【电力行业标准(DL)】 水力发电厂计算机监控系统设计规定

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水力发电厂计算机监控系统
设计规定
Rule for design of computerized monitoringand control system in hydraulie powerplantsDL/T50651996
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
DL/T5065—1996
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。118
DL/T5065—1996
1·总则
2类型与结构
大型水电厂的计算机监控系统
4梯级水电厂及水电厂群的计算机集中监控系统5：场地技术及其他
条文说明，
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。120
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
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SDJ987《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，均应引人监控系统；而上述规程中规定只在设备现地监视的参数，允许不引人。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，般不引入监控系统。进人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；122
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人（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。监控系统应配置方便实用的人机联系设备，完成各项功能。3.2.13
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。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；123
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。此内容来自标准下载网
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。
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。3.4.4
3.5二次接线
3.5.1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。开关量输人应经光电耦合隔离，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人，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4mA20mA或0V~土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：
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穴余的多微机系统，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；126
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；14）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；127
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