淺談趙山渡引水渠系計算機集控系統(tǒng)技術(shù)的現(xiàn)狀及改造

【摘要】趙山渡引水渠于2010年新增建設(shè)了渠系曹村閘站計算機監(jiān)控系統(tǒng)，經(jīng)過十多年的連續(xù)運行后，目前該監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性較低，維護以及操作難度大。本文就該工程計算機集控系統(tǒng)的現(xiàn)狀及改造做簡要分析。

【關(guān)鍵詞】趙山渡引水渠；計算機集控系統(tǒng)；現(xiàn)狀；改造

趙山渡引水工程是國家重點工程，以供水、灌溉為主，并兼顧發(fā)電的綜合水利工程。輸水渠系由總干渠、北干渠、南干渠、溫州分渠和瑞北分渠等組成，總長62.85km。輸水渠系向溫州、瑞安、平陽等市縣城鎮(zhèn)居民生活農(nóng)業(yè)供水，年供水總量7.3億m3，設(shè)計引水流量36m3/s，加大引水流量39m3/s。目前，渠系已經(jīng)建成集控中心一個，位于浙江省溫州市，負責(zé)整個渠系調(diào)度管理。渠系由14個閘站構(gòu)成，分別是進水口、林宅、馬路坑、梅底、井頭、桐溪、灣前、硯下、蓋竹、山根、陳岙、泛浦、曹村、西岙。趙山渡引水工程渠系肩負著溫州市近500萬人飲水的重任，是溫州市安全供水的生命線，截止2015年5月底，趙山渡引水工程累計供水量43億噸，其中城鎮(zhèn)供水為27億噸，生態(tài)用水為15億噸，灌溉用水為1億噸，為整個溫州市經(jīng)濟和社會的快速發(fā)展提供了可靠的水資源保障。

一、趙山渡引水渠系計算機集控系統(tǒng)技術(shù)及現(xiàn)狀

趙山渡引水渠渠系現(xiàn)有計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用長江水利勘測設(shè)計規(guī)劃研究院自行開發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)，上位機主要選用SUN公司的Blade2000工作站，UNIX系統(tǒng)，Java開發(fā)語言；下位機主要采用施耐德Modicon Momentum PLC。下位機各LCU通過網(wǎng)絡(luò)交換機，連接至西門子OTN系統(tǒng)，組成光纖環(huán)網(wǎng)，最終于趙山渡電廠分控中心，通過電力2M通訊網(wǎng)絡(luò)連接到溫州中控室，屬于00年代早期計算機監(jiān)控系統(tǒng)的水平。系統(tǒng)主要由主控級、現(xiàn)地控制級和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成，主控級的監(jiān)控功能靠1套工作站作為主控級主機，采用高分辨率的64位圖形工作站，完成對所有數(shù)據(jù)的采集與處理，通過對全廠設(shè)備進行控制調(diào)整及運行監(jiān)控，實現(xiàn)人機接口、機組安全分析、數(shù)據(jù)庫報表、操作、運行指示、通信管理、時間同步及電壓控制等功能。目前監(jiān)控系統(tǒng)的自動化技術(shù)在一些中小型水電站得到了廣泛的應(yīng)用，實現(xiàn)了電力系統(tǒng)遙控、遙測、遙調(diào)及遙信功能，極大的提高了水電站的安全系數(shù)及各項數(shù)據(jù)的可靠性。但是在經(jīng)過長達十幾年運行之后，整個集控系統(tǒng)也不可避免的出現(xiàn)了種種問題，主要表現(xiàn)在以下幾點：

自動化元件經(jīng)多年運行后，精度和隱定性降低，故障率高，主要表現(xiàn)在：誤報警嚴重，與下位機經(jīng)常發(fā)生通信中斷，1號機組出現(xiàn)不明原因掉負荷，開、停機失敗等操作人員在設(shè)備失準或故障后將無法了解現(xiàn)場實際狀況。比如引水管理處中控室的運行人員操作現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)，未安裝工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，只能通過現(xiàn)地自動化儀表采集的信息了解供水狀況，一旦監(jiān)控系統(tǒng)自動化原件出現(xiàn)問題，操作人員在設(shè)備失準或出現(xiàn)故障后將無法了解現(xiàn)場實際狀況，不能精確調(diào)度，從而造成水資源損失，甚至造成安全事故。

機組LCU采用的工控機及PLC主要的產(chǎn)品都是10年以前的，無法支持配置較高的硬件設(shè)備在該系統(tǒng)中工作，相應(yīng)的也就限制了系統(tǒng)功能的拓展、完善和升級，導(dǎo)致很多功能都存在很大的局限性，使一些現(xiàn)代化的一些新技術(shù)新功能無法真正、順利實現(xiàn)，比如遠程維護、專家系統(tǒng)、工業(yè)電視和閘門聯(lián)動等。

