許 輝 劉克桓

（1、承德市小水電技術服務中心，河北 承德 067000 2、承德技師學院，河北 承德 067000）

引言

1 監(jiān)控系統(tǒng)結構

近十多年來，水電廠里計算機監(jiān)控系統(tǒng)一般采用基于網(wǎng)絡的全分布式開放式冗余結構，以分散監(jiān)視、集中控制為原則，突出了安全性和冗余性，確保機組安全可靠運行。監(jiān)控系統(tǒng)由電站主控級和現(xiàn)地控制單元組成，它們之間以工業(yè)網(wǎng)絡總線連接。

1.1 主控單元層

系統(tǒng)主機：負責對這個電站的運行管理，AGC、AVC 計算和處理，經(jīng)濟運行及優(yōu)化調度，數(shù)據(jù)庫管理，綜合計算，事故故障信號的分析處理等。服務器采用集群工作，兩臺機組互為熱備方式工作，任何一臺服務器故障，系統(tǒng)仍可正常運行，提高了系統(tǒng)的安全可靠性。

操作員工作站：提供運行值班人員使用，具有圖形顯示、運行監(jiān)視、發(fā)操作控制命令、設定與變更工作方式，生成各種圖表曲線，處理事故故障信號等功能。電廠所有的操作控制和負荷調節(jié)，都可以通過鼠標器及鍵盤實現(xiàn)；通過大屏幕液晶顯示器可以對電廠的生產(chǎn)、設備運行作實時監(jiān)控，并取得所需的各種信息。

工程師工作站：用于系統(tǒng)維護和管理人員進行修改定值，增加和修改數(shù)據(jù)庫、畫面和報表，并可做功能與應用的開發(fā)和軟件維護工作。工程師具有操作員工作站及培訓站的所有功能。

通訊計算機：主要實現(xiàn)與上面的調度中心或水情測報系統(tǒng)、MIS 系統(tǒng)的信息交換，上行發(fā)送電站的實時運行監(jiān)控數(shù)據(jù)，下行接受調度的負荷調節(jié)和遠方開、停機命令。

管理計算機：實現(xiàn)生產(chǎn)和設備信息的管理功能，各種運行數(shù)據(jù)的分類統(tǒng)計、報表的產(chǎn)生和打印以及對設備的運行環(huán)境、起停次數(shù)、運行時間、開關的分合次數(shù)、高壓開關切斷故障電流的次數(shù)及開斷電流等參數(shù)的統(tǒng)計和分析。

語音報警及尋呼短信服務計算機用于語音報警、ON-CALL 報警及電話查詢。

采用GPS衛(wèi)星時鐘系統(tǒng)對監(jiān)控系統(tǒng)的計算機進行時鐘同步。

主控級UPS 電源完成向電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)及其它控制設備供電。

1.2 現(xiàn)地控制單元

現(xiàn)地層采用現(xiàn)地控制單元與專用功能裝置既相互配合，又相對獨立的設計原則，以提高系統(tǒng)的可靠性和整體性。

1.2.1 LCU 主機與外部獨立裝置以通訊方式進行數(shù)據(jù)交換。水電站一般設置N 套機組LCU（根據(jù)各個電站的機組數(shù)決定，每臺機組配一個套）、1 套開關站LCU、1 套廠里公用設備LCU。LCU 完成對監(jiān)控對象的數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)預處理，負責向網(wǎng)絡傳送數(shù)據(jù)信息，并自動服從調度層上位機的命令和管理。同時各LCU 也具有控制、調節(jié)操作和監(jiān)視功能，配備有本地操作按鈕和指示元件，當與上位機系統(tǒng)脫機時，仍具有必要的監(jiān)視和控制功能。

1.2.2 發(fā)電機一變壓器組及線路保護屏。由微機型發(fā)電機一變壓器組保護裝置、微機型線路保護裝置及出口操作箱等設備組成。其中發(fā)電機一變壓器組保護裝置中的縱聯(lián)差動保護采用包括廠變分支在內的完全差動保護，有效避免了廠變分支故障引起的發(fā)電機一變壓器組縱聯(lián)差動保護誤動。

1.2.3 計量及同期屏。由多功能電能表、微機型自動準同期裝置、手動準同期裝置、同期開關及以太網(wǎng)網(wǎng)關等設備組成。其中自動準同期裝置帶有電壓幅值補償功能，通過調整裝置電壓修正系數(shù)，可以有效補償變壓器分接頭改變而兩側電壓互感器變比固定而造成的并網(wǎng)電壓差值。

