H9000V4.0計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在緬甸瑞麗江項(xiàng)目中的應(yīng)用

張 捷，文正國(guó)，馮 迅，張顯兵，遲海龍，梁 薇，汪華強(qiáng)，陶海濤

（北京中水科水電科技開(kāi)發(fā)有限公司，北京 100038）

H9000V4.0計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在緬甸瑞麗江項(xiàng)目中的應(yīng)用

張 捷，文正國(guó)，馮 迅，張顯兵，遲海龍，梁 薇，汪華強(qiáng)，陶海濤

（北京中水科水電科技開(kāi)發(fā)有限公司，北京 100038）

緬甸瑞麗江水電站是緬甸最大的水電項(xiàng)目，由于電站屬于BO T項(xiàng)目，面臨許多特殊問(wèn)題。介紹了緬甸瑞麗江項(xiàng)目計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)如何解決這些問(wèn)題及主要功能的實(shí)現(xiàn)，并借此機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能提升的總體結(jié)構(gòu)。

H 9000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；現(xiàn)地控制；中英文切換；多語(yǔ)言；SFC

1 電站概況及電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控面臨的特殊問(wèn)題

瑞麗江水電站位于緬甸北部撣邦境內(nèi)緊鄰中緬邊境的瑞麗江干流上。電站裝機(jī)容量600MW，裝機(jī)6臺(tái)，單機(jī)容量100MW。由于該電站目前屬于緬甸大型電站，并且該電站需要對(duì)中方、緬方同時(shí)供電，所以，存在以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）該電站采用緬方人員和中方人員同時(shí)對(duì)各自機(jī)組進(jìn)行控制的方式，要求監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)中、英文系統(tǒng)的平滑切換，同時(shí)要求保證采集數(shù)據(jù)不丟失，從而滿足兩國(guó)人員可以非常方便地對(duì)各自機(jī)組實(shí)施控制的需求。

（2）該電站屬于緬甸大型電站，對(duì)緬甸電網(wǎng)的穩(wěn)定有著直接的影響，所以，如何保證電站的安全、穩(wěn)定運(yùn)行是計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的重要任務(wù)。

（3）由于緬方的線路為230kV標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，中方的線路采用220kV標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，同時(shí)，與中方和緬方對(duì)應(yīng)并網(wǎng)的機(jī)組有可能會(huì)隨著工程的進(jìn)行而變換，所以，要求監(jiān)控系統(tǒng)既可以對(duì)220kV線路并網(wǎng)也可以對(duì)230kV并網(wǎng)。

（4）由于緬甸運(yùn)行人員和檢修人員的技術(shù)水平較差，所以，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)的更加人性化才能滿足緬方人員的運(yùn)行要求；同時(shí)為了更好地區(qū)分現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)設(shè)備的好壞，并可以及時(shí)解決相關(guān)問(wèn)題，需要程序可以實(shí)現(xiàn)單步控制。

2 電站監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

整個(gè)電站可以分為現(xiàn)地單元層、廠站控制層、GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)三部分，其中，現(xiàn)地單元層包括以下部分：

6 套機(jī)組LCU，1套開(kāi)關(guān)站LCU，1套壩區(qū)LCU，1套公用LCU，1套電能計(jì)量LCU。除電能計(jì)量LCU之外，其它所有LCU均由可編程控制器組成，并且所有可編程控制器及控制電纜均采用熱備冗余設(shè)計(jì)。廠站層與現(xiàn)地層之間的數(shù)據(jù)通訊采用以太網(wǎng)通訊模式，該模式采用雙網(wǎng)采集、控制方式，保證了在任何一條鏈路出現(xiàn)問(wèn)題的情況下，另外一條鏈路可以正常采集、控制現(xiàn)地LCU的數(shù)據(jù)。電能計(jì)量LCU采用IEC 102通訊規(guī)約，將電站各個(gè)部分的電量采集到廠站層，并形成相應(yīng)的報(bào)表。

廠站層包括以下部分：

數(shù)據(jù)服務(wù)器、操作員工作站，工程師工作站，廠內(nèi)通訊服務(wù)器，集控中心通訊服務(wù)器，緬調(diào)通訊服務(wù)器，省調(diào)通訊服務(wù)器，ON-CALL工作站。

3 設(shè)計(jì)原則及主要功能的實(shí)現(xiàn)

