陳泰山

陜西省水利工程建設監(jiān)理有限責任公司 710032

引言

水電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)通過對電站各種設備信息進行采集、處理,實現(xiàn)自動監(jiān)測、控制、調(diào)節(jié)、保護、在水電站中得到了廣泛的應用。如今新建或改造的水電站都基本實現(xiàn)了自動化監(jiān)控系統(tǒng)。本文根據(jù)拐子沱水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)為例談談如何進行水電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)理

1.概述

拐子沱水電站位于四川省雅安市蘆山縣寶盛鄉(xiāng)境內(nèi)，玉溪河中游，為玉溪河梯級電站的最末一級電站。電站為混合式開發(fā)的中水頭電站，由混凝土閘壩、進水口、左岸無壓引水隧洞、主副廠房、開關站及進廠公路橋等組成。上游水庫總庫容567萬m3，調(diào)節(jié)庫容367萬m3，具有日調(diào)節(jié)能力，正常蓄水位922.0m，設計水頭77m，設計引用流量38m3/s，裝機容量2×12.5MW，保證出力5.973 MW，年利用小時5235h，多年平均發(fā)電量12564萬kWh。電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)按“無人值班”(少人值守)運行方式設計，整個系統(tǒng)應采用全分布開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)由電站控制中心系統(tǒng)和現(xiàn)地控制單元等組成。

2.熟悉電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)配置

2.1 明確電站監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

經(jīng)過三次設計聯(lián)絡會最終確定了該電站監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置形式及整個系統(tǒng)采用全分布分層開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該電站采用湖南紫光SM-4D計算機監(jiān)控系統(tǒng)，各保護測控屏內(nèi)裝紫光DCAP系列單元控制箱。電站設備的運行監(jiān)視和控制在中控室的操作員工作站上進行，同時也可在各LCU上通過觸摸屏和開關按鈕實現(xiàn)對其所控設備運行的監(jiān)視和控制。機組單元及開關站/公用單元通過光纖網(wǎng)絡與全廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)連接并接受其監(jiān)控，同時在這些系統(tǒng)的現(xiàn)地控制柜上設有控制開關以及操作按鈕，可以實現(xiàn)設備的現(xiàn)地監(jiān)控。

2.2 熟悉LCU控制對象及功能要求

現(xiàn)地控制單元（LCU）包括兩套機組LCU (LCU1-LCU2)、開關站LCU3及電站公用設備LCU (LCU4)、大壩公用LCU (LCU5)。LCU完成對監(jiān)控對象的數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)預處理及與其它電站設備的通訊，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。LCU采用PLC直接上以太網(wǎng)的方案。 LCU是一套完整的計算機控制系統(tǒng)。與系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)時，作為監(jiān)控系統(tǒng)的一部分，實現(xiàn)系統(tǒng)指定的功能。而當LCU與系統(tǒng)脫離時，則能獨立運行，實現(xiàn)LCU的現(xiàn)地監(jiān)控功能，并確保被控設備的安全穩(wěn)定運行。LCU的基本功能如下：

PLC完成各種數(shù)據(jù)采集與預處理功能。事件順序記錄功能。數(shù)據(jù)通訊與網(wǎng)絡通訊功能。運行工況的轉(zhuǎn)換，LCU可完成各類設備的運行工況轉(zhuǎn)換，如機組的運行工況轉(zhuǎn)換，斷路器的分合，設備運行方式的轉(zhuǎn)換等。LCU現(xiàn)地人機聯(lián)系功能。系統(tǒng)硬件及軟件診斷與自恢復功能。時鐘同步功能。通過硬件和軟件同步手段，實現(xiàn)系統(tǒng)時鐘同步。

機組現(xiàn)地控制單元(LCU)控制與調(diào)節(jié)功能：機組開、停機順序控制；機組事故停機及緊急停機控制；機組輔助設備的控制；發(fā)電機出口斷路器的分/合操作；主變中性點接地開關的分/合操作；機組有功功率調(diào)節(jié)；機組無功功率/電壓調(diào)節(jié)；各種整定值和限值的設定；機組的自動/手動準同期并網(wǎng)操作；機組進水口閘門控制；水力機械保護功能。

公用設備/開關站現(xiàn)地控制單元(LCU)控制操作功能：開關站現(xiàn)地/遠方控制方式的切換操作；開關站各斷路器的分/合操作；開關站各隔離開關的分/合操作；開關站各接地開關的分/合操作；開關站各斷路器的自動準同期合閘操作；廠用電進線及斷路器的分/合操作；廠用電各種運行方式的確定及備用電源自動投入，大壩LCU主要實現(xiàn)閘門的啟閉及現(xiàn)地/遠方控制方式的切換操作。

3.加強自動化監(jiān)控保護屏柜出廠驗收

3.1 熟悉合同文件中關于水電站中自動化監(jiān)控方面的技術條款。

在出廠驗收前根據(jù)合同要求檢查自動化監(jiān)控系統(tǒng)的硬、軟件的配置是否符合要求，設備數(shù)量是否滿足合同要求，屏柜安裝的元器件是否按合同要求采購和安裝，布置和走線是否符合設計圖紙和相關規(guī)范要求，接插件是否牢固。屏柜顏色是否和業(yè)主要求的一致等，上位機是否按照技術協(xié)議要求配置。

