龍門灘水電站遠程監(jiān)控系統(tǒng)的升級改造

林思攀

(泉州市龍門灘引水工程管理處，福建泉州 362500)

龍門灘引水工程位于福建省德化縣境內(nèi)，以梯級形式開發(fā)大樟溪流域，兩級水電站4臺機組的總裝機容量為50.8MW。所開發(fā)的龍門灘水電站微機監(jiān)控系統(tǒng)采用全分布開放式模塊化冗余結(jié)構(gòu)，由德化城關(guān)梯級調(diào)度層、兩級電站控制層、現(xiàn)場LCU控制層組成，利用微機設(shè)備和系統(tǒng)應(yīng)用軟件把管理控制系統(tǒng)與操作人員有機結(jié)合起來，對兩級電站和水庫大壩的設(shè)備設(shè)施進行監(jiān)視控制，實現(xiàn)了從傳統(tǒng)管理控制向微機自動化控制的轉(zhuǎn)變。經(jīng)過多年的運行，微機監(jiān)控系統(tǒng)各項性能指標符合技術(shù)規(guī)范和設(shè)計要求，但隨著計算機軟硬件和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅猛發(fā)展以及電站監(jiān)控量不斷增加，監(jiān)控系統(tǒng)也暴露一些問題:①受當(dāng)時網(wǎng)絡(luò)技術(shù)限制，系統(tǒng)實時性較差;②隨著上送電氣量和非電氣量等被控參數(shù)不斷增加，系統(tǒng)容量明顯不足;③系統(tǒng)設(shè)備的備品備件短缺，操作維護不方便。為此，管理處經(jīng)過充分論證，對監(jiān)控系統(tǒng)實施了升級改造。

1 監(jiān)控系統(tǒng)的升級改造

1.1 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的改造

原系統(tǒng)電站中控層與各現(xiàn)地LCU控制級之間的連接方式采用S8000－E 10M光纖環(huán)形冗余網(wǎng)，電站中控層和城關(guān)控制中心層通過一級電站和二級電站的CSS－F－S網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)通信連接，大壩LCU控制層通過電話線、調(diào)制解調(diào)器送至一級電站中控層，再通過一級電站CSS－F－S網(wǎng)關(guān)與城關(guān)控制中心實現(xiàn)通信連接。改造合理有效地利用先進的光纖通訊技術(shù)，將一級電站、二級電站中控層與各現(xiàn)地LCU控制級之間各自組成多模的S8000－E 100M光纖冗余網(wǎng)，再將城關(guān)控制中心、大壩、一級電站、二級電站由單模100M光纖冗余網(wǎng)聯(lián)為一個系統(tǒng)。改造后的主要系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1～3所示。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖2 遠方調(diào)度中心層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖3 一級電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.2 硬件改造

監(jiān)控系統(tǒng)的上位機由原SUN工作站改為戴爾常規(guī)工作站、臺式機和優(yōu)派顯示器，下位機CPU從351升級為364，PLC從通過工控機上網(wǎng)升級為直接上網(wǎng)。改造后的主要設(shè)備參數(shù)見表1。

表1 改造后監(jiān)控系統(tǒng)的主要設(shè)備參數(shù)

1.3 軟件改造

上位機的應(yīng)用軟件CENTRALOG結(jié)構(gòu)從基于UNIX操作系統(tǒng)改造為基于WINDOWS操作系統(tǒng)，并且該系統(tǒng)從C10升級為C30。下位機的PLC編程軟件從P8改為P80，操作界面采用基于WINDOWS操作系統(tǒng)，電力監(jiān)控系統(tǒng)軟件采用Alspa 320的CENTRALOG 30。

2 系統(tǒng)功能配置

通過對微機監(jiān)控系統(tǒng)的升級改造，主要實現(xiàn)梯級調(diào)度控制、電廠控制和現(xiàn)地控制三項功能，并通過工作站軟開關(guān)或現(xiàn)地LCU柜上操作面板開關(guān)實現(xiàn)功能切換。

2.1 梯級調(diào)度控制

梯級調(diào)度控制的主要功能是對所監(jiān)控的對象進行數(shù)據(jù)采集和處理，實現(xiàn)對監(jiān)控對象的遠程實時控制與調(diào)節(jié)、安全監(jiān)視與事件報警、生產(chǎn)統(tǒng)計與生產(chǎn)管理、以及系統(tǒng)異常監(jiān)視等。該層控制主要是為調(diào)度中心提供現(xiàn)場信息，為調(diào)度決策提供實時數(shù)據(jù)，并對現(xiàn)場機組進行遠程控制。例如一級電站1號機組遠程開機并網(wǎng)控制，首先操作人員通過人機界面顯示的開機流程圖，判斷并確認機組出口開關(guān)已分、機組無事故、機組無緊急事故、制動閘已投入、事故電磁閥已復(fù)位、調(diào)速器在自動位置、機組接力器鎖錠拔出等開機條件，然后點按界面“發(fā)電運行”控制鍵，機組立即按照已設(shè)程序自動啟動并網(wǎng)發(fā)電，整個開機并網(wǎng)操作時間不超過3min即可完成。

2.2 電廠控制

電廠控制是在特殊情況下由電站中控室對電廠進行控制，其主要功能與梯級調(diào)度控制相似。該層控制主要為值班人員提供現(xiàn)場信息，在機組出現(xiàn)故障而遠程控制層因某種原因而未發(fā)現(xiàn)故障時，值班人員向遠程控制層發(fā)出故障報告，緊急情況下可以直接在中控室下達停機指令。例如二級電站2號機組緊急停機控制，由于梯調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)故障，同時機組出現(xiàn)故障而必須立即停機時，可由現(xiàn)場中控室操作人員直接點按“緊急停機”控制鍵，機組立即按照已設(shè)程序從發(fā)電狀態(tài)自動跳出口開關(guān)、聯(lián)停勵磁和關(guān)閉調(diào)速器，從而自動轉(zhuǎn)入停機狀態(tài)，確保機組安全。

2.3 現(xiàn)地控制

現(xiàn)地控制的主要功能是對所監(jiān)控的對象進行信息量采集與處理，實現(xiàn)現(xiàn)場控制和功率調(diào)節(jié)等。該層控制是遠程監(jiān)控系統(tǒng)和電站現(xiàn)場設(shè)備的接口，可以作為電站設(shè)備的獨立監(jiān)控裝置運行，主要是在設(shè)備檢修維護或者系統(tǒng)調(diào)試時所采用的控制方式。

3 結(jié)語

改造后的遠程監(jiān)控系統(tǒng)很好地解決了原系統(tǒng)存在的問題，運行中的各項性能指標均達到了設(shè)計要求，符合有關(guān)技術(shù)規(guī)范;系統(tǒng)的穩(wěn)定性、實時性、可靠性得到進一步提高，操作與維護更加簡單便捷，從而保障了整個梯級電站的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行。

［1]芮延年.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2004.

［2]金衛(wèi)國.水電廠自動化系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用與發(fā)展［C］//全國發(fā)電信息化技術(shù)研討會論文集，2004.

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