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瓦村水电站计算机监控系统方案设计

发布时间:2019-11-07 09:41   类型:应用案例   人浏览
1 引言 瓦村水电站工程坝址位于郁江上游右江河段田林县境内、是郁江综合利用规划的第2个梯级,是一座以发电为主,兼顾供水、防洪、航运等综合利用的水电站工程。瓦村水电站为坝后式水电站,总装机容量230MW,选用三台立轴混流式水轮发电机组,每台机组装机3×76.67MW。电站供电范围为百色地方电网。在枯水期,根据电力系统运行需要电站可担任调峰、调频任务。电站由广西省百色市电力公司调度管理,远动信息直送百色市电力公司调度中心。远动信息采集及传送满足调度端的规约及实时性、可靠性要求。计算机集控系统能满足百色电力公司调度中心调度管理形式的要求。 2 工程概况 瓦村水电站工程坝址位于郁江上游右江河段田林县境内、驮娘江与西洋江汇合口下游8.4km处,距下游瓦村水文站约0.27km,距下游百色水利枢纽约105km。是郁江综合利用规划的第2个梯级,是一座以发电为主,兼顾供水、防洪、航运等综合利用的水电站工程。水库总库容5.36亿m3,有效库容为2.25亿m3,设计装机230MW,属Ⅱ等工程。 瓦村水电站位于百色市田林县八桂瑶族乡弄瓦村,距离百色市约120km;弄瓦村至田林县城为山区四级公路,里程约60km;田林县城至百色市高速公路(G78汕昆高速)里程约63km,二级公路(G324国道)里程约17km;百色市至南宁市高速公路(G80广昆高速)里程约257km。为便于施工和永久运行管理需要,沿坝址下游左、右岸岸边布置有永久交通道路,在左岸跨平西沟上修建平西沟涵洞及道路,连接左岸上坝公路并贯通田林~者达~弄瓦的县乡公路;在坝址下游修建瓦村大桥连接左右岸交通,本工程对外交通较方便。 瓦村水电站为坝后式水电站,装机容量230MW,选用三台立轴混流式水轮发电机组。本电站的主要设计参数如下:单机容量76.67MW,最大水头85.8m,最小水头61.5m,全年加权平均水头81.27m,汛期加权平均水头81.79m,枯水期(11月~次年4月)加权平均水头80.13m,额定水头76m。瓦村水电站水库具有优于季调节的不完全年调节能力,多年平均发电量695.36GW•h,年利用小时数3023h。 瓦村水电站供电范围为百色地方电网。枯水期,根据电力系统运行需要电站可担任调峰、调频任务。电站装机3×76.67MW,三台水轮发电机组分别与一台SFPZ11-100MVA主变压器组成三个单元接线,将发电机电压13.8kV升至220kV,220kV为单母线分段接线,出线两回。 3 电站监控系统设计原则 3.1 无人值守原则设计 广西瓦村水电站按照“无人值班”(少人值守)的原则设计,并按照无人值班的原则预留接口和平台。电站监控方式采用以计算机监控系统为基础的全厂集中监控方案。设置统一的全厂计算机监控系统,不再设置独立的常规监控设备,出于电站安全性、可靠性考虑,电站另外设置简单的紧急停机、安全闭锁和事故动作的硬接线回路,满足计算机监控系统因故退出时电站运行人员对重要设备进行紧急处理的要求。 根据《广西百色瓦村水电站接入系统设计》(收口版),本电站由广西省百色市电力公司调度管理,远动信息直送百色市电力公司调度中心。远动信息采集及传送满足调度端的规约及实时性、可靠性要求。计算机集控系统能满足百色电力公司调度中心调度管理形式的要求。 通过现场总线或者串行接口等实现电站计算机监控系统与电厂保护系统、励磁装置、调速器装置、直流系统、公用和辅助设备控制系统等之间的通信。 系统配置和设备选型符合计算机发展的特点,充分利用计算机领域的先进技术,系统达到当前的国际先进水平。