考慮到瑞麗江水電站的特點(diǎn)和對(duì)緬甸電網(wǎng)的重要作用，電站監(jiān)控系統(tǒng)按照以下原則進(jìn)行設(shè)計(jì)：

3.1 監(jiān)控系統(tǒng)需要具備中、英文雙語(yǔ)平滑切換功能

瑞麗江水電站屬于BOT項(xiàng)目，由中方負(fù)責(zé)建設(shè)并在初期負(fù)責(zé)運(yùn)行和維護(hù)，后期將會(huì)移交給緬方獨(dú)立運(yùn)營(yíng)。中方人員需要中文環(huán)境，緬方運(yùn)行人員要求英文環(huán)境，要求監(jiān)控系統(tǒng)的畫(huà)面、報(bào)警等均可支持中、英文兩種顯示模式。因此，為了便于運(yùn)行人員進(jìn)行操作，監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)了“一鍵切換”功能，運(yùn)行人員通過(guò)對(duì)界面上按鍵的簡(jiǎn)單操作，能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)在中文、英文之間的平穩(wěn)切換，并保持系統(tǒng)的正常運(yùn)行，不會(huì)因?yàn)榍袚Q而造成數(shù)據(jù)的丟失和對(duì)遠(yuǎn)方設(shè)備的誤動(dòng)。為此，中水科技公司在原有的H9000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)單語(yǔ)言版本的基礎(chǔ)上研制開(kāi)發(fā)了H9000系統(tǒng)的雙語(yǔ)版本。該版本通過(guò)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、人機(jī)界面等方面對(duì)原來(lái)單語(yǔ)言的H9000數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，在不改變?cè)瓉?lái)體系結(jié)構(gòu)的情況下，實(shí)現(xiàn)了雙語(yǔ)功能，并實(shí)現(xiàn)了“一鍵切換”功能，用戶僅需點(diǎn)擊菜單項(xiàng)，即可將系統(tǒng)從當(dāng)前的語(yǔ)言環(huán)境切換到另外一個(gè)語(yǔ)言環(huán)境中，人機(jī)界面、報(bào)警等也將會(huì)變?yōu)榱硪粋€(gè)語(yǔ)言環(huán)境下的內(nèi)容。由于該方法具有較強(qiáng)的通用性，所以，可以實(shí)現(xiàn)任意兩種語(yǔ)言的組合，如中英文組合、英法文組合等。

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)中的主要設(shè)備及為主要設(shè)備供電的電源均采用冗余工作方式

瑞麗江水電站屬于緬甸的大型電站，對(duì)緬甸電網(wǎng)的穩(wěn)定有較大的影響，所以，電站的安全要求較高，為保證電站可以安全穩(wěn)定運(yùn)行，監(jiān)控系統(tǒng)中的主要設(shè)備和供電電源均采用冗余工作方式。主、備用CPU熱備冗余工作方式可以在主用CPU發(fā)生故障的同時(shí)，發(fā)生主、備用CPU的切換，不會(huì)出現(xiàn)任何擾動(dòng)現(xiàn)象影響外圍設(shè)備的運(yùn)行；系統(tǒng)采用冗余數(shù)據(jù)的采集、控制結(jié)構(gòu)，每套CPU都可以通過(guò)A、B兩套I/O數(shù)據(jù)網(wǎng)對(duì)遠(yuǎn)程I/O實(shí)施采集和控制，任何一套網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問(wèn)題的情況下，CPU會(huì)從另外一套網(wǎng)絡(luò)上獲得遠(yuǎn)程I/O數(shù)據(jù)，從而保證了數(shù)據(jù)采集與控制的可靠性；瑞麗江監(jiān)控系統(tǒng)采用現(xiàn)地、遠(yuǎn)方兩種控制模式對(duì)機(jī)組進(jìn)行控制，現(xiàn)地控制方式為遠(yuǎn)方控制方式的備用模式，當(dāng)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)全部癱瘓或與現(xiàn)地LCU的通訊完全中斷的時(shí)候，操作人員可以通過(guò)LCU上的觸摸屏對(duì)機(jī)組進(jìn)行控制操作、運(yùn)行監(jiān)視、在線維護(hù)和事故處理，更符合控制系統(tǒng)危險(xiǎn)分擔(dān)原則；現(xiàn)地LCU還采用兩臺(tái)電源構(gòu)成冗余方式為L(zhǎng)CU的主要設(shè)備供電，在任何一臺(tái)電源損壞的情況下，另外一臺(tái)電源仍然可以為整套設(shè)備供電，將LCU控制系統(tǒng)癱瘓的可能性降到最低。