2 監(jiān)控系統(tǒng)主要軟件配置

計算機監(jiān)控系統(tǒng)軟件包括4 大部分，即計算機系統(tǒng)軟件、基本軟件、應用軟件以及工具軟件。系統(tǒng)軟件用以提供監(jiān)控系統(tǒng)其它軟件運行的環(huán)境，用戶軟件的開發(fā)手段，基本軟件是實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)基本監(jiān)控功能所必須的軟件，如數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)庫管理，圖形顯示，報表生成，語音報警等軟件。應用軟件是實現(xiàn)生產(chǎn)過程操作或控制功能的軟件，如AGC、AVC 等。一般采用南瑞公司的EC2000或水科院H9000 系統(tǒng)。

3 監(jiān)控系統(tǒng)主要功能

3.1 主控級單元功能

電站主控級主要功能說明如下：

3.1.1 數(shù)據(jù)采集和處理：主控級通過以太網(wǎng)高速數(shù)據(jù)總線自動接收各現(xiàn)地控制單元定時或實時向總線發(fā)送各種信息，并對采集的各種信息進行檢查、糾錯、格式化、報警、存儲、檢索和記錄。

3.1.2 監(jiān)視和控制：運行操作人員通過操作控制臺能對全廠N 臺發(fā)電機主輔設備及全廠公用設備的狀態(tài)、參數(shù)、運行工況進行監(jiān)視和控制。

3.1.3 通信控制：包括計算機監(jiān)控系統(tǒng)內各子系統(tǒng)之間信息交換；計算機監(jiān)控系統(tǒng)與調度計算機系統(tǒng)連接，實現(xiàn)遙測、遙信、遙調、遙控；系統(tǒng)時鐘同步控制。

3.1.4 系統(tǒng)診斷：監(jiān)控系統(tǒng)硬件設備故障診斷；監(jiān)控系統(tǒng)設備軟件故障診斷。

3.1.5 軟件開發(fā)及培訓：在系統(tǒng)應用軟件的開發(fā)、維護過程中，其編輯、調試、裝人或拆除、修改等能方便地“在線”或“離線”進行。

3.2 現(xiàn)地控制單元功能

3.2.1 數(shù)據(jù)的采集及處理：包括對數(shù)字量、模擬量的周期掃查、采集，對采集量進行越限檢查、趨勢分析、追憶記錄。

3.2.2 監(jiān)測顯示：包括對被控制設備運行狀態(tài)與運行參數(shù)的監(jiān)視、各種事故及故障報警顯示等。

3.2.3 控制與調節(jié)：完成對被控制設備的操作或控制，機組LCU 除了完成各被空機組的工況轉換和機組事故及緊急停機控制外，還要完成機組有功、無功功率的調節(jié)、機組水力機械保護等功能。

3.2.4 音響報警：各單元控制機LCU 上裝設反映被控設備的事故、故障不同音響報警裝置。

3.2.5 通信功能：包括單元級各LCU 與主控級的通信和被控設備的自動化裝置的通信。

4 監(jiān)控系統(tǒng)主要特點

(1)系統(tǒng)采用全分布、開放式結構，各間隔層和站控級計算機之間相互獨立，任何單元的局部故障都不會影響其它單元或站控級設備的正常工作。(2)采用多CPU 處理方式。嚴格遵循監(jiān)控、保護相互獨立配置的原則，保證站控級計算機出現(xiàn)異常時，保護功能仍能獨立發(fā)揮作用。(3)系統(tǒng)保留獨立于監(jiān)控系統(tǒng)的簡易強電直接監(jiān)控功能，保證監(jiān)控系統(tǒng)故障和檢修時電站的安全運行。(4)系統(tǒng)由標準化的軟硬件組成，組態(tài)靈活，滿足今后計算機高速發(fā)展的要求，兼容性、擴充性、互換性好。(5)系統(tǒng)采用信號隔離技術，軟、硬件濾波，防雷擊、屏蔽接地等一系列抗干擾措施齊全。(6)系統(tǒng)的軟件采用開放性的設計思想，可通過規(guī)約轉換等，將通訊協(xié)議不同的其它公司設備(如調速器、勵磁系統(tǒng)等)的信息接人監(jiān)控系統(tǒng)。(7)系統(tǒng)具有功能較強的人機接口、全漢化的友好界面，系統(tǒng)畫面、打印格式組態(tài)方便，用戶可自行生成新的輸人/輸出方式。(8)所有保護設有軟、硬壓板，保護參數(shù)可就地/遠方進行修改、查詢，間隔單元配有能顯示各種電氣參數(shù)的大屏幕液晶顯示窗口和可供操作的鍵盤。(9)系統(tǒng)具備防誤操作功能和完善的自診斷、自恢復功能，保護裝置設有防誤閉鎖設施以防止跳閘出口的誤開放。

[1]李玉成.白石窯水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng) [J].電工技術2005，7.

[2]何建輝，王龍.公伯峽水電站計算機控制系統(tǒng)[J].西北水電，2005，1.