3.2 核查自動化廠家的出廠調(diào)試報告

檢查自動化廠家對于該項目的《裝置出廠調(diào)試報告》、《上位機調(diào)試報告》及《屏蔽及通訊接地檢測報告》。①《裝置出廠調(diào)試報告》內(nèi)容包括：開入量檢測、開出量檢測、精度及線性度檢測、保護功能檢測。② 通訊及上位機試驗的內(nèi)容：檢查數(shù)據(jù)庫定義是否正確。保證項目在調(diào)試及通電拷機的過程中按照設計要求的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)進行連接并通訊。所有開入信號、保護信號報信、模擬量測量應同時在上、下位機檢測其正確性。檢測后臺機報表、曲線、故障錄波功能是否正常。后臺監(jiān)控人機界面是否友好。③《屏蔽及通訊接地檢測報告》保證所有自動化保護測控裝置（包括PLC部分）必須可靠接大地，大地即屏蔽地。一個通信網(wǎng)絡只允許一點接大地，不允許多點接大地。通信網(wǎng)絡的接地點選在屏體端，而不在串口卡端。每個分散安裝的裝置的保護地分別單獨連接在高壓開關柜的接地銅排上，保證可靠接大地。所有裝置的機箱外殼通過接地螺釘與保護地端子相連。

3.3 檢測直流系統(tǒng)

檢查直流系統(tǒng)充電模塊數(shù)量和型號是否符合設計要求，并且檢查模塊的通訊、均流、充電控制等各項功能的詳細調(diào)試記錄；同時必須對電池屏的配線、電池型號、安裝方式等進行檢查，確保電池能夠正確安裝；若配有絕緣監(jiān)察模塊，必須檢測其接地選線及上位機報警功能。

4.確?，F(xiàn)場自動化屏柜安裝質(zhì)量

4.1 做好設備到現(xiàn)場開箱驗收

按照隨箱設備清單進行驗收，認真核查設備是否和隨箱設備清單一致，特別要檢查屏內(nèi)元器件和設計要求是否一致；在運輸過程中是否發(fā)生碰撞和損壞等問題。如果發(fā)現(xiàn)與實際情況不符，要求自動化廠家更換或處理，只有符合要求的屏柜才允許安裝。

4.2 確保屏柜安裝質(zhì)量

屏柜安裝質(zhì)量好壞直接影響全廠自動化監(jiān)控實現(xiàn)的程度。依照設備平面布置圖檢查屏柜是否按設備布置圖就位安裝，安裝是否符合有關技術規(guī)范要求，并對安裝質(zhì)量進行驗收。

5.保證計算機監(jiān)控系統(tǒng)綜合調(diào)試

5.1 開入量的調(diào)試

保證現(xiàn)場自動化元器件設備信號能夠正確無誤的傳送給PLC,從而才可保證自動控制的正確性。用一段電線將開關輸入量從端子排上短接；檢測只有連續(xù)三次正確動作才算檢測合格；同時觀察的對象包括PLC指示、上位機、觸摸屏。首先檢測PLC然后才是上位機或觸摸屏：每做一個遙信要先看PLC上對應的指示燈是否亮了；通過編程軟件監(jiān)視所定義相應變量是否由0變1，查看上位機的遙信及報警是否正確，查看觸摸屏的遙信是否變位。

5.2 開出量的測試

從編程軟件直接強制開出看PLC上對應的指示燈是否亮，開出繼電器相應指示燈是否亮。并用萬用表在端子排上測量相應輸出端子；檢測只有連續(xù)三次正確動作才算檢測合格；觀察的對象包括PLC指示、上位機、觸摸屏。

5.3 模擬量的測試

加量前檢查PLC所設量程是否正確，中間元件輸出是否正確；加量測試功率必須結(jié)合單元箱所測功率算出校正系數(shù)加以校正；檢測按調(diào)試報告來做不能直接對PLC加量；觀察的對象包括PLC、上位機、觸摸屏。

5.4 流程測試

檢測只有完全按流程圖動作才算檢測合格；整個過程由編程軟件在線來模擬；用PLC編程軟件監(jiān)控，由指令變量強制完成流程。

6.繼電保護試驗

6.1 檢查調(diào)試廠家提供繼電保護試驗大綱

大綱內(nèi)容包括保護的種類、試驗的方法、安全措施、微機繼保測試儀的型號、試驗數(shù)據(jù)的填寫表格等。

6.2 輸入繼電保護整定值

將設計院或供電部門提供的繼電保護整定值輸入到相應的保護裝置中，并確認輸入正確無誤。利用微機保護測試儀對所有要求的保護按照試驗大綱進行繼保試驗，并提供繼保試驗報告。

最后，在所有項目調(diào)試完成都準確無誤的情況下，進行聯(lián)動試車，并向業(yè)主提交監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)場綜合調(diào)試報告。

7. 結(jié)語

作為一名監(jiān)理工程師，必須具備較強的理論知識和豐富的實踐經(jīng)驗；由于自動化控制技術發(fā)展很快，需不斷拓寬自己的視野，努力更新自己的知識結(jié)構(gòu)，跟上時代的步伐。同時，必須熟悉水電站機電設備原理和運行規(guī)律，在工作中不斷加強自動化監(jiān)控方面業(yè)務水平的學習和監(jiān)理水平的總結(jié)，提高自己的監(jiān)理水平。

[1]黃少敏 .水電站微機監(jiān)控與保護.黃河水利出版社

[2]陳光大.計算機監(jiān)控系統(tǒng).武漢水利電力大學出版社