第四章：電廠控制級電廠控制級的功能

一二電廠控制級的結構及配置

對電廠控制級的要求

三四AGC控制AVC控制五水電廠計算機監控系統一、電廠控制級的功能1、電廠控制級的總體功能完成對整個電廠設備及計算機系統的集中監視、控制、管理和對外部通信等任務。2、電廠控制級的具體功能(1)數據采集和處理通過廠內通信網絡自動采集LCU的電廠設備運行數據。通過外部通信網絡接收調度命令或其它系統送來的數據。對采集的數據進行可用性識別，并標志不可用數據及處理。對采集的模擬量進行越限檢查，產生報警報告并記錄。按要求進行計算分析。進行相關記錄和事故追憶記錄。將有關數據生成數據庫（實時數據庫、歷史數據庫等）。水電廠計算機監控系統一、電廠控制級的功能（2）控制和調節發布機組的開/停操作、工況轉換、功率調節命令。發布斷路器、隔離開關及電廠公用設備的控制命令。AGC、AVC計算。（3）人機接口運行狀態或參數顯示、事故或故障報警記錄顯示、運行管理的各種記錄和報表的顯示。各種記錄、記事、報表、操作票等的打印。事故、故障的音響或報警、電話報警或查詢。通過CRT、鼠標或鍵盤等輸入設備，向計算機系統發布電廠設備的監控命令，對計算機系統的各種操。（如畫面和報表的調用、報警認可、參數設定、監控狀態設置等。）。提供編輯、軟件開發和操作員培訓的接口。水電廠計算機監控系統（4）通信功能電廠控制級和各LCU之間的通信。與外部系統或遠方監視站的通信。（5）編輯、軟件開發、培訓和系統管理畫面、報表、數據庫的編輯。應用軟件的維護和開發。系統結構的維護管理。運行培訓。（6）系統自診斷和故障處理系統硬件、軟件的在線和離線自診斷。對故障設備的隔離。對冗余設備的故障自動切換。非冗余設備在故障消失后的自動恢復。一、電廠控制級的功能水電廠計算機監控系統（7）時鐘同步電廠控制級計算機時鐘與標準時鐘的同步。電廠控制級與LCU之間的時鐘同步。（8）專家系統功能事故或故障分析和處理指導軟件。故障預測軟件。運行指導軟件。設備維護管理分析和指導軟件。一、電廠控制級的功能水電廠計算機監控系統二、電廠控制級的結構及配置1、電廠控制級的兩種類型（1）功能集中式電廠控制級

應用實例：遼寧白石水電站

（2*4000KW+1600KW）特點：電廠控制級的功能全部集中至網絡上的一個或兩個以主備方式運行的功能節點來完成。應用范圍：中小型水電廠或自動化程度要求較低的電廠。遼寧省北票市境內新建電站實施微機監控系統的首例工程。水電廠計算機監控系統二、電廠控制級的結構及配置水電廠計算機監控系統二、電廠控制級的結構及配置1、電廠控制級的兩種類型（2）功能分散式電廠控制級

特點：電廠控制級的功能采用多臺計算機來承擔應用范圍：大型水電廠或自動化程度要求較高的水電廠應用實例：三峽右岸水電站、吉林白山水電站水電廠計算機監控系統二、電廠控制級的結構及配置水電廠計算機監控系統二、電廠控制級的結構及配置2、電廠控制級的配置（以三峽右岸電站為例）電站信息網電站控制網生產信息查詢網主交換機之間設計采用雙千兆以太網連接，形成緊密耦合的一個高速網絡系統

雙冗余熱備主交換機和地下電站雙冗余熱備主交換機以及各LCU的雙冗余交換機構成主要完成與生產管理特別是歷史數據管理有關的信息傳輸，如后臺數據處理信息、歷史數據備份操作、報表打印數據等。單網配置，生產信息查詢網與電站信息網之間通過物理隔離裝置隔離，生產信息查詢網上所有節點及外部節點對監控系統電站信息網的訪問均被禁止。（2套光線/雙絞線）

