白水河梯級(jí)水電站監(jiān)控系統(tǒng)改造的實(shí)現(xiàn)

白 瑩，李一寧，鄧小剛

（北京中水科水電科技開發(fā)有限公司，北京 100038）

白水河梯級(jí)水電站監(jiān)控系統(tǒng)改造的實(shí)現(xiàn)

白 瑩，李一寧，鄧小剛

（北京中水科水電科技開發(fā)有限公司，北京 100038）

論述了白水河梯級(jí)電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造的原因、實(shí)現(xiàn)方案及改造效果，并簡要介紹了電站的主要功能。

水電站；監(jiān)控系統(tǒng)；改造

0 電站簡介

貴州白水河一級(jí)電廠位于貴州省黔西南州安龍縣德臥鎮(zhèn)，距離黔西南州興義市58km，二級(jí)電廠位于南盤江流域，與一級(jí)電廠相距17km。電站以發(fā)電為單一開發(fā)目標(biāo)。二級(jí)電廠裝機(jī)容量34MW（2×17MW），監(jiān)控系統(tǒng)采用的是中國水利水電科學(xué)研究院自動(dòng)化研究所的H9000系統(tǒng)，該系統(tǒng)自2000年10月投產(chǎn)以來，運(yùn)行穩(wěn)定良好，操作維護(hù)方便。一級(jí)電廠裝機(jī)容量6MW（3×2MW），監(jiān)控系統(tǒng)采用的是另外一家的產(chǎn)品，該系統(tǒng)自2002年7月份投產(chǎn)完成。為提高電站的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)電站的“無人值班（少人值守）”，白水河水電站要求建立梯級(jí)電站，將梯調(diào)中心設(shè)在一級(jí)站，實(shí)現(xiàn)對(duì)二級(jí)站遠(yuǎn)程監(jiān)視與控制。

1 存在問題

由于原一級(jí)電站、二級(jí)電站監(jiān)控系統(tǒng)所屬廠家不同，兼容性方面存在問題，一級(jí)電站只能通過通訊的方式接受二級(jí)電站的數(shù)據(jù)信息，未能實(shí)現(xiàn)對(duì)二級(jí)電站的機(jī)組設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)方控制和調(diào)節(jié)，無法實(shí)現(xiàn)梯級(jí)控制功能，提高了電站的運(yùn)行成本，也給電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行增加了隱患。

此外，白水河一級(jí)站、二級(jí)電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過多年的發(fā)電運(yùn)行，多數(shù)電子產(chǎn)品，由于器件的老化，均出現(xiàn)了不同程度的故障，嚴(yán)重影響了電站的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，增加了工作人員的工作強(qiáng)度。

2 改造的思路方法

2.1 設(shè)計(jì)思路

針對(duì)白水河水電站監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題，在盡量保存原硬件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，按照多級(jí)規(guī)模的梯級(jí)模式，對(duì)一級(jí)站、二級(jí)站及梯調(diào)中心的監(jiān)控軟件及設(shè)備進(jìn)行改造。系統(tǒng)采用集中數(shù)據(jù)庫總線式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，各單元采用標(biāo)準(zhǔn)模塊，既便于功能和軟件的更新和擴(kuò)展，又能方便日常運(yùn)行維護(hù)工作，軟件模塊化、結(jié)構(gòu)化，使系統(tǒng)更能適應(yīng)功能的增加和規(guī)模的擴(kuò)充，從而使梯調(diào)中心及各級(jí)電站形成一個(gè)完整的開放、分層、分布的電站實(shí)時(shí)閉環(huán)過程控制系統(tǒng)，確保全系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，可靠性，使系統(tǒng)具有良好的開放性、可維護(hù)性和可擴(kuò)充性，進(jìn)一步提高電廠安全運(yùn)行水平，改善運(yùn)行條件及提高電能生產(chǎn)的質(zhì)量，保證電廠已實(shí)現(xiàn)的“無人值班（少人值守）”運(yùn)行模式基礎(chǔ)更加牢固。

2.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

梯調(diào)中心系統(tǒng)方案，采用北京中水科水電科技開發(fā)有限公司（中國水利水電科學(xué)研究院自動(dòng)化研究所）開發(fā)的H9000V4.0監(jiān)控系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)白水河水電站梯調(diào)中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的全分布、開放式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，其中梯調(diào)中心設(shè)在一級(jí)站，遠(yuǎn)程監(jiān)控二級(jí)站。白水河水電站的網(wǎng)絡(luò)示意圖見下圖1。

圖1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 改造范圍

為了保障電廠安全可靠運(yùn)行，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，取消通信工作站，將一、二級(jí)電站網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)通過光纖級(jí)聯(lián)。保留現(xiàn)地單元的一體化工控機(jī)，保留原有PLC，更換PLC的CPU及以太網(wǎng)上網(wǎng)模件，實(shí)現(xiàn)PLC直接上網(wǎng)，更換PLC的電源模塊；增加現(xiàn)地網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，連接一體化工控機(jī)和PLC，保持原光纖以太網(wǎng)不變。

網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)及網(wǎng)絡(luò)附件采用先進(jìn)、成熟的產(chǎn)品。監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)100M以太網(wǎng)，考慮到機(jī)房與中控室間距離較近，通訊環(huán)境好，直接采用屏蔽雙絞線作為以太網(wǎng)通訊介質(zhì)，而與LCU之間采用光纜連接。

