馱英渠首電站綜合自動化系統(tǒng)簡介

〔摘要〕馱英渠首電站綜合自動化系統(tǒng)按照“無人值班”（少人值守）的原則進行設計，以樞紐調(diào)度運行管理系統(tǒng)為核心，具有遠方和現(xiàn)地監(jiān)控功能，系統(tǒng)由遠方控制級、主控制級和現(xiàn)地控制級構(gòu)成，采用基于交換式快速以太網(wǎng)的開放全分布式結(jié)構(gòu)。計算機監(jiān)控系統(tǒng)能完成對電站水輪發(fā)電機組及其附屬設備、升壓站主要電氣設備、公用輔助設備、進水口起閉設備和泄水閘門設備的集中監(jiān)視和自動控制。各系統(tǒng)通過樞紐通信處理站進行通信，實現(xiàn)信息共享。

〔關(guān)鍵詞〕馱英渠首電站? 綜合自動化系統(tǒng)? 視頻監(jiān)視? 自動控制? 監(jiān)控系統(tǒng)

1? 工程概述

廣西左江治旱工程馱英水庫及灌區(qū)工程位于廣西壯族自治區(qū)崇左市，工程開發(fā)任務為以灌溉、供水為主，兼顧發(fā)電等綜合利用。馱英電站由渠首電站、河道電站兩個相對獨立的電站組成，總裝機容量20.6MW，其中渠首電站裝機2×3.8MW，多年平均發(fā)電量13.94GW·h，年利用小時數(shù)1834h，電站設計水平年為2030年。

渠首電站安裝2臺3800kW的立軸混流式水輪發(fā)電機組， 1#、2#機組與1臺10000kVA雙圈變壓器組成發(fā)變組擴大單元接線。渠首電站110kV線路引至河道電站升壓站，兩個電站電能在河道電站匯合后統(tǒng)一送入電網(wǎng)。

2? 電站綜合自動化系統(tǒng)

馱英渠首電站按“無人值班（少人值守）”的管理模式設計，微機綜合自動化系統(tǒng)的主要目的是監(jiān)視和控制整個電站的主要機電設備，滿足為實現(xiàn)工程目標而制定的各項規(guī)定和要求。電站以調(diào)度系統(tǒng)為核心，具有遠方和現(xiàn)地監(jiān)控功能。綜合自動化系統(tǒng)包括電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)、電站直流系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)以及集控系統(tǒng)等。

2.1? 電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)

2.1.1? 系統(tǒng)構(gòu)成

（1）渠首電站采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)，由主控級和現(xiàn)地控制級組成分布系統(tǒng)，主控級和現(xiàn)地控制級采用交換式以太網(wǎng)通信，采用光纖通信介質(zhì)，各節(jié)點通過光纖電纜連接到LAN上。局域網(wǎng)按IEEE802.3設計，通信規(guī)約采用 TCP/IP，網(wǎng)絡的傳輸速率不小于1000Mbps。

（2）電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)主控制級設置1套主機兼操作員工作站、1套通信處理站、1臺打印機、1套局域網(wǎng)網(wǎng)絡設備、1套GPS對時裝置等。

（3）電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制級設備設計采用5套現(xiàn)地控制單元（LCU）：2套機組LCU，1套升壓站/公用LCU，1套放水閥LCU。

2.1.2? 系統(tǒng)功能

電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)能迅速、準確、有效地完成整個電站的主要機電設備的監(jiān)控，且能實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和處理，實時控制和調(diào)節(jié)，安全運行監(jiān)視，電站經(jīng)濟運行，屏幕顯示，事故處理指導和恢復操作指導，數(shù)據(jù)通信，鍵盤操作，電站主要機電設備運行維護管理，系統(tǒng)診斷等功能，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和處理，安全運行監(jiān)視，實時控制和調(diào)節(jié)，事件順序檢測，數(shù)據(jù)通信，系統(tǒng)自診斷等主要功能。

（1）主機兼操作員工作站。負責協(xié)調(diào)遠方控制級、主控制級和現(xiàn)地控制單元的工作、收集有關(guān)信息并作相應處理和存儲，操作員可以在工作站上通過人機接口對數(shù)據(jù)庫和畫面進行在線修改、人工設定、設置監(jiān)控狀態(tài)、修改限制，并可下裝至LCU。

（2）通信處理站。通信處理站是電站監(jiān)控系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的輸人/輸出接口，負責與水庫集控系統(tǒng)、水情測報系統(tǒng)、電力系統(tǒng)及樞紐內(nèi)部其他計算機系統(tǒng)之間的通信。

（3）機組LCU。機組LCU應能向電站控制級計算機系統(tǒng)發(fā)送信息以及執(zhí)行電站控制級計算機系統(tǒng)下達的控制命令。同時，在脫離站級的狀態(tài)下能夠獨立完成其監(jiān)控范圍內(nèi)設備的實時數(shù)據(jù)采集處理、趨勢分析、設定值修改等任務。

