吳裕金

（國網(wǎng)西藏電力有限公司巴河發(fā)電公司，西藏 林芝860200）

0 引言

隨著網(wǎng)絡信息技術和通訊技術的快速發(fā)展，我國水電站監(jiān)控系統(tǒng)取得了長足進步，不斷向高速信息化、網(wǎng)絡化、精確化方向發(fā)展，實現(xiàn)了真正意義上的“無人值班、無人值守”。老虎嘴水電站近年來在社會經(jīng)濟發(fā)展的推動下逐步構建了科學化的監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了智能化、自動化，為確保水電站正常運行、推進我國電網(wǎng)建設發(fā)揮了重要作用。

1 老虎嘴水電站監(jiān)控系統(tǒng)結構和設備選型

老虎嘴水電站位于西藏自治區(qū)東南部林芝地區(qū)的工布江達縣巴河干流上，是巴河巴松湖以下河段的第7個梯級電站，是“十一五”電力發(fā)展規(guī)范的重點建設項目之一，有效緩解了藏中地區(qū)缺電現(xiàn)象，提高了藏族人民的生產(chǎn)生活條件［1］。老虎嘴水電站裝機容量達到了102 MW，已安裝3臺單機容量為34 MW的混流式水輪發(fā)電機組，能確保其出力23.19 MW，年均發(fā)電量已達49550萬k W·h，裝機的年利用小時數(shù)為4858 h。

1.1 老虎嘴水電站監(jiān)控系統(tǒng)結構

該水電站監(jiān)控系統(tǒng)結構采用的是開放式分層分布系統(tǒng)、全分布數(shù)據(jù)庫［2］。系統(tǒng)主要由現(xiàn)地控制單元（LCU）、電廠站控級計算機、網(wǎng)絡設備組成，所配備的調(diào)度通信工作站由路由器和上級調(diào)度部門計算機連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。系統(tǒng)的每臺機組、開關站、公用設備、閘門監(jiān)控等都配置了一套LCU，不僅能作為分布系統(tǒng)中的現(xiàn)地智能終端，也能作為獨立裝置單獨運行，直接監(jiān)控被監(jiān)控設備的整個生產(chǎn)過程。老虎嘴水電站監(jiān)控系統(tǒng)的具體結構如圖1所示。

圖1 老虎嘴水電站監(jiān)控系統(tǒng)結構示意圖

1.2 系統(tǒng)配置設計

（1）工作站。1）主機和操作員工作站。該類型工作站的機型選取的是美國HP公司生產(chǎn)的DL360，兩套。主機的功能是對系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)進行存儲和管理以及改變工作方式。操作員工作站的功能是顯示圖形，值班員通過液晶顯示器監(jiān)控電站生產(chǎn)及設備運行，以獲取所需信息［3］。2）工程師工作站。該類型工作站的機型選取的是美國HP公司生產(chǎn)的DL360，一套。其主要功能是便于管理人員和系統(tǒng)維護人員對系統(tǒng)參數(shù)、定值、數(shù)據(jù)庫、報表和畫面進行修改，負責功能開發(fā)、程序下載、系統(tǒng)維護等工作。3）調(diào)度通信工作站。該類型工作站的機型選取的是美國HP公司生產(chǎn)的XW4600，兩套［4］。其主要用于連接西藏電力調(diào)度中心和林芝地區(qū)調(diào)動中心的通訊，能通過廣域網(wǎng)將路由器轉(zhuǎn)化成E1接口進行通訊，每套遠動通信工作站中都配備了4個以太網(wǎng)口，兩個分別與兩個路由器連接，另外兩個與系統(tǒng)的兩臺主交換機連接。通訊規(guī)約為IEC870－5－104和IEC870－5－101，其中后者還特意配置了一套電子專用調(diào)制解調(diào)器來連接通訊［5］。

（2）服務器。廠內(nèi)通信服務器機型選取的是美國HP公司生產(chǎn)的XW4600，一套，主要用于服務器與電站內(nèi)其他自動化設備的通訊，通訊規(guī)約為IEC870－5－104和IEC870－5－101。及語音報警服務器機型選取的是美國HP公司生產(chǎn)的XW4600主機型工作站一套，同時配備了語音軟件和聲卡，當被監(jiān)控對象發(fā)生故障時，就能通過語音提示實現(xiàn)報警。