系统高度可靠、冗余,其本身的局部故障不影响现场设备的正常运行。系统为全分布、全开放系统,既便于功能和硬件的扩充,又能充分保护应用资源和投资,分布式数据库及软件模块化、结构化设计,使系统能适应功能的增加和规模的扩充,并能自诊断。 安全防护要求,安全防护实施方案须经上级信息安全主管部门和电力调度机构审核和验收。电力二次系统安全防护的总体原则为“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”,以保证电力监控系统和电力调度数据网络的安全。 3.2 最低安全防护措施 (1)计算机监控系统属于控制区(安全区I),是安全防护的重点与核心,所有计算机监控系统设备都必须置于安全区I,纳入统一的安全防护; (2)计算机监控系统通过广域网与百色市地调中心通信,必须加装经过国家指定部门检测认证的电力专用纵向认证加密装置; (3)计算机监控系统(安全I区)与非控制区(安全II区)之间的连接采用硬件防火墙进行隔离,生产控制大区与管理信息大区(安全III区)之间的连接采用正向安全隔离装置进行隔离; (4)数据服务器采用安全加固的操作系统; (5)监控系统配置网络防病毒系统; (6)计算机监控系统的重要业务系统采用认证加密机制; (7)计算机监控系统内部各节点之间采取虚拟网(VLAN)和访问控制等安全措施; (8)计算机监控系统部署安全审计措施、把安全审计与安全区网络管理系统、(9)综合告警系统、敏感业务服务器登录认证和授权、应用访问权限相结合; (10)计算机监控系统部署恶意代码防护系统、采取防范恶意代码措施。病毒库、木马库的更新离线进行; (11)禁止生产控制大区内部的E-mail和Web服务; (12)严禁E-mail、Web、Telnet、Rlogin、FTP等安全风险高的通用网络服务和以B/S或C/S方式的数据库访问穿越专用横向单向安全隔离装置,仅允许纯数据的单向安全传输。 4 电站监控系统结构及特点 4.1 系统结构 广西瓦村水电站计算机监控系统采用开放式分层、全分布的系统结构,由现地控制单元和站控级中心计算机系统组成,该系统采用100/1000M工业级以太网交换机通过冗余光纤星型网组成的以太网交换网进行各现地控制单元与站控级中心计算机系统之间的数据传输和数据交换。 每台水轮发电机组分别设置一套现地控制单元,公用设备、GIS及开关设备、厂用电及溢洪道闸门监控各设置一套现地控制单元。现地控制单元直接监控被监控设备的生产过程,既可作为分布系统中的现地智能终端,又可作为独立装置单独运行。 电站与溢洪道现地控制单元通过买方提供的光纤通道,实现溢洪道和电站之间的数据传输和数据交换。数据传输和数据交换通过100M以太网与主交换机连接。 本监控系统局域网按IEEE 809.3u设计,采用全开放的分布式结构,采用单模和多模光纤电缆,通信规约TCP/IP,主干网络的传输速率不低于1000Mbps,其它不低于100Mbps,系统结构参见图1所示。 图1 瓦村水电站计算机监控系统结构图 4.2 系统特点 (1)开放。本监控系统完全符合国际标准定义的开放式环境,系统服务器采用UNIX操作系统,其它采用UNIX或Windows 操作系统,编程支持C语言等高级语言,应用程序的开发界面采用功能图语言。 (2)分布。功能和数据库分布在系统各节点上。使本监控系统具有更高的效率、更高的可靠度及更好的可扩性。 (3)高度可靠、冗余。监控系统采用冗余星型网光纤的1000、100Mbps交换式快速以太网,冗余系统服务器和冗余电源系统等。 (3)系统支持在线及离线编程,远程编程维护。 4.3 厂站层网络设备系统 瓦村电站控制网络为双星型连接的1000Mbps交换式以太网系统。