摘 要：文章闡述了重慶渡口壩水電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計原則、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，該系統(tǒng)是按“無人值班”（少人值守）的原則進(jìn)行設(shè)計和配置，采用了可編程控制器（GE公司PACSystems RX3i系列PLC）直接接入以太網(wǎng)的方式來實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：渡口壩水電站；監(jiān)控系統(tǒng)；控制器

1 概述

渡口壩水電站壩址位于梅溪河干流上游的渡口壩新政河段，廠址位于打爛溝河段，距壩址區(qū)28.4km。電站開發(fā)方式為高壩，長引水隧洞及地面廠房組成的引水式發(fā)電樞紐，選用兩臺單機(jī)容量為64.5MW立軸混流式機(jī)組。本樞紐工程由混凝土雙曲拱壩、引水隧洞、調(diào)壓室、壓力管道、戶外220kV開關(guān)站組成。

渡口壩水電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的主要監(jiān)控對象包括：兩臺水輪發(fā)電機(jī)組及附屬設(shè)備、兩臺主變壓器及附屬設(shè)備、220kV斷路器、隔離開關(guān)及接地開關(guān)、檢修排水系統(tǒng)、滲漏排水系統(tǒng)、高低壓氣系統(tǒng)、10kV廠用電系統(tǒng)、0.4kV廠用電系統(tǒng)、220V直流系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、火災(zāi)報警及消防系統(tǒng)及其它。

2 設(shè)計原則

（1）按“無人值班”（少人值守）、“分層管理、集中控制”原則進(jìn)行設(shè)計和配置。（2）系統(tǒng)性能要求滿足集成性、開放性、實(shí)時性、可靠性、安全性等性能指標(biāo)。（3）系統(tǒng)的硬軟件均采用模塊化設(shè)計，既能保證在硬件方面對系統(tǒng)中現(xiàn)有的設(shè)備增加功能（或在系統(tǒng)中添加新的設(shè)備），又能保證在軟件方面便于軟件的擴(kuò)展和升級。（4）滿足《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》及《電網(wǎng)和電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)規(guī)定》的要求。（5）分層分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用高級應(yīng)用軟件（AGC、AVC）及其它應(yīng)用軟件運(yùn)行。（6）采用不間斷電源UPS供電，重要設(shè)備采用交直流雙供電，電源設(shè)有過壓過流保護(hù)及電源故障信號。

3 監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

根據(jù)渡口壩水電站實(shí)際情況和特點(diǎn)，本監(jiān)控系統(tǒng)為分層分布式結(jié)構(gòu)，由廠站層和現(xiàn)地控制單元層兩部分組成，功能和數(shù)據(jù)庫為分布式結(jié)構(gòu)，即功能分布和分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。各單元數(shù)據(jù)庫分布在各個LCU中。電站網(wǎng)絡(luò)主干采用光纖組成100Mbps工業(yè)以太網(wǎng)雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，傳輸速率為自適應(yīng)式，采用TCP/IP協(xié)議，遵循IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)硬件配置

3.2.1 廠站層設(shè)備

廠站層包括：兩臺套操作員工作站、一臺套工程師/培訓(xùn)工作站、兩臺通訊服務(wù)器、一套報表及電話語音工作站、DMIS數(shù)據(jù)申報終端、一套GPS同步時鐘裝置、一套UPS裝置、一套網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、一套調(diào)試終端和一整套控制臺、兩臺打印設(shè)備。

3.2.2 現(xiàn)地控制單元層設(shè)備

現(xiàn)地控制單元包括：兩套機(jī)組LCU（LCU1～CU2）、一套開關(guān)站LCU（LCU3）、一套公用LCU（LCU4）。

3.3 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)主干采用光纖組成100Mbps工業(yè)以太網(wǎng)雙環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，傳輸速率為自適應(yīng)式，采用TCP/IP協(xié)議，遵循IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)。

在中控室配置兩臺模塊化工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，每臺設(shè)置兩個100M光纖口，用于組網(wǎng)，提供16個10/100M RJ45口，用于和控制室服務(wù)器和操作員站連接。在每個現(xiàn)地LCU控制柜，配置2臺模塊化工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，每臺設(shè)置兩個100M光纖口，用于組網(wǎng)，提供6個10/100M RJ45口，用于與控制柜內(nèi)PLC的以太網(wǎng)通訊模塊連接。傳輸介質(zhì)為光纖。