3 系統(tǒng)功能

白水河水梯級(jí)電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，是一套完備的水電廠實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，配備了完整的系統(tǒng)監(jiān)控功能，能夠迅速、準(zhǔn)確、高效、及時(shí)地完成對(duì)電站的安全監(jiān)視與控制。系統(tǒng)監(jiān)視來自一級(jí)站和二級(jí)站的運(yùn)行信息，采集和處理開關(guān)量、模擬量、脈沖量等數(shù)據(jù)；實(shí)現(xiàn)對(duì)全部機(jī)組開、停機(jī)操作，負(fù)荷調(diào)節(jié)，斷路器的合、分操作等。其主要功能如下：

3.1 數(shù)據(jù)處理與采集

系統(tǒng)對(duì)電站主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)定時(shí)進(jìn)行采集，并作必要的預(yù)處理、計(jì)算，存于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，供計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)并用于畫面顯示、更新，控制調(diào)節(jié)，記錄檢索，統(tǒng)計(jì)報(bào)表，操作、管理指導(dǎo)和事故分析等。

數(shù)據(jù)采樣周期滿足系統(tǒng)性能參數(shù)要求。故障、事故報(bào)警信號(hào)隨機(jī)優(yōu)先傳遞，并顯示故障、事故發(fā)生的時(shí)間，地點(diǎn)，性質(zhì)及參數(shù)、說明。

為提高監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，減少數(shù)據(jù)傳輸量，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采用不變不送加定時(shí)全送的方式，對(duì)模擬量無變化時(shí)不傳送，當(dāng)變化超過傳送死區(qū)或數(shù)據(jù)品質(zhì)有變化時(shí)傳送；狀態(tài)量有狀態(tài)變位或數(shù)據(jù)品質(zhì)有變化時(shí)才傳送，同時(shí)當(dāng)達(dá)到定時(shí)周期時(shí)進(jìn)行全數(shù)據(jù)傳送，更新監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。

為適合現(xiàn)場運(yùn)行情況，對(duì)所有采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)均可通過人機(jī)聯(lián)系設(shè)置掃查投入與退出、報(bào)警使能與禁止標(biāo)志，對(duì)其參數(shù)限值可進(jìn)行人工修改設(shè)置，并可用人工設(shè)定值取代采集值，以剔除壞點(diǎn)。

3.2 安全監(jiān)視

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)視電站各類設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)，當(dāng)它們發(fā)生異常、運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變更或參數(shù)超越設(shè)定限值等時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及時(shí)報(bào)告值班運(yùn)行人員進(jìn)行處理，同時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，以便分析查驗(yàn)。

為方便報(bào)警記錄信息查詢，監(jiān)控系統(tǒng)提供了靈活的歷史數(shù)據(jù)查詢手段，如過濾器功能，對(duì)各種報(bào)警歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、篩選形成報(bào)告。報(bào)告可打印。

3.3 控制操作

（1）運(yùn)行人員指令控制方式

系統(tǒng)指令控制包括以下三種方式∶

1）遠(yuǎn)方控制方式：監(jiān)控系統(tǒng)接受來自調(diào)度指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠的設(shè)備控制。

2）本地控制方式：監(jiān)控系統(tǒng)接受由電站本地運(yùn)行人員在操作員工作站上發(fā)出的操作命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠設(shè)備的控制。

3）現(xiàn)地控制單元控制方式：由運(yùn)行人員在現(xiàn)地單元LCU的工作站上發(fā)出命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠設(shè)備的控制。對(duì)所有操作可自動(dòng)順序執(zhí)行，也可單步人工選項(xiàng)控制執(zhí)行。

（2）機(jī)組開、停機(jī)及機(jī)組發(fā)電操作

系統(tǒng)通過操作控制畫面，由運(yùn)行人員選擇控制對(duì)象，系統(tǒng)自動(dòng)推出菜單，然后進(jìn)行開停機(jī)轉(zhuǎn)換(空轉(zhuǎn)、空載、發(fā)電)操作，系統(tǒng)提示運(yùn)行人員確認(rèn)。

（3）機(jī)組有功、無功調(diào)節(jié)

系統(tǒng)可以通過人機(jī)對(duì)話方式，接受由運(yùn)行人員設(shè)置的有功功率或無功功率指令。監(jiān)控系統(tǒng)能自動(dòng)完成有功功率和無功功率調(diào)節(jié)。

（4）設(shè)備的投、切操作

運(yùn)行人員可通過監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)斷路器、隔離開關(guān)和其它輔助設(shè)備進(jìn)行投切操作。

系統(tǒng)可設(shè)置操作控制畫面，由運(yùn)行人員選擇控制對(duì)象，系統(tǒng)自動(dòng)推出控制菜單，然后選擇投、切操作，系統(tǒng)通過閉鎖運(yùn)算后提示運(yùn)行人員確認(rèn)。當(dāng)運(yùn)行人員確認(rèn)后，系統(tǒng)能自動(dòng)完成相應(yīng)的投切操作。

4 改造效果

目前，白水河梯級(jí)水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備已全部投入運(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到或超過了有關(guān)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，一級(jí)站、二級(jí)站已進(jìn)入無人值守（少人值守）運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了一級(jí)站對(duì)二級(jí)站的梯級(jí)控制功能。實(shí)踐證明，改造效果良好，達(dá)到了預(yù)期的效果。

5 結(jié)語

白水河梯級(jí)水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造，本著高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求的設(shè)計(jì)理念，采用先進(jìn)、成熟的軟件技術(shù)，將電站帶入一個(gè)更加安全、穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行環(huán)境，也為其他梯級(jí)電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了良好的參考和借鑒。

TP273+.5

B

1672-5387（2010）03-0047-02

2010-04-28

白瑩（1981-），女，助理工程師，主要從事水電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、研究工作。（E-mail：lynkobe@163.com）