太河水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)實施方案

陳久旺++朱連全

摘 要：太河水電站運行15年來，機械設(shè)備和電氣設(shè)備老化嚴重，威脅著電站的運行安全和值班人員的人身安全。在以人為本的前提下，在堅持“無人值班”（少人值守）的原則下，決定進行技術(shù)改造，即增設(shè)監(jiān)控監(jiān)視設(shè)備。文章對水電站計算機監(jiān)控監(jiān)視系統(tǒng)的技術(shù)要求、設(shè)計原則、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、配置，以及監(jiān)控監(jiān)視系統(tǒng)實施試運行后的效果，做了介紹。認為計算機監(jiān)控監(jiān)視系統(tǒng)方案實施后，提高了電站運行的經(jīng)濟效益并逐漸滿足電力企業(yè)發(fā)展及遠方調(diào)度部門集控的要求。

關(guān)鍵詞：水電站 計算機監(jiān)控系統(tǒng) 實施方案

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）06（b）-0133-02

1 電站簡介及改造原因

太河水電站建于1998年，1999年4月投入運行，設(shè)計裝機容量2×250 kW+1×630 kW。年發(fā)電量400萬kW·h實際裝機2×250 kW，年均發(fā)電量211.2萬kW·h。電站自運行至今已有15年。

在發(fā)揮巨大經(jīng)濟、社會、環(huán)境效益的同時，電站的機械設(shè)備及電器設(shè)備大部分已老化嚴重，威脅著電站的正常運行。在各級領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)懷下，電站于2014年開始升級改造。在堅持“無人值班”（少人值守）的原則下，考慮到計算機監(jiān)控監(jiān)視是大勢所趨，于是增設(shè)計算機監(jiān)控監(jiān)視系統(tǒng)。

2 計算機監(jiān)控監(jiān)視系統(tǒng)的技術(shù)要求

對全站的電氣設(shè)備與機械設(shè)備進行自動記錄與監(jiān)視。電站設(shè)備運行數(shù)據(jù)的采集與處理及設(shè)備運行狀況的自動記錄與監(jiān)視必須由監(jiān)控系統(tǒng)自動完成，包括狀態(tài)信息監(jiān)視、模擬量新信息監(jiān)視、故障/事故報警、溫度與出力的顯示等。

（1）電站的各種設(shè)備均要實現(xiàn)自動控制。按照電站出力方式的要求，對電站設(shè)備進行操作或調(diào)節(jié)，包括機組的正常開停機、事故自動停機、機組有功/無功調(diào)節(jié)、單個設(shè)備及共用設(shè)備操作。

（2）電站運行的自動化管理目標。實現(xiàn)運行報表的自動記錄、運行操作的自動記錄、運行日志的記錄與保存、電站運行設(shè)備的適時參數(shù)或整定值的記錄與保存，所有報表均可自動或召喚打印。

3 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計原則

根據(jù)中小水電站“無人值班”（少人值守）的原則，結(jié)合當前自動化發(fā)展的要求，并考慮到現(xiàn)今水電站的實際情況，該方案遵循的設(shè)計原則如下。

（1）系統(tǒng)按照“無人值班”（少人值守）的要求進行總體設(shè)計，本著安全可靠、便于運行以及經(jīng)濟合理的原則進行配置。

（2）以部頒《水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)要求》為規(guī)范，按照全場綜合自動化系統(tǒng)以計算機監(jiān)控為主、常規(guī)控制為輔的指導(dǎo)思想進行總體設(shè)計，要求監(jiān)控系統(tǒng)的各項指標均要達到系統(tǒng)安全、可靠、高度冗余，使其本身的局部故障，也不能影響到現(xiàn)場設(shè)備的正常運行，使計算機監(jiān)控在水電站的應(yīng)用達到一個新的水平。

（3）充分利用計算機領(lǐng)域的先進技術(shù)，采用當今最新的計算機硬件、軟件及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在保證系統(tǒng)配置和設(shè)備選型符合當前計算機迅猛發(fā)展的同時，又要保證系統(tǒng)具有可靠性高、擴展方便的特點。系統(tǒng)控制做到操作方便、靈活，人機接口功能強，界面友好、全中文顯示。

（4）采用分層分布開放式系統(tǒng)，在便于功能和硬件擴充的同時，又可以充分保護用戶的投資。另外，分布式數(shù)據(jù)庫及軟件模塊化、結(jié)構(gòu)化的設(shè)計，使系統(tǒng)更能適應(yīng)規(guī)模的擴充和功能的增加。

（5）由于水電站現(xiàn)場環(huán)境比較復(fù)雜，要求系統(tǒng)具有實時性好、抗干擾能力強的特點。

4 計算機監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

采用流行的開放式分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。將整個系統(tǒng)分成若干個模塊，而網(wǎng)絡(luò)是串接所有模塊的橋梁，并將所串接的模塊牢固地構(gòu)成一個整體。系統(tǒng)分為主控層（或稱電站控制層）和現(xiàn)地層（或稱現(xiàn)地控制層）。

