梁國才，仇雅靜，王 純

（北京國電水利電力工程有限公司，北京 100024）

西龍池抽水蓄能電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)

梁國才，仇雅靜，王 純

（北京國電水利電力工程有限公司，北京 100024）

介紹西龍池抽水蓄能電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的基本設計原則、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與配置、系統(tǒng)功能及提高可靠性的措施。

西龍池；計算機監(jiān)控系統(tǒng)；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

0 工程概況

山西西龍池抽水蓄能電站位于山西省忻州市五臺縣境內(nèi)，滹沱河與清水河交匯處上游約3km處的滹沱河左岸，距忻州市及太原市直線距離分別為50km和100km，是目前國內(nèi)水頭最高的抽水蓄能電站。電站裝機容量為1200MW（4×300MW），額定水頭640.00m，年發(fā)電量 18.05×108kW·h，年抽水電量24.07×108kW·h，年發(fā)電利用小時數(shù)為1504h，年抽水利用小時數(shù)為2006h，電站綜合效率系數(shù)約為0.75。電站建成后，以500kV電壓并入山西電網(wǎng)，擔任系統(tǒng)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻及事故備用等任務。

西龍池抽水蓄能電站由上水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房系統(tǒng)、下水庫、地面開關站及副廠房等附屬建筑物組成。西龍池抽水蓄能電站上、下水庫均為非河床開挖填筑而成的人工水庫，除降雨外，平常無天然補給水源。

本工程于2008年12月底第一臺機組發(fā)電，2009年4月第二臺機組發(fā)電，2009年10月底電站四臺機組全部建成投產(chǎn)。

1 計算機監(jiān)控系統(tǒng)設計原則

根據(jù)“無人值班”（少人值守）設計原則，以及電站在當?shù)仉娋W(wǎng)的重要性，西龍池抽水蓄能電站監(jiān)控系統(tǒng)的基本設計原則如下：

（1）系統(tǒng)硬件配置先進合理，廠站、網(wǎng)絡及控制器的性能協(xié)調(diào)一致，具有良好的可擴充性。具有足夠的安全冗余度。

（2）系統(tǒng)采用全分布、全開放系統(tǒng)，具有良好的開放性、可維護性和可擴充性。

（3）中控室模擬屏信息直接由監(jiān)控系統(tǒng)提供。

（4）在確保系統(tǒng)安全、可靠的條件下，采用先進成熟的技術(shù)和系統(tǒng)，具有良好的經(jīng)濟性。

（5）LCU盡可能采用現(xiàn)場總線及遠程測控單元。

2 計算機監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 現(xiàn)地控制單元

西龍池抽水蓄能電站LCU包括：機組4套（1～4LCU）、主變洞 1套（5LCU）、公用 1套（6LCU）、地面 550kV GIS開關樓及下庫1套（7LCU）和上庫1套（8LCU）。

機組1～4LCU主要承擔對機組運行狀態(tài)、發(fā)變組保護等設備進行監(jiān)視及控制；公用6LCU除監(jiān)視電站公用設備的運行狀態(tài)，如：低壓及中壓氣系統(tǒng)、副廠房220V直流系統(tǒng)、400V和10kV廠用電系統(tǒng)等外，還承擔機組之間的背靠背啟動控制；主變洞5LCU除承擔地下550kV GIS系統(tǒng)隔離開關、500kV短電纜保護、主變洞220V直流系統(tǒng)等設備的監(jiān)視及控制外，還承擔機組變頻啟動SFC的控制；地面550kV GIS開關樓7LCU除承擔地面開關樓220V直流系統(tǒng)、500kV線路保護系統(tǒng)、開關樓400V和10kV廠用電系統(tǒng)、下水庫水位及溫度和下庫尾水閘門等設備的監(jiān)視及控制外，還通過遠程I/O實現(xiàn)地面開關樓550kVGIS系統(tǒng)的斷路器、隔離開關及接地開關的監(jiān)視和控制；上庫8LCU承擔上庫水位及溫度、進水口閘門、上庫220V直流系統(tǒng)、上庫400V和10kV廠用電系統(tǒng)的監(jiān)視及控制。

2.2 上位機系統(tǒng)

2 個數(shù)據(jù)服務器(主計算機)，主要負責電廠的數(shù)據(jù)采集、處理、歸檔、歷史數(shù)據(jù)庫的生成與存儲、系統(tǒng)時鐘管理及其他應用軟件運行、報表生成等；

3 個操作員工作站，主要負責監(jiān)視、控制、調(diào)節(jié)、報表打??；

1 個工程師/培訓工作站，主要負責系統(tǒng)的維護管理、功能與應用開發(fā)；

2 個與調(diào)度中心冗余通信工作站，主要負責與華北網(wǎng)調(diào)和山西省調(diào)的通信；

1 個與廠內(nèi)其他系統(tǒng)通信的通信工作站，主要負責廠內(nèi)子系統(tǒng)通信，如電廠MIS系統(tǒng)等；

1 套馬賽克模擬屏(配有2臺等離子大屏幕）；

1 個大屏幕工作站，用于2臺等離子大屏幕的通信及控制；

1套語音電話報警裝置；

1套GPS時鐘同步系統(tǒng)；

2臺廠長工作站；

2.3 網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

西龍池抽水蓄能電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡采用全開放的分層分布結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)采用星形網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，詳見圖1。電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡采用二網(wǎng)即控制網(wǎng)和信息管理網(wǎng)?？刂凭W(wǎng)主要連接現(xiàn)地控制單元和上位機有關設備，選用HP ProCurve Switch2524網(wǎng)絡交換機，與現(xiàn)場實時監(jiān)控有關的信息主要由控制網(wǎng)傳輸，如LCU上行信息和控制命令等。交換機端口到各個LCU的交換機通過光纖直接連接，形成相互冗余雙星形拓撲的100M以太網(wǎng)網(wǎng)絡。