3.3 監(jiān)控系統(tǒng)采用獨(dú)立的水機(jī)保護(hù)裝置

為了保證機(jī)組在主、備用CPU全部癱瘓的情況下，可以在機(jī)組出現(xiàn)事故的時(shí)候及時(shí)停機(jī)，現(xiàn)地LCU還提供了另外一套單獨(dú)的PLC和單獨(dú)的電源用來(lái)為機(jī)組提供后備水機(jī)保護(hù)。當(dāng)兩臺(tái)CPU完全癱瘓的情況下，這套單獨(dú)的PLC將接管機(jī)組控制，在水機(jī)保護(hù)信號(hào)產(chǎn)生的同時(shí)，使機(jī)組停機(jī)，達(dá)到保護(hù)機(jī)組的目的。

3.4 網(wǎng)絡(luò)故障CPU切換功能

施耐德CPU一般情況下僅能在主用CPU出現(xiàn)故障的時(shí)候，產(chǎn)生主、備用CPU切換，但是這種模式存在問(wèn)題，當(dāng)與主用CPU相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)模塊全部出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，施耐德CPU不會(huì)產(chǎn)生切換，這時(shí)僅能通過(guò)人為干預(yù)的措施對(duì)CPU實(shí)施切換，才可以保證遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的采集，這樣做將會(huì)大大降低數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性，在人為切換過(guò)程中的所有數(shù)據(jù)也會(huì)丟失，不能滿足監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和控制的功能，更不能滿足出現(xiàn)事故時(shí)電廠人員對(duì)事故的分析。考慮到上述問(wèn)題，根據(jù)CPU運(yùn)行的基本原理，編寫(xiě)程序使主、備用CPU在運(yùn)行的過(guò)程中，均采集各自相關(guān)網(wǎng)絡(luò)模塊的狀態(tài)，并互相交換網(wǎng)絡(luò)模塊的狀態(tài)信息，當(dāng)與主用CPU相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)模塊全部損壞之后，備用CPU會(huì)自動(dòng)升級(jí)為主用CPU。自動(dòng)切換較人為干預(yù)的時(shí)間大大縮短，完全可以保證數(shù)據(jù)采集和控制的實(shí)時(shí)性。

3.5 監(jiān)控系統(tǒng)適應(yīng)中方220kV及緬方230kV線路同期并網(wǎng)要求

由于緬方線路采用230kV標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，中方線路采用220kV標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，同時(shí)，該電站的6臺(tái)機(jī)組先投哪臺(tái)機(jī)組，對(duì)何方供電沒(méi)有完全確定，所以，需要監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)成既可以對(duì)220kV線路并網(wǎng)也可以對(duì)230kV并網(wǎng)模式，以滿足雙方各自的并網(wǎng)要求。監(jiān)控系統(tǒng)的機(jī)組及開(kāi)關(guān)站LCU設(shè)計(jì)了緬方、中方切換方式，當(dāng)把手切換到緬方時(shí)，與緬方線路側(cè)對(duì)應(yīng)的PT電壓將切換到同期裝置的輸入端，當(dāng)把手切換到中方時(shí)，與中方線路側(cè)對(duì)應(yīng)的PT電壓將切換到同期裝置的輸入端，兩種PT電壓互相閉鎖，不會(huì)出現(xiàn)兩種PT電壓同時(shí)進(jìn)入同期裝置的情況。同時(shí)，開(kāi)關(guān)站部分為了防止操作人員對(duì)中、緬雙方線路的錯(cuò)誤選擇，保證對(duì)中、緬雙方供電的安全性和可靠性，LCU還采用程序邏輯閉鎖加把手控制的方式，增強(qiáng)了操作人員手動(dòng)操作的可靠性。在操作人員通過(guò)把手選擇需要投入某個(gè)線路的斷路器之后，程序會(huì)自動(dòng)將與該斷路器相關(guān)的所有輸入電壓投入手準(zhǔn)同期裝置，并且對(duì)于緬方和中方線路來(lái)講，同一時(shí)間僅允許中方或緬方投入一條線路合閘程序，如果其它線路的合閘程序沒(méi)有完全退出，則不允許選擇另外一條線路進(jìn)行合閘操作，這樣操作人員僅需要選擇對(duì)某條線路合閘，而不需要像以前一樣還需要選擇投入輸入電壓，大大降低了操作人員出現(xiàn)誤操作的可能性；在現(xiàn)地觸摸屏上，還會(huì)對(duì)所選線路操作進(jìn)行提示，操作人員可以根據(jù)相應(yīng)提示對(duì)把手進(jìn)行操作，大大增強(qiáng)了對(duì)開(kāi)關(guān)操作的人性化，并減小了操作人員因?yàn)檫z忘而造成某些把手無(wú)法復(fù)歸的可能性。