（4）升壓站/公用LCU。升壓站/公用LCU作為分布式系統(tǒng)的一個節(jié)點，負責升壓站主變壓器、廠用變壓器、110kV線路、400V備自投、斷路器、接地刀閘等各主要電氣設備的自動監(jiān)視和控制。

2.1.3? 系統(tǒng)硬件設備

（1）主控制級設備。①主機操作員工作站。采用高性能、多任務、多用戶型的工業(yè)控制計算機。主機工作站主要硬件配置：CPU≥Intel Xeon E5-2600V4，內(nèi)存4GB，SAS接口硬盤2TB，2臺27英寸TFT彩色液晶顯示器。②通信處理站。主要硬件配置：CPU≥Intel Xeon E5-2600V4，2.8GHz，內(nèi)存4GB，SAS接口硬盤2TB，1臺14英寸TFT彩色液晶觸摸顯示器。③GPS時鐘裝置。配置1套高精度系統(tǒng)主時鐘，準確度優(yōu)于0.2微秒。④網(wǎng)絡設備。網(wǎng)絡設備為太網(wǎng)通信系統(tǒng)，采用光纖介質(zhì)通信，設備包括1套100Mbps網(wǎng)絡交換機。

（2）現(xiàn)地控制級設備。①機組LCU。每套機組LCU配置包括1臺可編程序控制器（PLC），I/O模塊為：192點開關(guān)量輸入，24點模擬量輸入，16點RTD溫度量輸入，64點開關(guān)量輸出，4點模擬量輸出;②升壓站/公用LCU。升壓站/公用LCU配置包括1臺可編程序控制器（PLC），I/O模塊為：192點開關(guān)量輸入，16點模擬量輸入，8點RTD溫度量輸入，64點開關(guān)量輸出。

2.1.4? 系統(tǒng)軟件

電站監(jiān)控軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件、應用軟件和輔助軟件。

（1）系統(tǒng)軟件：操作系統(tǒng)軟件（Win7專業(yè)版）、實時執(zhí)行軟件、數(shù)據(jù)庫管理軟件、高級編程語言和自診斷軟件等。

（2）應用軟件：采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要包括以下功能模塊：基本應用程序、監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（SCADA）、事件記錄、報警報告、趨勢分析、發(fā)電機組啟動和停機程序、機組附屬設備監(jiān)視程序、維護軟件等。

（3）輔助軟件：防病毒軟件、在線幫助軟件、遠方診斷軟件。

2.2? 視頻監(jiān)視系統(tǒng)

電站設置1套視頻監(jiān)視系統(tǒng)，設計采用多媒體監(jiān)視技術(shù)，本電站的視頻監(jiān)視系統(tǒng)由1套視頻工作站及若干前端設備組成。

視頻監(jiān)視系統(tǒng)能完成渠首電站大壩及廠房等重要工程部位和場所的目標監(jiān)視、警示聯(lián)動、遠方集中監(jiān)控、圖像網(wǎng)絡傳輸?shù)裙δ?。攝像機的視頻信號以點對點方式實時傳輸?shù)絅VR，由NVR進行視頻采集、編碼，由視頻監(jiān)視主機進行遠程網(wǎng)絡傳輸。視頻監(jiān)視系統(tǒng)具有良好的擴展能力，以滿足樞紐其他部門圖像遠程監(jiān)視的要求。

2.3? 系統(tǒng)電源

為保證電站控制電源的可靠性，設置1套直流系統(tǒng)，額定電壓為DC220V，直流系統(tǒng)接線方式為單母線接線方式，配置1組容量為150Ah的閥控式密封鉛酸蓄電池組，設有合閘和控制回路，分別給控制保護設備、斷路器操作機構(gòu)和事故照明負荷提供電源，還提供綜合自動化系統(tǒng)用的逆變AC220V電源。

3? 結(jié)語

馱英渠首電站綜合自動化系統(tǒng)設計利用先進的計算機和通信技術(shù)，將傳統(tǒng)水電站自動化系統(tǒng)中的監(jiān)控、保護、調(diào)速、勵磁、視頻等系統(tǒng)全部或部分整合在一起，減少了維護工作量，使其成本更低，配置更加簡單，網(wǎng)絡更加清晰。提高了整個電站的運行管理水平，為電站的長期安全可靠、穩(wěn)定運行提供了有力保證，是水利樞紐現(xiàn)代化管理的發(fā)展方向。

[作者簡介] 秦裕（1993-），男（壯族），廣西賀州人，廣西水利電力勘測設計研究院助理工程師，學士，主要從事電氣工程設計工作。