信息管理網(wǎng)主要連接現(xiàn)地控制單元和上位機有關設備，選用HP ProCurve Switch2524工業(yè)級網(wǎng)絡交換機，與生產(chǎn)管理特別是歷史數(shù)據(jù)管理有關的信息主要由信息管理網(wǎng)傳輸，如后臺數(shù)據(jù)處理信息、歷史數(shù)據(jù)備份操作、報表打印數(shù)據(jù)，還包括工程師/培訓工作站對監(jiān)控系統(tǒng)軟件的開發(fā)、維護和培訓等。交換機端口到各個LCU的交換機通過光纖直接連接，形成星形拓撲的100M以太網(wǎng)網(wǎng)絡。

圖1 西龍池抽水蓄能電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 安全措施

3.1 供電系統(tǒng)

電站地面開關樓的上位機及網(wǎng)絡交換機設備由2臺互為熱備用的輸出20kW的UPS供電，另外包括給7LCU觸摸屏、網(wǎng)絡交換機設備供電；電站地下副廠房1～6LCU觸摸屏、網(wǎng)絡交換機設備供電由2臺互為熱備用的輸出10kW的UPS供電。上庫8LCU觸摸屏、網(wǎng)絡交換機設備供電由2臺互為熱備用的輸出1kW的UPS供電。

3.2 冗余設計

為確保監(jiān)控系統(tǒng)安全可靠運行，監(jiān)控系統(tǒng)各環(huán)節(jié)采用有效地冗余措施，提高系統(tǒng)的可靠性。主要冗余措施包括：電站控制網(wǎng)及信息管理網(wǎng)，兩個網(wǎng)同時工作，互為備用?，F(xiàn)地控制單元LCU的各主要環(huán)節(jié)均采用冗余措施，如雙CPU、雙電源。同步采用自動同步為主，手動同步備用。

電站上位機各節(jié)點設備采用雙機熱備冗余配置。如主計算機、操作員工作站、通信工作站等。冗余配置的雙機系統(tǒng)同時運行相同的任務，備機一般不輸出任何數(shù)據(jù)，相互自檢相互備用，當檢測發(fā)現(xiàn)主機故障時，根據(jù)具體情況，備機可自動轉(zhuǎn)換為主機運行。

電站上位機及網(wǎng)絡交換機和地下網(wǎng)絡交換機電源采用雙機熱備用UPS，無擾動切換。

為保證現(xiàn)地控制單元LCU可靠運行，現(xiàn)地控制單元工作電源采用交流220V和直流220V雙路供電，保證一路電源消失，另一路電源無擾動切換。

4 計算機監(jiān)控系統(tǒng)功能

西龍池抽水蓄能電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用三菱公司開發(fā)的MELPLANNET系統(tǒng)。主計算機、操作員工作站、工程師/培訓工作站和通信工作站應用Windows OS。監(jiān)控系統(tǒng)具有如下功能：

數(shù)據(jù)采集和處理；安全運行監(jiān)視；事件順序記錄；事故、故障報警及記錄；事故追憶和相關量記錄；控制操作和負荷調(diào)節(jié)；操作指導；自動發(fā)電控制（AGC）；自動電壓控制（AVC）（與電站RTU裝置共同實現(xiàn)）；統(tǒng)計記錄與生產(chǎn)管理；人機接口；ON CALL功能；系統(tǒng)自診斷；歷史數(shù)據(jù)庫；操作培訓軟件開發(fā)和維護。

監(jiān)控系統(tǒng)具有對外通信功能，與華北網(wǎng)調(diào)和山西省調(diào)實現(xiàn)了“四遙”功能。

大屏幕不僅可顯示電站監(jiān)控系統(tǒng)畫面，還可通過監(jiān)控系統(tǒng)切換，顯示電站工業(yè)電視系統(tǒng)畫面。

充分利用現(xiàn)場總線實現(xiàn)現(xiàn)地控制單元與子系統(tǒng)的信息交換，如采用RS485接口MODBUS規(guī)約實現(xiàn)與電站10kV配電系統(tǒng)、電廠220V直流系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)和SFC系統(tǒng)的通信。

5 結(jié)語

西龍池蓄能電站第一臺機組與2008年12月底試運行結(jié)束，計算機監(jiān)控系統(tǒng)運行正常，電站第二臺機組于2009年4月15日試運行結(jié)束，目前正在進行電站第三臺機組的調(diào)試。通過電站監(jiān)控系統(tǒng)這半年的運行來看，監(jiān)控系統(tǒng)運行穩(wěn)定，可靠、操作方便，達到了設計要求。

TP273+.5

B

1672-5387（2010）03-0042-02

2010-04-28

梁國才，男，教授級高級工程師，從事水電站電氣二次設計工作。