陳久旺++朱連全

摘 要：太河水電站運(yùn)行15年來，機(jī)械設(shè)備和電氣設(shè)備老化嚴(yán)重，威脅著電站的運(yùn)行安全和值班人員的人身安全。在以人為本的前提下，在堅(jiān)持“無人值班”（少人值守）的原則下，決定進(jìn)行技術(shù)改造，即增設(shè)監(jiān)控監(jiān)視設(shè)備。文章對(duì)水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控監(jiān)視系統(tǒng)的技術(shù)要求、設(shè)計(jì)原則、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、配置，以及監(jiān)控監(jiān)視系統(tǒng)實(shí)施試運(yùn)行后的效果，做了介紹。認(rèn)為計(jì)算機(jī)監(jiān)控監(jiān)視系統(tǒng)方案實(shí)施后，提高了電站運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益并逐漸滿足電力企業(yè)發(fā)展及遠(yuǎn)方調(diào)度部門集控的要求。

關(guān)鍵詞：水電站 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 實(shí)施方案

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）06（b）-0133-02

1 電站簡介及改造原因

太河水電站建于1998年，1999年4月投入運(yùn)行，設(shè)計(jì)裝機(jī)容量2×250 kW+1×630 kW。年發(fā)電量400萬kW·h實(shí)際裝機(jī)2×250 kW，年均發(fā)電量211.2萬kW·h。電站自運(yùn)行至今已有15年。

在發(fā)揮巨大經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境效益的同時(shí)，電站的機(jī)械設(shè)備及電器設(shè)備大部分已老化嚴(yán)重，威脅著電站的正常運(yùn)行。在各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)懷下，電站于2014年開始升級(jí)改造。在堅(jiān)持“無人值班”（少人值守）的原則下，考慮到計(jì)算機(jī)監(jiān)控監(jiān)視是大勢(shì)所趨，于是增設(shè)計(jì)算機(jī)監(jiān)控監(jiān)視系統(tǒng)。

2 計(jì)算機(jī)監(jiān)控監(jiān)視系統(tǒng)的技術(shù)要求

對(duì)全站的電氣設(shè)備與機(jī)械設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)記錄與監(jiān)視。電站設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集與處理及設(shè)備運(yùn)行狀況的自動(dòng)記錄與監(jiān)視必須由監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)完成，包括狀態(tài)信息監(jiān)視、模擬量新信息監(jiān)視、故障/事故報(bào)警、溫度與出力的顯示等。

（1）電站的各種設(shè)備均要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。按照電站出力方式的要求，對(duì)電站設(shè)備進(jìn)行操作或調(diào)節(jié)，包括機(jī)組的正常開停機(jī)、事故自動(dòng)停機(jī)、機(jī)組有功/無功調(diào)節(jié)、單個(gè)設(shè)備及共用設(shè)備操作。

（2）電站運(yùn)行的自動(dòng)化管理目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)運(yùn)行報(bào)表的自動(dòng)記錄、運(yùn)行操作的自動(dòng)記錄、運(yùn)行日志的記錄與保存、電站運(yùn)行設(shè)備的適時(shí)參數(shù)或整定值的記錄與保存，所有報(bào)表均可自動(dòng)或召喚打印。

3 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

根據(jù)中小水電站“無人值班”（少人值守）的原則，結(jié)合當(dāng)前自動(dòng)化發(fā)展的要求，并考慮到現(xiàn)今水電站的實(shí)際情況，該方案遵循的設(shè)計(jì)原則如下。

（1）系統(tǒng)按照“無人值班”（少人值守）的要求進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，本著安全可靠、便于運(yùn)行以及經(jīng)濟(jì)合理的原則進(jìn)行配置。

（2）以部頒《水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)要求》為規(guī)范，按照全場(chǎng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)監(jiān)控為主、常規(guī)控制為輔的指導(dǎo)思想進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，要求監(jiān)控系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)均要達(dá)到系統(tǒng)安全、可靠、高度冗余，使其本身的局部故障，也不能影響到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的正常運(yùn)行，使計(jì)算機(jī)監(jiān)控在水電站的應(yīng)用達(dá)到一個(gè)新的水平。

（3）充分利用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，采用當(dāng)今最新的計(jì)算機(jī)硬件、軟件及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在保證系統(tǒng)配置和設(shè)備選型符合當(dāng)前計(jì)算機(jī)迅猛發(fā)展的同時(shí)，又要保證系統(tǒng)具有可靠性高、擴(kuò)展方便的特點(diǎn)。系統(tǒng)控制做到操作方便、靈活，人機(jī)接口功能強(qiáng)，界面友好、全中文顯示。

（4）采用分層分布開放式系統(tǒng)，在便于功能和硬件擴(kuò)充的同時(shí)，又可以充分保護(hù)用戶的投資。另外，分布式數(shù)據(jù)庫及軟件模塊化、結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)更能適應(yīng)規(guī)模的擴(kuò)充和功能的增加。

（5）由于水電站現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較復(fù)雜，要求系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性好、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。

4 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

采用流行的開放式分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。將整個(gè)系統(tǒng)分成若干個(gè)模塊，而網(wǎng)絡(luò)是串接所有模塊的橋梁，并將所串接的模塊牢固地構(gòu)成一個(gè)整體。系統(tǒng)分為主控層（或稱電站控制層）和現(xiàn)地層（或稱現(xiàn)地控制層）。