（3）GPS時鐘同步系統(tǒng)。該系統(tǒng)選取的是南瑞公司生產(chǎn)的SZ－DUA型GPS標準時間同步鐘，兩套，其中廠房和開關站各一套［6］。該系統(tǒng)包括主機和天線各兩套、同步信號擴展裝置，主機機房能通過天線接收衛(wèi)星同步信號，通過主機上的串口和系統(tǒng)中的通訊機連接通訊。

2 老虎嘴水電站監(jiān)控系統(tǒng)的設計

2.1 LCU設計

老虎嘴水電站監(jiān)控系統(tǒng)LCU共有6套，包括3套機組LCU、1套開關站LCU、1套公用LCU、1套壩區(qū)閘門LCU，每套LCU都配備雙CPU和網(wǎng)絡構架。LCU的功能是對被監(jiān)控設備的就地數(shù)據(jù)進行采集和監(jiān)控，保障其與主站級系統(tǒng)脫離后還能對相關設備進行監(jiān)控，且與主站連接后能自動服從主站系統(tǒng)的管理。該系統(tǒng)LCU選用國際知名品牌南瑞新型構架MB80系列的智能PLC，其每塊模件都有一塊微型CPU芯片，該芯片的主要功能是處理每塊模件收集到的數(shù)據(jù)。LCU的通信是通過以太網(wǎng)、串口方式、現(xiàn)場總線同機組公用設備和輔助設備的控制裝置實現(xiàn)的［7］。

2.2 網(wǎng)絡設計

該監(jiān)控系統(tǒng)局域網(wǎng)按照IEEE802.3u進行設計，使用的是雙以太網(wǎng)結構，網(wǎng)絡介質(zhì)為雙絞線和光纜，網(wǎng)絡傳輸速率≥100 Mb／s。（1）該系統(tǒng)采用的是雙星型網(wǎng)絡結構，網(wǎng)絡交換機選取的是美國MOXA公司生產(chǎn)的工業(yè)級網(wǎng)管型交換機，并配備了兩套主控級別的網(wǎng)管型交換機，每套都有8個多模關口，16個RJ45電口［8］。（2）該系統(tǒng)采用的是SJ－30嵌入式通訊管理裝置，核心部件為高集成度的工業(yè)級PC／104嵌入式控制PC，存儲介質(zhì)為固態(tài)電子盤，在每個通訊通道都設計了獨立的收發(fā)和中斷電路，設計了8路獨立的RS232標準串行接口以及1個以太網(wǎng)接口。該裝置有體積小、工作溫度寬、功耗低的特點，在組態(tài)界面上，用戶能修改裝置的各種通訊參數(shù)，并對通訊數(shù)據(jù)進行監(jiān)控。同時還支持任何一個通訊口進行獨立編程，提供完善、簡潔的產(chǎn)品庫函數(shù)，以迅速擴充新的通訊驅(qū)動程序。（3）該系統(tǒng)采用的是SJ－12C同期裝置，屬于雙微機系統(tǒng)，且兩系統(tǒng)之間是相互獨立的，這決定了裝置的高可靠性。該裝置支持16個同期對象，每個對象能設置成輸電線路型的開關對象和機組型的開關對象，分別設定每個對象的同期參數(shù)后，能對開關兩側的電壓或相角進行補償。所有同期參數(shù)都采用數(shù)字式整定，線性和零點也實現(xiàn)了自動校正。因此，該裝置不僅界面清晰直觀、操作簡便，設置還實現(xiàn)了裝置的免維護。

3 老虎嘴水電站監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)

老虎嘴水電站并網(wǎng)發(fā)電前對每臺機組都進行了空載試驗、空轉(zhuǎn)試驗、同期并網(wǎng)試驗，實現(xiàn)了真正意義上的計算機監(jiān)控。試驗結果顯示，該系統(tǒng)經(jīng)過72 h連續(xù)運轉(zhuǎn)后運行工況良好，機組性能穩(wěn)定，整個系統(tǒng)實現(xiàn)了自動化控制。

4 結語

總之，老虎嘴水電站的LCU采用的是性能好、應用廣泛的MB80系列智能PLC，所設計的各項技術指標均達到了設計規(guī)范要求。該監(jiān)控系統(tǒng)能對后臺監(jiān)控的元器件進行遠程控制，節(jié)省了設備運行成本，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性，促進了水電站的穩(wěn)定安全運行，達到了設計目的。

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