劉泳新，顏現(xiàn)波

（1.中電投云南國(guó)際投資有限公司，云南 昆明650224；2.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院中水科技公司，北京100038）

伊江電源電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉泳新1，顏現(xiàn)波2

（1.中電投云南國(guó)際投資有限公司，云南 昆明650224；2.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院中水科技公司，北京100038）

主要介紹伊江上游電源水電站H 9000V 4.0計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

電源水電站；計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；孤網(wǎng)；設(shè)計(jì)；實(shí)現(xiàn)

伊江上游水電項(xiàng)目電源電站（以下簡(jiǎn)稱“電源電站”）位于緬甸克欽邦伊洛瓦底江上游重要支流恩梅開(kāi)江與其一級(jí)支流其培河（ChipwyHka）交匯處，上距其培鎮(zhèn)約10km。工程由大壩、發(fā)電引水系統(tǒng)和電站廠房等組成。大壩正常蓄水位740m，最大壩高47.5m，壩址多年平均流量40.4m3/s，電站裝機(jī)容量99MW，多年平均年發(fā)電量6.09億kW·h。電站裝機(jī)3×33MW，采用110kV一級(jí)電壓接入系統(tǒng)，主接線方式為雙母線接線，出線為3回（包括1回備用出線）。

電源電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用北京中水科水電科技開(kāi)發(fā)有限公司研制開(kāi)發(fā)的H9000V4.0計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。電站按“無(wú)人值班”（少人值守）原則設(shè)計(jì)。電源電站計(jì)劃2011年5月首臺(tái)機(jī)組發(fā)電。其后每隔一個(gè)半月投產(chǎn)一臺(tái)。H9000V4.0計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與首臺(tái)機(jī)組同步投運(yùn)。

值得一提的是，本電站目前屬孤網(wǎng)運(yùn)行，對(duì)H9000V4.0計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際實(shí)現(xiàn)，提出了新的要求，在整體設(shè)計(jì)、功能實(shí)現(xiàn)和設(shè)備選型上，都注意了要適應(yīng)孤網(wǎng)負(fù)荷變化和快速運(yùn)行穩(wěn)定的特點(diǎn)，其采用的GE PAC RX3i PLC,也是該P(yáng)LC平臺(tái)在孤網(wǎng)上的首次實(shí)際使用，從設(shè)計(jì)、研發(fā)、集成、調(diào)試等方面來(lái)看，對(duì)中國(guó)水電監(jiān)控的發(fā)展將積累許多成功經(jīng)驗(yàn)。

1 電源水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

伊江電源水電站的運(yùn)行值班方式按“無(wú)人值班”（少人值守）的原則設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用全開(kāi)放式分層分布系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)功能和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)均分布到各個(gè)現(xiàn)地控制單元中，站內(nèi)的各個(gè)現(xiàn)地控制單元通過(guò)交換機(jī)和光纜，構(gòu)成一個(gè)可靠的雙環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)系統(tǒng)中任何一部分設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)整體以及系統(tǒng)內(nèi)的其它設(shè)備仍能繼續(xù)正常工作且功能不受影響。

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能對(duì)全廠主要機(jī)電設(shè)備進(jìn)行控制，并對(duì)所有機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行全面監(jiān)視。

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1：

2 伊江電源水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)總體功能

電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由站控級(jí)和現(xiàn)地控制單元構(gòu)成。站控級(jí)主機(jī)、工作站及現(xiàn)地各LCU均使用實(shí)時(shí)多任務(wù)多窗口操作系統(tǒng)，監(jiān)控軟件采取國(guó)際上流行的模塊化體系結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理、計(jì)算和儲(chǔ)存的實(shí)時(shí)性和分布性。監(jiān)控系統(tǒng)集成軟件采用C/S或B/S架構(gòu)，保證系統(tǒng)響應(yīng)的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。通過(guò)中控室及計(jì)算機(jī)房工作站上的集中監(jiān)控畫面對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視控制，并自動(dòng)快速響應(yīng)控制設(shè)備狀態(tài)信息。

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)軟件采用商用數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，在網(wǎng)關(guān)工作站內(nèi)，用于監(jiān)控系統(tǒng)秒級(jí)、分鐘、小時(shí)等歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與檢索，為電站的故障查詢提供了良好的操作平臺(tái)。

由于該電站地處緬甸，為了適應(yīng)中、緬雙方運(yùn)行、維護(hù)的方便，H9000V4.0系統(tǒng)開(kāi)放了中-英文雙語(yǔ)系統(tǒng)環(huán)境，并一鍵切換其中-英文雙語(yǔ)系統(tǒng)。