主控層（或稱電站控制層）計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置在水電站新建中控室室內(nèi)。由2臺監(jiān)控工作站、1塊監(jiān)控監(jiān)視屏組成。監(jiān)控工作站是機組PLC的上位機，可實現(xiàn)微機保護測控單元及PLC的所有功能。主要包括工業(yè)控制主機、22英寸液晶彩色顯示器、打印機、UPS電源、鍵盤、鼠標等設(shè)備。該系統(tǒng)通過工業(yè)以太網(wǎng)交換機與機房內(nèi)的控制柜相連，以實現(xiàn)對整個水電站的監(jiān)視、操作、信息管理、運行和優(yōu)化控制等。

主控層對現(xiàn)地控制單元進行監(jiān)控，對運行參數(shù)采集和匯集整理，形成各種報表，以便觀察運行狀態(tài)。上傳下達有關(guān)水電站運行狀態(tài)數(shù)據(jù)、上級調(diào)度指令等。

現(xiàn)地層（或稱現(xiàn)地控制層）設(shè)在設(shè)備現(xiàn)地，完成對現(xiàn)地設(shè)備的自動監(jiān)測和自動控制。現(xiàn)地控制層由2塊機組三合一控制屏、1塊監(jiān)控屏構(gòu)成。三合一控制柜內(nèi)設(shè)有PLC可編程控制器，對機組及輔機進行自動控制?？删幊炭刂破髂M量采集主要包括：交流電流、有功功率、流量等；開關(guān)量主要包括斷路器跳合閘等。控制屏顯示所有測量數(shù)據(jù)，并具有遙信、遙測、遙控功能PLC與上位機（廠房內(nèi)的站用監(jiān)控柜的管理工作站）相連，通過上位機可實現(xiàn)控制、測量及信號顯示。

現(xiàn)地控制層主要包括機組現(xiàn)地控制單元等。現(xiàn)地控制單元采用工業(yè)級觸摸屏作為人機界面，系統(tǒng)可靠性極高，性價比高，是目前水電站自動化發(fā)展的趨勢，適用于對監(jiān)控系統(tǒng)要求較高的中小型水電站綜合自動化系統(tǒng)。

對照主控層和現(xiàn)地層，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用二級控制，現(xiàn)地層控制權(quán)限最高，為現(xiàn)地控制單元級，為第一級；主控層（在水電站中控室）控制權(quán)限次之，為第二級。設(shè)備通過切換開關(guān)或軟件依據(jù)權(quán)限，保證只能接受二級中的一級控制。特殊情況，根據(jù)具體情況而定。

5 計算機監(jiān)控監(jiān)視系統(tǒng)的配置

（1）主機兼操作員工作站（中控室）：系統(tǒng)配置兩套主機兼操作員工作站，采用的高性能計算機，放于中控室內(nèi)。工作站主要完成對全廠設(shè)備的運行監(jiān)視和閉環(huán)控制、發(fā)布操作命令，實現(xiàn)整個電站綜合自動化系統(tǒng)的管理、數(shù)據(jù)管理、在線及離線計算、各種圖表曲線的生成、事故故障的分析處理等；完成與上級調(diào)度通信和語音報警，并留有與電站其他系統(tǒng)（包括電度計量、直流系統(tǒng)等）的通信接口。電站管理人員可以通過本站對數(shù)據(jù)庫、畫面、曲線、報表格式等在線修改事故故障信號的分析處理。

（2）一體化工作站：系統(tǒng)在水電站現(xiàn)地監(jiān)控柜內(nèi)設(shè)一體化工作站。一體化工作站選用帶有觸摸屏的平板式工控機。

（3）智能通訊管理機：系統(tǒng)集中配置1套智能通信裝置，主要用于網(wǎng)絡(luò)通信，實現(xiàn)與調(diào)速、勵磁、保護裝置、電度表、PLC、直流系統(tǒng)以及其他現(xiàn)地設(shè)備的通訊。

（4）逆變電源裝置：系統(tǒng)配置2臺UPS逆變電源裝置，容量6 kVA，用于計算機監(jiān)控系統(tǒng)不間斷供電。分別放在中控室和機房控制室。

（5）存儲服務(wù)器：配置1臺存儲服務(wù)器：選用CPU；內(nèi)存卡；硬盤：RAID；八通道SAS高性能RAID（128 M緩存）；網(wǎng)卡；雙電源HS；液晶顯示器：帶鍵盤和鼠標等。

（6）計算機控制臺：監(jiān)控中心主控室設(shè)置運行人員工作臺1套，放在中控室。

（7）其他部分，如PLC的技術(shù)配置和打印設(shè)備等。

6 結(jié)語

通過對太河水電站進行技術(shù)改造，監(jiān)控系統(tǒng)的指標得到了提高。試運行后，系統(tǒng)的實時性、可靠性、可維護性、安全性、可擴充性、可變性得到了檢驗，為電站的進一步發(fā)展提供了更為廣闊的空間。

參考文獻

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