3.6 監(jiān)控系統(tǒng)需要采用更清晰的流程結(jié)構(gòu)，便于運(yùn)行人員調(diào)試和維護(hù)

對(duì)于機(jī)組調(diào)試來(lái)講，由于以前的程序無(wú)法實(shí)現(xiàn)單步控制功能，所以，在機(jī)組調(diào)試的過(guò)程中僅能對(duì)整個(gè)流程實(shí)施控制，無(wú)法分清在程序運(yùn)行的第幾步出現(xiàn)問(wèn)題，更無(wú)法精確計(jì)算對(duì)設(shè)備單步控制的時(shí)間，所以，如果開(kāi)停機(jī)流程出現(xiàn)超時(shí)問(wèn)題，僅通過(guò)經(jīng)驗(yàn)判斷是在哪一步出現(xiàn)問(wèn)題，而不能通過(guò)數(shù)據(jù)查明哪一步出現(xiàn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題，不僅局限了問(wèn)題查找人員的層次和水平，而且無(wú)法對(duì)問(wèn)題做出客觀的判斷，更不利于對(duì)問(wèn)題提出快速的解決方案。通過(guò)機(jī)組的單步控制，調(diào)試人員可以清晰地看到程序目前運(yùn)行到第幾步，在該步上應(yīng)該對(duì)哪些設(shè)備進(jìn)行操作，并記錄下該步的運(yùn)行時(shí)間和整個(gè)程序的運(yùn)行時(shí)間。同時(shí)，通過(guò)人機(jī)界面將程序每一步的執(zhí)行條件及每一步對(duì)相應(yīng)設(shè)備的操作以畫(huà)面的形式表現(xiàn)出來(lái)，使運(yùn)行人員可以非常清晰地看到程序運(yùn)行的整個(gè)過(guò)程，并非常容易地找出造成程序運(yùn)行不下去的原因，更便于運(yùn)行人員對(duì)機(jī)組的維護(hù)。

4 實(shí)際應(yīng)用

瑞麗江計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的投運(yùn)，完全滿足了中、緬雙方的要求，實(shí)現(xiàn)了中英文切換，可以既對(duì)緬方線路，也對(duì)中方線路并網(wǎng)等復(fù)雜功能。現(xiàn)地部分從對(duì)數(shù)據(jù)的采集到對(duì)機(jī)組的控制均采用冗余設(shè)計(jì)，大幅度提高了機(jī)組運(yùn)行的安全性、可靠性，同時(shí)，由于采用了順序控制流程，大大縮短了機(jī)組的調(diào)試時(shí)間，方便了運(yùn)行人員對(duì)機(jī)組的監(jiān)控，完成了電廠要求的一年四投計(jì)劃，并且從投入運(yùn)行至今尚未出現(xiàn)重大事故，實(shí)現(xiàn)了安全穩(wěn)定運(yùn)行的目標(biāo)，證明了瑞麗江計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和主要功能是十分安全、可靠的，為國(guó)外大型水電站項(xiàng)目的應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。

[1]文正國(guó)，遲海龍，張玉平.H9000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)雙語(yǔ)功能的實(shí)現(xiàn)[C].第二屆水力發(fā)電技術(shù)國(guó)際會(huì)議論文集，2009.3.

[2]楊春霞，李建輝，張捷，等.三峽右岸電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)配置及LCU 功能實(shí)現(xiàn)[J].水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)，2007，31(4)∶1-6.

[3]張捷，楊春霞，張顯兵.SFC在三峽現(xiàn)地LCU中的實(shí)現(xiàn)[J].水電站機(jī)電技術(shù)，2008，（3）.

[4]IEC 61131-3國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介[Z].

[5]Unity Pro語(yǔ)言和程序結(jié)構(gòu)參考手冊(cè)[Z].施耐德電氣公司.

TP273+.5

B

1672-5387（2010）03-0024-02

2010-04-28

張捷(1976-)，男，工程師，碩士，主要從事電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、研制工作。（E-mail∶bjzhj1976@163.com）