電站廠站層與外部系統(tǒng)網(wǎng)的通信，如與DMIS系統(tǒng)、計量系統(tǒng)和水調(diào)系統(tǒng)之間通過物理隔離裝置隔離，所有外部節(jié)點(diǎn)對監(jiān)控系統(tǒng)電站信息網(wǎng)的訪問均被禁止。在LCU以下采用現(xiàn)場總線或串行通信方式用以連接各現(xiàn)地智能監(jiān)測設(shè)備。

4 系統(tǒng)特點(diǎn)

4.1 應(yīng)用基于UNIX體系的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件

本監(jiān)控系統(tǒng)采用許繼電氣和美國微軟聯(lián)合開發(fā)的SJK-8000新一代全開放、全分布式結(jié)構(gòu)的基于UNIX和Windows 2000操作系統(tǒng)，具有良好的實(shí)時性、開放性、可擴(kuò)充性和高可靠性等技術(shù)性能指標(biāo)的符合開放系統(tǒng)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)的漢化多任務(wù)、多用戶操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全廠機(jī)組、公用系統(tǒng)、開關(guān)站系統(tǒng)的監(jiān)視及控制和生產(chǎn)過程的管理，形成一個完整的開放網(wǎng)絡(luò)型分層、分布式的電站閉環(huán)過程控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅能滿足目前的使用需求，還可以根據(jù)將來的需要進(jìn)行擴(kuò)展。

4.2 現(xiàn)地控制單元采用雙電源模塊

現(xiàn)地控制單元采用GE Fanuc PACSystems RX3i可編程控制器，采用140CPU67160及140系列I/O模塊，現(xiàn)地LCU采用單CPU、雙電源模塊的方式。機(jī)組現(xiàn)地控制單元設(shè)置了人機(jī)界面，界面介質(zhì)采用彩色液晶觸摸屏。既可用作為現(xiàn)地參數(shù)監(jiān)視的顯示窗口，又可作為在現(xiàn)地對現(xiàn)地設(shè)備進(jìn)行控制的控制臺。彩色液晶觸摸屏和機(jī)組LCU連接采用通訊方式，每臺LCU保留了專用的接口，能使便攜式計算機(jī)接入，對LCU進(jìn)行更深一步的調(diào)試和監(jiān)控。

4.3 現(xiàn)地控制單元配置現(xiàn)地智能設(shè)備接口

每個現(xiàn)地控制單元均配置有現(xiàn)地智能設(shè)備的接口。機(jī)組LCU（LCU1-LCU2）與機(jī)組微機(jī)調(diào)速器、微機(jī)勵磁、微機(jī)保護(hù)裝置等接口， 開關(guān)站LCU（LCU3）及公用LCU（LCU4）與相應(yīng)繼電保護(hù)系統(tǒng)等接口，采用現(xiàn)場總線方式接入LCU，實(shí)現(xiàn)了智能裝置的通訊功能。

4.4 采用AGC、AVC自動控制

AGC自動發(fā)電控制對電站各機(jī)組有功功率的控制，分別設(shè)置“聯(lián)控/單控”控制方式。某機(jī)組于“聯(lián)控”時，該機(jī)組參加AGC聯(lián)合控制，處于“單控”時，該機(jī)組不參加AGC聯(lián)合控制，但可接受操作員對該機(jī)組的其它方式控制。AVC對電站各機(jī)組無功功率的控制，按機(jī)組分別設(shè)置“聯(lián)控/單控”方式。當(dāng)某機(jī)組處于“聯(lián)控”時，該機(jī)組參與AVC聯(lián)合控制，當(dāng)某機(jī)組處于“單控”時，該機(jī)組不參與AVC聯(lián)合控制，但可接受其它方式控制。AVC對機(jī)組的“聯(lián)控/單控”控制方式可由電站或上級調(diào)度操作員設(shè)定。當(dāng)采用給定母線電壓值或限值方式時，AVC應(yīng)自動調(diào)整參加聯(lián)合控制的機(jī)組的無功功率，自動維持母線電壓。

5 結(jié)束語

渡口壩水電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)已投入運(yùn)行，其運(yùn)行狀況穩(wěn)定、可靠、安全。由許繼電氣和美國微軟聯(lián)合開發(fā)的SJK-8000系統(tǒng)體現(xiàn)了實(shí)時性、可靠性、安全性。在渡口壩水電站的生產(chǎn)運(yùn)行中，提高了全廠的自動化管理水平，減輕了運(yùn)行人員的工作量和勞動強(qiáng)度，提高了安全運(yùn)行水平，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益，有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：勞增江（1972-），男，漢族，浙江麗水人，工程師，緊水灘水力發(fā)電廠渡口壩項(xiàng)目專職工程師。