（2套光線/雙絞線）

（1套光線/雙絞線）

水電廠計算機監控系統二、電廠控制級的結構及配置3、電廠控制級的硬件配置（以三峽右岸電站為例）（1）歷史數據服務器(含磁盤陣列柜)任務：完成三峽右岸電站計算機監控系統的數據處理、歸檔、存儲及歷史數據的生成、轉儲及管理。配置：SunFireV490服務器2套每套配置：1.35GCPU2個，二級緩存16M，內存8GB，硬盤2X146GB17吋液晶顯示器1臺1847W冗余電源SunSolaris操作系統采用1個串口，2個USB口，6個PCI插槽2路10/100/1000BaseT以太網接口，4口100/1000M以太網模塊1塊；

水電廠計算機監控系統二、電廠控制級的結構及配置3、電廠控制級的硬件配置（以三峽右岸電站為例）（2）數據采集服務器任務：數據采集服務器完成整個計算機監控系統的數據采集和預處理功能。配置：SunFireV440服務器4套（雙套熱備冗余）每套配置：1.28GCPU，內存4GB，硬盤2X73GB17吋液晶顯示器1臺1847W冗余電源SunSolaris操作系統采用1個串口，2個USB口，6個PCI插槽2路10/100/1000BaseT以太網接口，4口100/1000M以太網模塊1塊；

水電廠計算機監控系統二、電廠控制級的結構及配置3、電廠控制級的硬件配置（以三峽右岸電站為例）（3）應用服務器任務：完成對整個電站的高級應用程序，如AGC/AVC計算和處理。同時應用服務器還與數據采集工作站一起完成右岸電站計算機監控系統的數據采集和預處理功能。配置：SunFireV440服務器2套（同數據采集服務器）水電廠計算機監控系統二、電廠控制級的結構及配置3、電廠控制級的硬件配置（以三峽右岸電站為例）（4）操作員站任務：完成監控系統的全部人機聯系功能。配置：SunBlade2500工作站5套每套配置：64位1.6GHZCPU，1M緩存，內存2GB，硬盤146GB21吋液晶顯示器3臺1847W冗余電源SunSolaris操作系統采用2個串口，7個USB口，6個PCI插槽5路10/100/1000BaseT以太網接口XVR-600高端圖形卡3塊

水電廠計算機監控系統二、電廠控制級的結構及配置3、電廠控制級的硬件配置（以三峽右岸電站為例）（5）工程師站（2套）任務：工程師站用于系統開發、編輯和修改應用軟件、建立數據庫、系統初始化和管理、檢索歷史記錄、系統故障診斷、程序下載及培訓等。配置：SunBlade2500工作站2套（同操作員站）（6）仿真培訓站（1套）任務：培訓仿真站主要負責運行人員的操作培訓等工作。該節點具有操作員工作站的所有功能，可作為操作員工作站的備用站。配置：SunBlade2500工作站1套（同操作員站）水電廠計算機監控系統二、電廠控制級的結構及配置3、電廠控制級的硬件配置（以三峽右岸電站為例）（7）其它配置2臺套調度通訊服務器；1臺套廠內通訊服務器；1臺套電話語音報警工作站；1臺套報表工作站；2套查詢終端；1套WEB數據服務器；2套WEB發布服務器；2臺黑白1臺彩色激光打印機；1套GPS時鐘裝置；1套模擬屏驅動裝置；1套大屏幕控制裝置；2套信息網網絡裝置；2套控制網網絡裝置；1套信息查詢系統網絡裝置；6臺便攜式計算機；3臺移動站；水電廠計算機監控系統二、電廠控制級的結構及配置4、電廠控制級的網絡配置（以三峽右岸電站為例）水電廠計算機監控系統三、對電廠控制級的要求1、對供電電源的要求(1)電壓波動：交流220V/380V±10%(2)瞬態響應：負載突變50%，電壓超調量小于10%(3)不間斷電源切換時間：不大于4ms(4)效率：大雨70%(5)噪聲：距UPS1m處為40——60dB(6)波形失真：<5%(7)額定容量：1.5——2倍正常負載容量考慮(8)不間斷電源備用電池維持時間：20min或30min水電廠計算機監控系統(1)雙UPS供電，互為熱備用；(2)每臺UPS容量按1.5-2倍正常負荷容量考慮；(3)交流輸入停電后可維持30min；(4)采用免維護的閥控密封鉛酸蓄電池。三、對電廠控制級的要求2、對UPS電源的要求(1)氣候環境；(2)電磁環境；(3)場地：面積=（5-7）設備所占面積之和；(4)接地。3、對環境的要求水電廠計算機監控系統四、AGC控制(自動發電控制）1、AGC控制的任務在滿足安全發電的約束下，以迅速的、經濟的方式控制整個電廠的有功功率以滿足系統的需要。2、AGC控制的功能控制整個電廠的有功功率根據系統要求對全廠運行機組的有功功率進行調整機組間的合理起停順序。對全廠運行機組的有功功率進行經濟分配保證在滿足各項限制條件下的發電耗水量最小。全廠安全運行約束的校核及控制保證廠用電的可靠；中性點接地的要求；運行中避開水輪機的汽蝕區、振動區或機組存在的缺陷范圍等。水電廠計算機監控系統四、AGC控制(自動發電控制）3、AGC控制的依據上游來水量——適用于無調節水庫的徑流式水電站使水電站最大限度的利用上游來水量，以不棄水或少棄水為原則，盡量保證水電站在較高水頭下運行。給定的發電負荷曲線或實時給定的總有功功率在電力系統統一調度下，水電站參加電力系統的有功功率和頻率的調節，完成上級下達的計劃性或隨機性發電任務。維持電力系統頻率在一定水平下運行根據電力系統的頻率瞬時偏差或頻率偏差的積分值，確定水電站的總出力，直接參加電力系統的調頻任務。綜合因素如按給定功率和電力系統頻率偏差、按電力系統對功率的要求和下游用水量的需要等。水電廠計算機監控系統四、AGC控制(自動發電控制）4、AGC控制的基本原則機組不能運行在振動區原則不能頻繁跨越振動區原則當給定總有功大于實發總有功時，機組盡可能不減負荷；當給定總有功小于實發總有功時，機組盡可能不增負荷原則機組不能頻繁調節（小負荷變化由1或2臺機移動）原則優化效率原則水電廠計算機監控系統四、AGC控制(自動發電控制）5、AGC有功負荷分配方式（1）調頻方式——AGC分配有功根據系統頻率偏差設定。PAGC=PACT＋Kf△f－P’AGC其中：PAGC：

