VIPA MX9300 PLC在水电站监控系统中的应用

1.概述
　　象山水电站位于黑龙江省黑河市，电站装机容量为3×6MW，1996年设计时以计算机监控为主，常规控制为辅，主要实现对机组部分的监控，开关站以及公用辅助设备未考虑在内，由于系统的结构和功能不十分完善同时由于设备都已进入老化期，设备陈旧技术落后为电站的管理和维护，以及系统的正常运行都带来隐患。为保证电站的正常运行，提高电站的管理水平和经济效益，因此对电厂现行的监控设备进行全面的技术改造。
　　电站新的计算机监控系统按“无人值班”（少人值守）运行方式设计。采用北京中水科水电科技开发公司的H9000水电站计算机监控系统，整个系统应采用全分布开放式系统结构。电站计算机监控系统由电站控制中心系统和现地控制单元等组成。系统采用最新的计算机硬件、软件及网络技术，全站按全计算机监控进行总体设计和系统配置，达到国内同类型水电站计算机监控系统先进水平，系统投入运行后，使全站运行管理达到无人值班（少人职守）。系统高度可靠，各项技术性能指标均达到部颁DL/T578-95《水电站计算机监控系统基本技术条件》及DL/T5065-1999《水力发电厂计算机监控系统设计技术规定》的要求，选择较高的MTBF指标，从部件、单机和系统多层次保证高可靠性要求。系统配置和设备选型应符合计算机发展迅速的特点，硬件、软件采用模块化、结构化的设计，以便于硬件设备的扩充，又可适应功能的增加和　系统规模的扩展。实时性好，抗干扰能力强，适应电站的现场环境。人机接口功能强，操作控制简洁、方便、灵活。在保证系统的实时性和可靠性等技术指标的同时，系统应具有可维护性好，保证较小的MTTR指标。
2.计算机监控系统结构配置
　　电站以计算机监控系统为基础。电站设备的运行监视和控制在中控室的操作员工作站上进行，同时也可在各LCU上通过触摸屏和开关按钮实现对其所控设备运行的监视和控制。机组单元及开关站/公用单元通过光纤网络与全厂计算机监控系统连接并接受其监控，同时在这些系统的现地控制柜上设有控制开关以及操作按钮，可以实现设备的现地监控。
　　系统包括系统主机兼操作员工作站、办公楼监视终端、通讯服务器、网络设备、GPS 时钟、打印机等
　　现地控制单元（LCU）包括三套机组LCU （LCU1-LCU3）、一套开关站及公用设备LCU （LCU4） 、一套小机LCU （LCU5）。 LCU完成对监控对象的数据采集及数据预处理及与其它电站设备的通讯，负责向网络传送数据信息，并自动服从调度层上位机的命令和管理。同时各LCU也具有控制、调节操作和监视功能，配备有本地操作按钮和指示元件，当与上位机系统脱机时，仍具有必要的监视和控制功能。LCU采用PLC直接上以太网的方案。
　　现地控制单元包括：可编程序控制器、现地人机接口、同期装置、交流采样设备、转速装置及多功能电度表、嵌入式通信控制器、温度采集设备、电源、机柜、继电器及按钮开关、光字等
　　LCU可编程序控制器完成系统的数据采集及设备的调节与控制（包括顺控）。控制器不仅实时性指标高，还应具有可靠性高等特点。LCU采用BITC MX9300系列PLC。该系列PLC针对水电需求，由BITC与惠朋公司（VIPA GmbH）联合设计，在德国加工生产。
各LCU 的PLC配置的I/O点设计点数如下：
LCU单元 机组（1－3） 开关站及公用 小机
开关量输入（DI+PI） 128 192 32
开关量输入（SOE） 64 64 32
温度量（RTD） 24 8 8
开关量输出（DO） 128 128 64
模拟量输入（AI）4～20MA 16 40 8
以机组单元为例，具体配置如下：
主（1#）机箱（BITC MX9300）
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
SOE: MX 321-1BL00 SOE: MX 321-1BL00 CPU: MX 315-2AG10 AI: MX 331-7KF01 AI: MX 331-7KF01 DI: MX 321-1BL00 DI: MX 321-1BL00 DI: MX 321-1BL00 DI: MX 321-1BL00 RTD: MX 331-7KF01 RTD: MX 331-7KF01
扩展（2#）机箱（BITC MX9300）
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
DP: MX 353-1AG01 RTD: MX 331-7KF01 RTD: MX 331-7KF01 RTD: MX 331-7KF01 RTD: MX 331-7KF01 DO: MX 322-1BL00 DO: MX 322-1BL00 DO: MX 322-1BL00 DO: MX 322-1BL00
CPU模块：MX315-2AG10，含以太网接口；32点开关量输入模块：MX321-1BL00，6块；32点开关量输出模块：MX322-1BL00,4块；8点模拟量输入模块：MX331-7KF01，2块；4点温度量模块：MX331-7KF01，6块；MX9300的编程软件采用SW873，该软件支持WinPLC7（STL，FBD，LAD） 编程。
3.系统特点及功能
　　LCU是一套完整的计算机控制系统。与系统联网时，作为监控系统的一部分，实现系统指定的功能。而当LCU与系统脱离时，则能独立运行，实现LCU的现地监控功能，并确保被控设备的安全稳定运行。LCU的基本功能如下：
　　PLC完成各种数据采集与预处理功能。事件顺序记录功能。数据通讯与网络通讯功能。运行工况的转换，LCU可完成各类设备的运行工况转换，如机组的运行工况转换，断路器的分合，设备运行方式的转换等。LCU现地人机联系功能。系统硬件及软件诊断与自恢复功能。时钟同步功能。通过硬件和软件同步手段，实现系统时钟同步。
　　机组现地控制单元（LCU） 控制与调节功能：机组开、停机顺序控制：包括单步控制和连续控制两种顺控方式；机组事故停机及紧急停机控制；机组辅助设备的控制；发电机出口断路器的分/合操作；主变中性点接地开关的分/合操作；机组有功功率调节；机组无功功率/电压调节；各种整定值和限值的设定；机组的自动/手动准同期并网操作；机组进水口闸门控制；水力机械保护功能。
　　公用设备/开关站现地控制单元（LCU） 控制操作功能：开关站现地/远方控制方式的切换操作；开关站各断路器的分/合操作；开关站各隔离开关的分/合操作；开关站各接地开关的分/合操作；开关站各断路器的自动准同期合闸操作；厂用电进线及断路器的分/合操作；厂用电各种运行方式的确定及备用电源自动投入。
4.系统运行
　　象山电厂监控系统2007年已改造完毕，H9000监控系统已全部投入使用，完全达到了设计要求，各种设备目前运行稳定可靠。

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