3 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 上位機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成

站控層由主站兼操作員站1、主站兼操作員站2、工程師/培訓(xùn)站、廠內(nèi)通信服務(wù)器、報(bào)表及電話語(yǔ)音報(bào)警服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)工作站等構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)監(jiān)視控制現(xiàn)地設(shè)備等功能，形成全站監(jiān)控中心。其中操作包括：機(jī)組操作、功率調(diào)節(jié)、斷路器操作、隔離開(kāi)關(guān)及刀閘操作、設(shè)備操縱及閘門升、降、停操作等。主要設(shè)備詳細(xì)配置及實(shí)現(xiàn)功能如下：

操作員工作站：Sun U24工作站，Solaris 10操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)中控室運(yùn)行人員監(jiān)視與控制功能。主要負(fù)責(zé)廠站層的數(shù)據(jù)采集、處理、歸檔、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的生成、轉(zhuǎn)儲(chǔ)，系統(tǒng)時(shí)鐘管理、廠站層高級(jí)應(yīng)用軟件（AGC、AVC）及其它應(yīng)用軟件運(yùn)行，也作為操作員人機(jī)接口工作臺(tái)，負(fù)責(zé)監(jiān)視、控制及調(diào)節(jié)命令發(fā)出等人機(jī)界面（MMI）功能。除畫面顯示等與人機(jī)接口相關(guān)功能以并行方式工作外，數(shù)據(jù)采集、處理歸檔等其它功能。兩臺(tái)操作員站互為熱備用。

工程師兼仿真培訓(xùn)工作站：Sun U24工作站，Solaris 10操作系統(tǒng)。主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)的維護(hù)管理、功能及應(yīng)用的開(kāi)發(fā)、程序下載及運(yùn)行人員的操作培訓(xùn)等工作。

圖1 伊江電源電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)配置圖

廠內(nèi)通信服務(wù)器：HP Z400工作站，中文Windows 2003操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)與廠內(nèi)的機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)等其它系統(tǒng)的通訊功能。

報(bào)表及電話語(yǔ)音報(bào)警服務(wù)器：HP Z400工作站，中文Windows 2003操作系統(tǒng)。主要負(fù)責(zé)報(bào)表的生成及打印、語(yǔ)音報(bào)警、電話查詢等。

網(wǎng)關(guān)工作站：HP Z400工作站，中文Windows 2003操作系統(tǒng)。主要負(fù)責(zé)與對(duì)側(cè)變電所及上級(jí)調(diào)度系統(tǒng)之間的通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)側(cè)變電所信息的遠(yuǎn)程采集和電站的遠(yuǎn)方控制。

3.2 現(xiàn)地控制單元構(gòu)成

現(xiàn)地單元由各現(xiàn)地控制單元（LCU）構(gòu)成，包括：3套機(jī)組LCU（LCU1～LCU3）、1套 110kV 開(kāi)關(guān)站 LCU（LCU4）、1套公用設(shè)備LCU（LCU5），共5套LCU設(shè)備?，F(xiàn)地LCU主控制器采用主頻300MHz的GE PACRX3i產(chǎn)品，為單CPU、雙電源模塊、雙網(wǎng)絡(luò)模塊、單現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)型式。LCU完成對(duì)監(jiān)控對(duì)象的數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)預(yù)處理，負(fù)責(zé)向網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)信息，并自動(dòng)執(zhí)行上位機(jī)的命令和管理。同時(shí)各LCU也具有控制、調(diào)節(jié)操作和監(jiān)視功能，配備有人機(jī)觸摸屏，當(dāng)與上位機(jī)系統(tǒng)脫機(jī)時(shí)，仍具有必要的監(jiān)視和控制功能。

3 套機(jī)組LCU：現(xiàn)地控制單元PLC均采用主頻300MHz的GE PAC RX3i產(chǎn)品，完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、電廠主輔設(shè)備的控制及設(shè)備的調(diào)節(jié)與控制。進(jìn)行全廠閉環(huán)控制與調(diào)節(jié)，保證全廠發(fā)電運(yùn)行可靠。并實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)地LCU與勵(lì)磁、調(diào)速、輔機(jī)等其它設(shè)備的通訊。

開(kāi)關(guān)站LCU：現(xiàn)地控制單元PLC均采用主頻300MHz的GE PACRX3i產(chǎn)品，完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集及控制。

