計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在甲米河流域集控中心的應(yīng)用

王少波，余 林

(四川鹽源甲米河水電開發(fā)有限公司，四川鹽源，615700)

1 概述

甲米河流域位于四川鹽源縣境內(nèi)，甲米河屬雅礱江三級(jí)支流，流域電站分兩級(jí)開發(fā)。甲米河一級(jí)水電站系具有日調(diào)節(jié)功能的引水式電站，設(shè)計(jì)水頭90m，設(shè)計(jì)引用流量45.45m3/s;水庫(kù)正常蓄水位為2157.3m，相應(yīng)庫(kù)容為95.7萬(wàn)m3;電站裝機(jī)3×12MW，多年平均發(fā)電量15509萬(wàn)kW·h。甲米河二級(jí)水電站為梯級(jí)開發(fā)中的第二級(jí)，仍系具有日調(diào)節(jié)功能的引水式電站，由首部樞紐、引水系統(tǒng)和廠房樞紐三部分組成;首部樞紐距縣城約70km，廠址距縣城約76km;電站水庫(kù)正常蓄水位2054.4m，裝機(jī) 3×8MW，多年平均發(fā)電量10201萬(wàn)kW·h。兩級(jí)電站設(shè)計(jì)采用“無(wú)人值班，少人值守”的集中控制模式。

2 集控中心構(gòu)成及控制范圍

甲米河一級(jí)水電站中控室設(shè)置梯級(jí)電站集控中心，對(duì)甲米河一、二級(jí)水電站進(jìn)行集控。調(diào)度對(duì)電站的調(diào)度管理命令直接到甲米河一級(jí)水電站梯級(jí)集控中心，在集控室通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)甲米河一級(jí)、二級(jí)水電站進(jìn)行開機(jī)、增減負(fù)荷的調(diào)度管理;甲米河一級(jí)、二級(jí)水電站的數(shù)據(jù)通過(guò)監(jiān)控局域網(wǎng)送到集控中心后，再上送到調(diào)度中心。集控中心可以直接調(diào)度和監(jiān)控甲米河一級(jí)、二級(jí)電站的所有機(jī)電設(shè)備，閘首閘門運(yùn)行狀態(tài)，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能自動(dòng)生成報(bào)表，減少了運(yùn)行人員抄表的麻煩，只要定期進(jìn)行打印報(bào)表就可以對(duì)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析和存檔。甲米河二級(jí)電站真正實(shí)現(xiàn)了“無(wú)人值班，少人值守”的運(yùn)維模式，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了電站的“運(yùn)維合一”的管理模式，減少了運(yùn)維人員，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

3 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

3.1 甲米一級(jí)站監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成

甲米河一級(jí)水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要設(shè)備包括:兩套主機(jī)工作站;兩套通訊工作站;一套工程師工作站;兩套操作員工作站;一套系統(tǒng)時(shí)鐘同步裝置;一套閘首2kVAUPS電源;一臺(tái)A3雙面激光打印/復(fù)印/傳真網(wǎng)絡(luò)一體機(jī);全套網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)電纜(站內(nèi)的監(jiān)控網(wǎng)光纖、交換機(jī)、以及其他所有構(gòu)成甲米河一級(jí)電站監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)所必須的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備);三套機(jī)組現(xiàn)地控制單元(1～3LCU);一套公用設(shè)備現(xiàn)地控制單元(4LCU);一套開關(guān)站現(xiàn)地控制單元(5LCU);一套閘門現(xiàn)地控制單元(6LCU)。同時(shí)配置NC2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件。

3.2 甲米二級(jí)站監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成

甲米河二級(jí)水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要設(shè)備包括:二臺(tái)操作員工作站兼數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器;一臺(tái)語(yǔ)音報(bào)警工作站;三套發(fā)電機(jī)現(xiàn)地控制單元(1～3LCU);一套開關(guān)站現(xiàn)地控制單元(4LCU);一套公用現(xiàn)地控制單元(5LCU);一套閘門現(xiàn)地控制單元(6LCU);一套網(wǎng)絡(luò)設(shè)備;一臺(tái)A3激光打印機(jī);一套雙時(shí)鐘對(duì)時(shí)設(shè)備;計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)所有設(shè)備之間的光纜、屏蔽電纜及其它附件等。

3.3 甲米河一級(jí)和二級(jí)站之間的數(shù)據(jù)連接

兩級(jí)電站之間通過(guò)甲米河一級(jí)至甲米河二級(jí)110kV輸電線路的兩路OPGW光纖連接，將甲米河二級(jí)電站的監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸至集控中心主機(jī)，主機(jī)將數(shù)據(jù)傳送到集控中心操作員站，操作員站通過(guò)NC2000軟件，操作人員就可以監(jiān)控兩級(jí)電站設(shè)備。

4 梯調(diào)NC2000軟件系統(tǒng)功能

NC2000軟件具有如下功能:對(duì)各級(jí)電站上送的遙信、遙測(cè)量的監(jiān)視;對(duì)各級(jí)電站的遙控、遙調(diào)功能;與中調(diào)系統(tǒng)的通訊，上送各級(jí)電站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并接受下送的各種數(shù)據(jù);綜合量計(jì)算;語(yǔ)音報(bào)警和電話語(yǔ)音報(bào)警;必要的事件記錄;歷史數(shù)據(jù)管理;一覽表、報(bào)表、歷史曲線查詢;WEB瀏覽功能;AGC/AVC。