主控層（或稱電站控制層）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置在水電站新建中控室室內(nèi)。由2臺(tái)監(jiān)控工作站、1塊監(jiān)控監(jiān)視屏組成。監(jiān)控工作站是機(jī)組PLC的上位機(jī)，可實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)測(cè)控單元及PLC的所有功能。主要包括工業(yè)控制主機(jī)、22英寸液晶彩色顯示器、打印機(jī)、UPS電源、鍵盤、鼠標(biāo)等設(shè)備。該系統(tǒng)通過工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)與機(jī)房內(nèi)的控制柜相連，以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)水電站的監(jiān)視、操作、信息管理、運(yùn)行和優(yōu)化控制等。

主控層對(duì)現(xiàn)地控制單元進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)運(yùn)行參數(shù)采集和匯集整理，形成各種報(bào)表，以便觀察運(yùn)行狀態(tài)。上傳下達(dá)有關(guān)水電站運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、上級(jí)調(diào)度指令等。

現(xiàn)地層（或稱現(xiàn)地控制層）設(shè)在設(shè)備現(xiàn)地，完成對(duì)現(xiàn)地設(shè)備的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)控制?，F(xiàn)地控制層由2塊機(jī)組三合一控制屏、1塊監(jiān)控屏構(gòu)成。三合一控制柜內(nèi)設(shè)有PLC可編程控制器，對(duì)機(jī)組及輔機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制?？删幊炭刂破髂M量采集主要包括：交流電流、有功功率、流量等；開關(guān)量主要包括斷路器跳合閘等。控制屏顯示所有測(cè)量數(shù)據(jù)，并具有遙信、遙測(cè)、遙控功能PLC與上位機(jī)（廠房內(nèi)的站用監(jiān)控柜的管理工作站）相連，通過上位機(jī)可實(shí)現(xiàn)控制、測(cè)量及信號(hào)顯示。

現(xiàn)地控制層主要包括機(jī)組現(xiàn)地控制單元等?，F(xiàn)地控制單元采用工業(yè)級(jí)觸摸屏作為人機(jī)界面，系統(tǒng)可靠性極高，性價(jià)比高，是目前水電站自動(dòng)化發(fā)展的趨勢(shì)，適用于對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)要求較高的中小型水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。

對(duì)照主控層和現(xiàn)地層，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用二級(jí)控制，現(xiàn)地層控制權(quán)限最高，為現(xiàn)地控制單元級(jí)，為第一級(jí)；主控層（在水電站中控室）控制權(quán)限次之，為第二級(jí)。設(shè)備通過切換開關(guān)或軟件依據(jù)權(quán)限，保證只能接受二級(jí)中的一級(jí)控制。特殊情況，根據(jù)具體情況而定。

5 計(jì)算機(jī)監(jiān)控監(jiān)視系統(tǒng)的配置

（1）主機(jī)兼操作員工作站（中控室）：系統(tǒng)配置兩套主機(jī)兼操作員工作站，采用的高性能計(jì)算機(jī)，放于中控室內(nèi)。工作站主要完成對(duì)全廠設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)視和閉環(huán)控制、發(fā)布操作命令，實(shí)現(xiàn)整個(gè)電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的管理、數(shù)據(jù)管理、在線及離線計(jì)算、各種圖表曲線的生成、事故故障的分析處理等；完成與上級(jí)調(diào)度通信和語音報(bào)警，并留有與電站其他系統(tǒng)（包括電度計(jì)量、直流系統(tǒng)等）的通信接口。電站管理人員可以通過本站對(duì)數(shù)據(jù)庫、畫面、曲線、報(bào)表格式等在線修改事故故障信號(hào)的分析處理。

（2）一體化工作站：系統(tǒng)在水電站現(xiàn)地監(jiān)控柜內(nèi)設(shè)一體化工作站。一體化工作站選用帶有觸摸屏的平板式工控機(jī)。

（3）智能通訊管理機(jī)：系統(tǒng)集中配置1套智能通信裝置，主要用于網(wǎng)絡(luò)通信，實(shí)現(xiàn)與調(diào)速、勵(lì)磁、保護(hù)裝置、電度表、PLC、直流系統(tǒng)以及其他現(xiàn)地設(shè)備的通訊。

（4）逆變電源裝置：系統(tǒng)配置2臺(tái)UPS逆變電源裝置，容量6 kVA，用于計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)不間斷供電。分別放在中控室和機(jī)房控制室。

（5）存儲(chǔ)服務(wù)器：配置1臺(tái)存儲(chǔ)服務(wù)器：選用CPU；內(nèi)存卡；硬盤：RAID；八通道SAS高性能RAID（128 M緩存）；網(wǎng)卡；雙電源HS；液晶顯示器：帶鍵盤和鼠標(biāo)等。

（6）計(jì)算機(jī)控制臺(tái)：監(jiān)控中心主控室設(shè)置運(yùn)行人員工作臺(tái)1套，放在中控室。

（7）其他部分，如PLC的技術(shù)配置和打印設(shè)備等。

6 結(jié)語

通過對(duì)太河水電站進(jìn)行技術(shù)改造，監(jiān)控系統(tǒng)的指標(biāo)得到了提高。試運(yùn)行后，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性、可維護(hù)性、安全性、可擴(kuò)充性、可變性得到了檢驗(yàn)，為電站的進(jìn)一步發(fā)展提供了更為廣闊的空間。

參考文獻(xiàn)

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