.o. 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、范唐、沙漠口、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. 2 DL/T 578-95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。29 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, Procon trol P，东

22、芝公司的TOSMAP-HYDRO，三菱的OCN-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-100500。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

23、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十30 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

24、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 元说明。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）机技联宇43号文件，53欧姆铜热电阻巳淘汰，今后应采用分度号为PtlOO或Cu50、CulOO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。3.5.7 无说明。

25、31 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.s 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，

26、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SDJ17385水力发电厂机电设计技术规范的规定。32 5 场地技术及其他s. 1场地与环境s.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p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。s.1. 2 无说明。s.1. 3 无说明。s. 1. 4 GB2887-89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z1) s = (57）Sb 式中：S一一计算机房的面积，m2;Sb一一与计算机系统有关的并在机房

27、平面布置图中占有位置的设备的面积，m2;Sb一一计算机机房内所有设备占地面积的总和，m2。2) S=KA 式中zS一一计算机机房的面积，m2;A 计算机机房内所有设备台（架）的总数；K一一系数，取值（4.5 5. 5) m2台（架）。5.1. 5无说明。s.1. 6无说明。s.1. 1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），屏幕图象仍可能发生晃动现象，为防止这一现象的33 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4般应控制

28、在BOA/m以下。s.1. 9 无说明。s.2电源s. 2.1 不间断电源有多种形式，应当采用的形式z1)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z2）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惊，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漉可以接110V和220V的蓄电池组。s.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。s.2.3

29、 无说明。5.3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。34 5,4电缆和屏蔽s. 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。35 82mgmJO 书号：1580125 124 定价：4-50元