許 輝 劉克桓

（1、承德市小水電技術(shù)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(jié)構(gòu)

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(jié)構(gòu)，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(diào)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(shè)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(diào)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(shè)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(diào)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(diào)度的負荷調(diào)節(jié)和遠方開、停機命令。

管理計算機：實現(xiàn)生產(chǎn)和設(shè)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(shè)備的運行環(huán)境、起停次數(shù)、運行時間、開關(guān)的分合次數(shù)、高壓開關(guān)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(shè)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(shè)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(shè)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(guān)站LCU、1 套廠里公用設(shè)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(diào)度層上位機的命令和管理。同時各LCU 也具有控制、調(diào)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(shè)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(nèi)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(guān)及以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)等設(shè)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(diào)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(cè)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?qū)崟r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(shè)備及全廠公用設(shè)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(nèi)各子系統(tǒng)之間信息交換；計算機監(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)度計算機系統(tǒng)連接，實現(xiàn)遙測、遙信、遙調(diào)、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(shè)備故障診斷；監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)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(diào)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(shè)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(diào)節(jié)：完成對被控制設(shè)備的操作或控制，機組LCU 除了完成各被空機組的工況轉(zhuǎn)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(diào)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(shè)反映被控設(shè)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(shè)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(jié)構(gòu)，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(shè)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(shù)，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(shè)計思想，可通過規(guī)約轉(zhuǎn)換等，將通訊協(xié)議不同的其它公司設(shè)備(如調(diào)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(shè)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(shè)有防誤閉鎖設(shè)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(shù)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.