引水工程各閘室現(xiàn)用監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計施工比較雜亂，人機功效差。設(shè)備規(guī)格以及接線都不統(tǒng)一，部分線路接法不符合現(xiàn)在的安全生產(chǎn)標準，設(shè)備維護難度很大。

該系統(tǒng)自投運至今已十五年，大部分主要元件設(shè)備工作年限已到，進入了故障高發(fā)期，近年來經(jīng)常出現(xiàn)死機現(xiàn)象，其有的元件已被淘汰停產(chǎn)，一旦損壞很難更換，嚴重影響甚至威脅系統(tǒng)的正常運行，再加上計算機產(chǎn)品的更新?lián)Q代較快以及兼容性等方面的原因，備品備件購置困難并且價格較高，使得設(shè)備維護與維修成本大大增加，而且故障檢修恢復(fù)期延長。

二、集控系統(tǒng)技術(shù)的改造

水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)是利用數(shù)字電子計算機對水電站的電能生產(chǎn)過程進行的一種控制。為了提高水電站的自動化水平、供電質(zhì)量，安全運行水平以及勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益，使控制過程更合理、更靈活、更及時。因此，趙山渡計算機集控傳統(tǒng)的改造已勢在必行，具體改造方案如下：

集控中心計算機監(jiān)控系統(tǒng)按“無人值班”（少人值守）的原則設(shè)計，在遠方控制時可由集控中心對各閘站進行遠方實時控制、安全監(jiān)視及調(diào)度管理，計算機監(jiān)控系統(tǒng)具有多種調(diào)控方式，以滿足渠系運行的需要。為了保證控制和調(diào)節(jié)的正確、可靠，操作步驟按“選擇-返校-執(zhí)行”的方式進行。系統(tǒng)采用分布式體系結(jié)構(gòu)和開放式系統(tǒng)環(huán)境?？紤]到引水管理處實際情況，在集控中心和分中心內(nèi)均應(yīng)布置冗余主機，磁盤陣列，操作員站，工程師培訓(xùn)工作站，通訊服務(wù)器，ON-CALL服務(wù)器，GPS裝置及對時，打印機及電力專用冗余UPS電源2套等設(shè)備。

建立完善的系統(tǒng)自檢、診斷與自恢復(fù)功能。本部分功能包括主機自檢、軟件任務(wù)超時處理及通道故障檢測。當(dāng)工作主機故障（包括內(nèi)存、磁盤、I/O及CPU等的故障和軟件任務(wù)執(zhí)行異常等）時能將控制權(quán)自動切換到備用主機。軟件超時還能實現(xiàn)部分功能軟件的故障自啟動功能。通道檢測包括對網(wǎng)絡(luò)、通信通道、I/O過程通道在線自動檢測，檢測的內(nèi)容有通道數(shù)據(jù)有效性合理性判斷、故障點自動查找及故障自動報警等功能。監(jiān)控系統(tǒng)具有遠方在線診斷的功能。本集控系統(tǒng)可在遠方通過電話撥號方式連通遠方計算機與中控室的監(jiān)控系統(tǒng)，進行在線診斷。

完善閘門集控系統(tǒng)，建立閘門聯(lián)動功能：閘門集控系統(tǒng)可對各現(xiàn)地閘站24孔閘門啟閉機進行可靠聯(lián)動控制，將采集的數(shù)據(jù)信息準確上送，并能根據(jù)上級調(diào)度指令，借助于人機接口設(shè)備，可在控制員工作站屏幕顯示圖形上查詢閘站的實時生產(chǎn)過程的狀況或征詢操作指導(dǎo)意見，并可通過屏幕圖形上的軟功能鍵對閘站的運行過程發(fā)出控制命令完成閘門的提升控制、下降控制、目標開度控制、停止控制、流量控制及閘門成組控制。

建立操作員工作站。操作員工作站作為運行人員監(jiān)視和控制閘門運行的主要手段，與計算機系統(tǒng)的交互操作通過操作員工作站的顯示器、漢字打印機、鍵盤或跟蹤球等來實現(xiàn)。操作員工作站并可設(shè)置和修改各項給定值和限值。交互產(chǎn)生或修改用于實時顯示的圖形文件及相應(yīng)圖形庫，符號庫和漢字編輯。

在改造過程中，要加強對質(zhì)量的控制和檢驗，遵循安全及環(huán)境保證措施，加強治安管理、固體廢棄物及噪聲排放的控制，保證整個改造工程的安全順利的進行，使趙山渡引水渠更好的服務(wù)于人類。

參考文獻：

[1]趙山渡水力發(fā)電廠電氣設(shè)備系統(tǒng)改造方案 作者：劉昊

[2]計算機監(jiān)控系統(tǒng)在變電站集控中心的應(yīng)用 作者：張國淼 王朕偉 張茂芬 黑龍江電力