1、使用PLC以太网实现对隔河岩电厂LCU改造小组成员：魏中洋 贵文畅 高翔 蔡金书隔河岩电站简介隔河岩电站简介l 装机容量1200 MW，l 保证出力187 MW，l 年发电量 30.4亿kwh。l 以2回500 kV输 电线路接入华中电力系统；l 担负调峰、调频任务l 以220 kv电压向 湖北省供电。隔河岩隔河岩电站简介o 主站的各种设备、各机组及开关站的现地控制单元、公用设备控制单元以及通信控制单元等均直接挂上以太网。o 主站双机并联工作，系统可靠性高。o 这一系统结构方案由长江委提出后为加拿大CAE公司采纳，软件由双方合作开发。o 试运行中一次启动成功，具有国内领先水平和世界先进水平。我
2、国水电厂引进计算机监控系统简表 我国水电厂引进计算机监控系统简表我国水电厂引进计算机监控系统简表使用使用PLC以太网实现对隔河岩电厂以太网实现对隔河岩电厂LCU改造摘要改造摘要 l重点探讨了在国内大型水电厂首次使用施耐德以太网产品实现直接上网LCU的新型结构；讨论了在这种结构下实现输入、输出、电源、CPU、联接等冗余策略，特别是在二元输入情况下，实现开关量输入冗余的方法。l分析了国际电工委员会IEEE1131五种语言FBD、LD、SFC、ST、IL各自不同特点；讨论了使用结构化文本（ST）编写PLC程序应采用的策略和方法。l分析了使用交流采样装置与变送器的策略。；讨论了在水电厂现地进行LCU改
3、造缩短工期的有效途径。使用PLC以太网实现对隔河岩电厂LCU改造l水电站计算机监控系统为了提高系统的可靠性和灵活性，主要采用分层分布的结构。它由站级监控系统和现地控制系统组成。l站级监控系统：负责全站范围的设备监控。l现地控制系统：负责水轮发电机层及相关辅助设备监控。简称为现地控制单元（Local Control Unit，LCU）水电站监控系统的组成使用PLC以太网实现对隔河岩电厂LCU改造l现地控制单元（LCU）的作用和任务：作为水电站计算机监控系统的一个基本环节，它承担着生产过程的实时数据采集和预处理，显示监视，控制和调节，音响及信号，通信网络与控制及自诊断等功能。主要就是在现场对机组运
4、行实现监视和控制。现地控制单元现地控制单元LCU的控制对象的控制对象水电站发电设备开关站公用设备闸门设备母线、断路器、隔离开关站用电系统、油水风系统、蓄电直流系统等球阀、泄洪闸门等LCU主机、辅机、变压器等LCU装置的主要功能装置的主要功能l数据采集和处理l安全运行和监视l操作控制与调节l历史事件记录l通信l人机接口l自诊断l自恢复l自动切换l自动同期并列LCU的分类的分类l总线型结构LCUl以可编程控制器为基础的LCUl智能I/O模块配工业实时网的LCU使用PLC以太网实现对隔河岩电厂LCU改造u 隔河岩水电厂原采用加拿大的计算机监控系统已稳定运行多年，为该厂安全生产及创国内一流水电厂作出了
5、应有的贡献。但随着国民的发展，对电力系统、对电厂的要求 越来越高，向国际的一流水电厂的技术、管理水平看齐，创建国际一流 水电厂，从而 实现管理水平 高、技术先进、人员进一步精 练、关门运行 的目标，势在必行。u一方面，原有的系统功能已不能满足要求，u另一方面备品备件订货越来越困难，而且价格非常高，对电厂的安全运行形成隐患。停机态空转态空载态不定态发电态开机准备开关操作解除闭锁调速器开机高压油顶起开技术供水励磁启动同期并网加负荷PLC直接上网 v普遍的LCU一般由工控机、控制器（PLC：用于数据采集和控制）、自动准同期装置、转速装置、变送器、电源等附件组成。v工控机作为计算机监控系统内部网上的一
6、个结点，各种数据经过工控机送到网上各个结点，控制命令经工控机下达到控制器等设备。普遍的LCU一般由工控机、控制器（PLC：用于数据采集和控制）、自动准同期装置、转速装置、变送器、电源等附件组成。工控机作为计算机监控系统内部网上的一个结点，各种数据经过工控机送到网上各个结点，控制命令经工控机下达到控制器等设备。冗余结构 v双机热备冗余 v光纤以太网冗余 v与远程机箱的联结电缆冗余 v输入冗余 v输出冗余 v电源的冗余 双机热备冗余 v咱们隔河岩采用了双机（CPU）热备结构。双机热备的实现有两种放方式，v一是硬件方式，一是软件方式。v硬件方式如施耐德公司Quantum系列PLC双机热备、通用电气公
7、司GE90-70系列双机热备等；v软件方式通用电气公司GE90-30系列双机热备比一般硬件的方式性能比较好。光纤以太网冗余 v隔河岩计算机监控系统采用了双光纤以太网。从LCU（PLC）而言，它的双光纤以太网工作方式不需要切换，而且是同时工作（ALL IN WORKING）的方式。与远程机箱的联结电缆冗余 v一般情况，一个LCU单元需要几个扩展机箱。如隔河岩项目，它有五个扩展机箱。在Quantum系列PLC上，它有两种连接方式，一种是远程RIO（Remote Input/Output）方式，一种是分布DIO（DistributedInput/Output）方式。v隔河岩项目采用的是RIO方式，它
8、的扩展机箱称为远程站（RemoteDrop）。与远程机箱的联结电缆冗余v一般情况下，主机箱采用与扩展机箱采用单缆连接已经足够。v采用双缆可以获得更高的可靠性。输入冗余 v一般来说，输入的冗余应该采用三取二的方法，即少数服从多数的方法。v通用电气公司GE系列PLC 就有这样的硬件结构，从CPU、输入、输出都三重冗余，以满足可靠性极高的情形，如冶金领域的高炉。v安全倾向因子v在不同的状态、过程中，可以采用不同的安全倾向因子，这样用一对冗余信号加一组安全倾向因子，就可以得到在不同的状态、过程中一组信号。一个安全倾向因子可以是几个甚至更多个信号的逻辑运算结果。输出冗余 v1.采用两个冗余通道同时动作
9、v2.采用在第一个通道动作失败后，冗余的第二通道再动 电源的冗余 v在远程站中，采用两块电源模块相冗余，在CPU机箱采用单电源（每一个CPU机箱占用独立的底板）。v电厂提供两路DC110V电源，一路DC110V电源提供给其中一个CPU机箱电源模块和远程站的一个电源模块，另一路DC110V电源提供给另一个CPU机箱电源和远程站的另一个电源模块。两路DC110V各通过DC/DC转换产生DC24V，两路DC24V之间形成冗余。交流采样与变送器 隔河岩计算机监控改造工程中，对交流采样的具体处理方法是：1，对于机组同期、机组有功功率、机组电压（无功功率）、导叶开限等实时性、可靠性要求高的控制环节，采用变送器。2，采用交流采样装置采集发电机的三相电流、三相电压（相、线）、有功功率、无功功率、功率因数等电气参数。减员增效，减员增效，改革水电改革水电站值班方站值班方式式 优化运行，优化运行，提高水电提高水电站发电效站发电效益益 安全稳定，安全稳定，保障水电保障水电站电能质站电能质量量 竞价上网，竞价上网，争取水电争取水电站上网机站上网机会会 简化设计，简化设计，改变水电改变水电站设计模站设计模式式 水电站计算机监控的目的和意义水电站计算机监控的目的和意义