网络交换机采用高性能模块化自适应工业级以太网交换机,并应通过电力行业质量检验测试中心的检测。交换机具备三层路由功能,拓扑结构和链路自愈支持星型、拓扑结构;支持环路耦合功能,链路汇聚等;交换机模块化结构设计,支持多种标准的网络协议,便于扩展,应用灵活;可维护性好维护、维修方便,支持热插拔,可在不断电情况下更换模块;设备配置方式为支持命令行接口(CLI),TELNET,Web等多种设备配置方式;网络功能特性即插即用,Qos(802.1p),VLAN(802.1q),支持GVRP、GMRP、IGMP Snooping多播过滤、端口速率限制和广播风暴抑制,SNTP时间同步(客户端和服务器)。支持IEEE1588 精确时间同步协议(可提供IEEE1588 硬件模块支持);交换机具备扩展到更多模块的能力;交换机底板、电源模块等组件需具备带电热插拔功能,并配置冗余电源;网管兼容性需支持串口,web方式,SNMP v1/v2C/v3对设备的配置及管理,可将交换机状态信息直接传送到网管软件中;支持VLAN(虚拟局域网)子网划分,安全隔离工控数据;采用交、直流220V双电源供电,提高系统可用性和检修安全性;可靠性按工业标准设计生产,可靠性高,常温下平均无故障间隔时间MTBF在20年以上;交换机采用无风扇设计,应能在恶劣环境条件下工作,如高温、湿热、强电磁干扰环境;通过防电磁干扰、抗震动、危险场合应用等相关中国或国际标准的认证:;cUL 1604 Class 1 Div 2 危险场合认证;电力行业的KEMA认证。 4.4 电站控制级配置方案 (1)两套调度通信服务器,用于与百色地调通信,完成与调度端的数据交换,应采用直采直送的方式与调度侧进行通信,即任何一个数据包从现地采集后途径调度远动通信工作站传输过程中不得采用规约转换方式解拆重包。支持掉电保护和电源恢复后的自动重启功能。 (2)两套主机兼操作员工作站,操作员工作站,负责安全运行监视、控制和调节、事件记录及报警状态显示和查询,但不允许修改或测试各种应用软件。操作员工作站支持掉电保护和电源恢复后的自动重启功能。计算机监控系统应对通信通道、通信状态进行监视,并在操作员工作站上显示通信故障报警信息和通信状态等信息,对冗余通信通道应能自动或手动切换。 (3)一套工程师工作站,主要负责系统的开发、调试、诊断和维护,可完成应用软件、数据库、系统参数的定义和修改,程序下载等工作,并对运行维护人员进行控制、操作、维护、软件联合开发和系统管理等方面的培训,培训信息来自计算机监控系统,启动相应的模拟仿真程序,但不输出到被控对象,不能影响正常的生产过程。工程师兼培训工作站支持掉电保护和电源恢复后的自动重启功能。 (4)一套移动式MMI,移动式 MMI应是一台联想兼容的笔记本电脑,采用酷睿7 GHz及以上CPU, SONOMA平台,具有4GB随机存取存储器(RAM),能通过接口与 LCU 通信。提供通过LCU能执行机组现地控制和监视的所需的全部软件,为现地控制单元测试和编程的诊断和编程软件。通过该MMI进行系统的在线测试或程序修改,MMI可接入现地控制单元或者站控级中心网络或经过拨号登录。移动式MMI为轻便的、可携带的。 (5)一套语音报警及短信寻呼服务器/打印服务站,负责与相应的电站通信程控交换机设备的接口和公网服务器联调,并对开通质量负责。语音及手机短信报警工作站采用高性能的PC,并配有足够的通信接口。 (6)两套交流逆变电源,容量大于15KVA,满足计算机监控系统自用要求。UPS为并联冗余、互为热备用的工作方式:两组相同的UPS的容量都可单独供给全部负荷,正常运行时,两组UPS并联供电。当一

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