NC2000軟件按功能劃分主要包括以下幾大部分:實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng);網(wǎng)絡(luò)通信及冗余支持系統(tǒng);數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);人機(jī)接口系統(tǒng);應(yīng)用程序系統(tǒng);高級(jí)應(yīng)用程序系統(tǒng);歷史數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng);服務(wù)器系統(tǒng)。

NC2000驅(qū)動(dòng)程序庫(kù)的數(shù)據(jù)傳輸見圖1所示。

圖1 NC2000驅(qū)動(dòng)程序庫(kù)數(shù)據(jù)傳輸

驅(qū)動(dòng)程序庫(kù)提供了各種PLC以及各種儀表設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，負(fù)責(zé)于這些設(shè)備通訊并將相應(yīng)的信息處理后寫入數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，同時(shí)接受人機(jī)界面發(fā)出的控制指令并將其轉(zhuǎn)發(fā)到相關(guān)的設(shè)備中，其配置由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及驅(qū)動(dòng)類型(網(wǎng)絡(luò)型、串口型)決定。

5 集控實(shí)施過(guò)程

5.1 上級(jí)電力調(diào)度中心或集控中心遠(yuǎn)方控制

通過(guò)調(diào)度中心監(jiān)控系統(tǒng)或能量管理系統(tǒng)，按照預(yù)定的要求或?qū)崟r(shí)運(yùn)算結(jié)果給出命令，直接控制到單臺(tái)機(jī)組或開關(guān);也可通過(guò)AGC算法向站控級(jí)設(shè)備給出全廠總負(fù)荷，由站控級(jí)設(shè)備按最優(yōu)發(fā)電運(yùn)算(EDC)確定開機(jī)臺(tái)數(shù)和負(fù)荷分配，實(shí)現(xiàn)成組控制。同時(shí)具有接受甲米河一級(jí)電站集控系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制甲米河二級(jí)電站現(xiàn)地控制LCU單元的功能。

“遠(yuǎn)方/現(xiàn)地”手動(dòng)方式轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)在LCU處，只有當(dāng)LCU方式轉(zhuǎn)換開關(guān)切至“遠(yuǎn)方”時(shí)，才能由本站中控室上位機(jī)控制;只有當(dāng)中控室上位機(jī)控制方式轉(zhuǎn)換開關(guān)切至“遠(yuǎn)方”時(shí)，才能由甲米河一級(jí)集控中心控制。

正常運(yùn)行時(shí)，由設(shè)在本電站中控室的站控級(jí)計(jì)算機(jī)控制操作，或在現(xiàn)地控制單元(LCU)上進(jìn)行控制操作，集控中心也可進(jìn)行遠(yuǎn)方控制。

監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有多種調(diào)控方式，以滿足電站運(yùn)行的需要。

操作步驟按“選擇－確認(rèn)－執(zhí)行”的方式進(jìn)行，并且每一步驟都應(yīng)有嚴(yán)格的軟件校核、檢錯(cuò)和安全閉鎖邏輯功能，硬件方面也應(yīng)有防誤措施。

5.2 負(fù)荷給定方式

(1)由運(yùn)行人員在中控室操作站給定全廠總負(fù)荷或機(jī)組設(shè)定值;

(2)由負(fù)荷曲線自動(dòng)給定全廠總負(fù)荷，自動(dòng)制定開、停機(jī)計(jì)劃和機(jī)組負(fù)荷分配;

(3)由上一級(jí)調(diào)度中心或甲米河一級(jí)集控中心根據(jù)AGC/EDC算法給定全廠總負(fù)荷，由電站系統(tǒng)服務(wù)器分配給各機(jī)組。

5.3 機(jī)組負(fù)荷分配方式

(1)由運(yùn)行人員在中控室/梯級(jí)集控中心給定負(fù)荷;

(2)由AGC、AVC自動(dòng)給定負(fù)荷;

(3)省調(diào)(或西昌地調(diào))遠(yuǎn)程操作計(jì)算機(jī)工作站給定負(fù)荷;

(4)直接在現(xiàn)地LCU上設(shè)定機(jī)組負(fù)荷。

6 結(jié)語(yǔ)

甲米河一級(jí)、二級(jí)電站地理位置偏遠(yuǎn)，且遠(yuǎn)離城市，以前每個(gè)電站四班三倒或五班四倒，運(yùn)行維護(hù)人員較多，而且還要上夜班，人員非常疲勞?，F(xiàn)在通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了甲米河一級(jí)、二級(jí)電站的集中控制，每個(gè)電站只需要2個(gè)至4個(gè)運(yùn)維人員;運(yùn)維人員只是在白天對(duì)電站進(jìn)行設(shè)備巡視檢查，設(shè)備缺陷消除，夜間正常休息，緊急情況才接受集控中心的調(diào)度。通過(guò)集控中心對(duì)流域梯級(jí)電站進(jìn)行集控，實(shí)現(xiàn)了“無(wú)人值班，少人值守、運(yùn)維合一”的現(xiàn)代化電站新的運(yùn)行模式，從而減少了運(yùn)行值班人員，實(shí)現(xiàn)了公司電力生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的效益最大化。