AGC分配有功功率

PACT：全廠實發總有功功率

Kf：系統調頻系數△f：系統母線頻率偏差

P’AGC：不參加AGC機組的實發有功功率之和水電廠計算機監控系統(2)功率控制方式——AGC分配有功按照預先給定的有功設定曲線值（有功給定值）來設定。PAGC=PSET＋P’AGC其中：PAGC：AGC分配有功功率

PSET：全廠有功設定值

P’AGC：不參加AGC機組的實發有功功率之和四、AGC控制(自動發電控制）5、AGC有功負荷分配方式水電廠計算機監控系統6、AGC有功負荷容量成比例分配原則Pi:

AGC分配到第I臺參加AGC機組的有功功率PAGC：

AGC分配有功功率Pimax：參加AGC的第i臺機組在當前水頭下最大出力n:參加AGC的機組的臺數∑：參加AGC的n臺機組在當前水頭下最大出力之和（n=1,2,…,n）適用范圍：機組的某些特性曲線不全或不夠精確的前提下四、AGC控制(自動發電控制）水電廠計算機監控系統7、水電站經濟運行數學模型簡介

四、AGC控制(自動發電控制）P:電站給定總出力；Q:相應于電站給定總出力的總耗水量；Pi:第i臺機組出力；Qi:第i臺機組引用流量；N:機組總臺數；

i:機組編號，i=1,2,…N;Pimin:機組出力的最小值;Pimax:機組出力的最大值;需要考慮的因素：

旋轉備用容量躲避振動與氣蝕區負荷調節幅度約束減少開停機調節次數

水電廠計算機監控系統四、AGC控制(自動發電控制）8、AGC控制的實施水電廠計算機監控系統四、AGC控制(自動發電控制）9、AGC控制的效益

水電廠計算機監控系統四、AGC控制(自動發電控制）水電廠計算機監控系統五、AVC控制(自動電壓控制）1、AVC的任務通過水電廠計算機監控系統對正常運行中高壓母線電壓和全廠的無功功率進行控制，在全面保證機組安全運行的條件下提供充分可利用的無功功率。2、AVC進行無功功率分配原則與無功容量成比例的原則——即水電廠參加AVC控制的機組單機分配的無功量與機組最大無功容量成正比。按機組實發有功比例原則——即水電廠參加AVC控制的機組單機分配的無功量與機組實發有功量成正比。