公用系統(tǒng)LCU：現(xiàn)地控制單元PLC均采用主頻300MHz的GE PACRX3i產(chǎn)品，完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集及控制。

GE PACRX3i系統(tǒng)特點(diǎn)：

（1）上有2塊高性能的控制系統(tǒng)，1GHz主頻，64MB內(nèi)存

（2）完全冗余的系統(tǒng)架構(gòu)，不存在任何單點(diǎn)失效風(fēng)險(xiǎn)

（3）2GHz的冗余同步鏈路，實(shí)現(xiàn)無(wú)擾切換－最快的同步時(shí)間

（4）每一個(gè)機(jī)架冗余網(wǎng)絡(luò)模塊，意味著更高的系統(tǒng)可用性

（6）用戶可根據(jù)項(xiàng)目要求，選擇GPS通訊方式，而無(wú)需產(chǎn)生額外的費(fèi)用

（6）IO總線采用實(shí)時(shí)、確定的內(nèi)存映射技術(shù)，提高了通訊可靠性

（7）2GHz光纖冗余IO網(wǎng)絡(luò)，不加中繼情況下可以達(dá)到300m

（8）1.0ms SOE時(shí)標(biāo)精度

（9）所有遠(yuǎn)程IO機(jī)架都能連接第3方通訊設(shè)備，如profibus,devicenet,modbus,ethernet etc.

3.3 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

監(jiān)控系統(tǒng)局域網(wǎng)按IEEE 802.3設(shè)計(jì)，采用全開(kāi)放的分層分布式結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)主干采用光纖組成的100M工業(yè)以太網(wǎng)雙環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，傳輸速率應(yīng)為自適應(yīng)式，通信規(guī)約TCP/IP，網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率不小于100Mbps。網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備應(yīng)采用赫斯曼工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)管理級(jí)主交換機(jī)及現(xiàn)地控制網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備滿足多個(gè)輸入輸出，適應(yīng)各種類型數(shù)據(jù)的傳輸要求，適應(yīng)電力工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾、溫度、振動(dòng)等環(huán)境要求，在實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能的前提下滿足數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求。

3.4 GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)

GPS不僅為監(jiān)控系統(tǒng)提供時(shí)鐘信息，還為保護(hù)系統(tǒng)等電站內(nèi)其它設(shè)備提供時(shí)鐘信息。除配置監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部對(duì)時(shí)所需的各類接口外，GPS時(shí)鐘還配置至少32路脈沖接口（分、秒脈沖可任意配置）及24路IRIG-B碼對(duì)時(shí)接口，用于同保護(hù)等智能現(xiàn)地設(shè)備的對(duì)時(shí)。

4 DLP大屏幕投影系統(tǒng)

4.1 圖像拼接控制器

100 /1000 M以太網(wǎng)接口：≥2個(gè)；視頻輸入接口：≥2路；RGB接口：≥4個(gè)；圖像處理器具有256、64K、16M等多種顏色模式?？刂破髁粲谐浞钟嗔浚瑵M足日后系統(tǒng)升級(jí)及擴(kuò)展的需要。

4.2 大屏幕投影顯示墻

大屏幕投影顯示墻（包括基座），由6套60″DLP一體化顯示單元組成，組合方式為2×3（行×列），大屏幕投影顯示墻配置要求如下：投影儀：多屏、背投式；顯示方式：DLP方式；單元物理分辨率：≥1024×768，屏幕對(duì)分辨率從640×480到1600×1200的圖像均應(yīng)能清晰顯示。

5 結(jié)束語(yǔ)

H9000V4.0計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在伊江電源水電站的合理設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，為伊江電源水電站首臺(tái)機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為GE PAC RX3i系列PLC在孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)；本著“為了一切用戶、為了用戶一切、一切為了用戶”的原則，我們還將繼續(xù)關(guān)注和開(kāi)發(fā)相關(guān)的技術(shù)，為孤網(wǎng)類型電站的自動(dòng)化事業(yè)，提供更多的技術(shù)支撐。

【1】GE PAC RX3i系列技術(shù)手冊(cè)[Z].

【2】王德寬,等.H9000與水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展與回顧[J].水電站自動(dòng)化.2002，（3）.

【3】王德寬，等.H9000分布式開(kāi)放式水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)[J].水利水電技術(shù)，1996，（3）.

TV273+.5

B

1672-5387（2011）03-0030-03

2011-04-11

劉泳新，主要從事水電站機(jī)電設(shè)備管理、維護(hù)、研究。