蔡瀅

摘 要：隨著科技的發(fā)展，許多中小型水電站已陸續(xù)對老式水電站常規(guī)控制進行以計算機監(jiān)控為基礎的綜合自動化改造，以強大的監(jiān)控功能和報警系統(tǒng)代替運行人員繁瑣的人工操作定時巡回檢查、記錄等勞動，方便工作人員對故障分析和處理，減少出錯機率，為電站節(jié)約了不少的勞動成本。

關鍵詞：水電站；計算機；監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號：TV742 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）23-0027-02

對于水電站的控制模式，傳統(tǒng)人工操作難以保證水輪發(fā)電機組安全可靠運行，既影響電網供電，又可能使自身效益受損，最終無法保證電站的經濟效益和設備安全運行?，幧诫娬荆鳛殄\江流域梯級下游小型水電站，為提高電能質量、發(fā)電效率和生產安全，對老式水電站常規(guī)控制進行以計算機監(jiān)控為基礎的綜合自動化改造，以強大的監(jiān)控功能和報警系統(tǒng)代替運行人員繁瑣的人工操作定時巡回檢查、記錄等勞動，方便工作人員對故障分析和處理，減少出錯機率，為電站節(jié)約了不少的勞動成本。機組并網運行后，系統(tǒng)能穩(wěn)定合理地調節(jié)機組的功率因數配比，可使機組經濟效益最大化。

1 全站計算機監(jiān)控系統(tǒng)結構分析

該電站的全站網絡為星型拓撲結構。在電站廠房中控區(qū)設置2臺操作員工作站，通過網絡通訊屏上的2臺工業(yè)以太網交換機用光纖與兩臺機組LCU屏、公用LCU屏和大壩泄洪閘門LCU屏的交換機建立通訊網絡，并使用1臺GPS同步時鐘對時，負責全站的遠程監(jiān)視、閉環(huán)控制、數據統(tǒng)計、系統(tǒng)組態(tài)和維護等功能，從而使運行人員與計算機系統(tǒng)的人機對接，實現實時畫面監(jiān)控報警，歷史數據查詢（以報表、曲線、柱形圖等形式）。

1.1 操作員工作站

系統(tǒng)配置2臺操作員工作站，以并行方式工作，采用華自科技MTC監(jiān)控系統(tǒng)負責全站計算機監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一個專業(yè)的SCADA應用平臺，提供強大的組態(tài)功能，可自由定義數據信息，制作監(jiān)控畫面、報表，支持多種標準通訊規(guī)約，數百種國內外測控設備，穩(wěn)定可靠、擴展性強、兼容性好，可作為各種電力應用的基本SCADA平臺使用。軟件的開發(fā)立足于網絡，采用DCOM分布式編程技術，可按功能或現場條件自由配置軟件，使組網中的各臺計算機運行相同或不同的程序模塊，實現多種監(jiān)控模式。主要組成模塊有：實時畫面監(jiān)控報警、歷史數據查詢（以報表、曲線、柱狀圖等形式）、實時數據服務器、歷史數據服務器、通訊管理及各種組態(tài)工具（監(jiān)控畫面制作、報表制作、數據信息定義等）。運行人員非常直觀清晰地了解全站的運行狀況，另外還設置語音報警功能，可讓運行人員第一時間獲取報警內容。

1.2 現地控制單元（LCU）

每臺機組設置1套現地控制單元（LCU），開關站與公用輔機設置1套現地控制單元（LCU）。LCU由可編程邏輯控制器（PLC）、人機界面（觸摸屏）、智能儀表、繼電器等電子元件組成，集測量、信號、控制和通訊于一體，具有智能性和可編程能力，能夠滿足發(fā)電機、電動機、變壓器和線路的測量和控制要求。LCU設有獨立的工作電源、模擬量輸入、開關量輸入和出口操作回路，與觸摸屏實現人機對話，具有完全的整定調試功能，并通過雙網（以太網和串口）構成計算機監(jiān)控系統(tǒng)的現地控制層。

（1）機組LCU

每臺機組設置1套現地控制單元（LCU），每套LCU包括施耐德的PLC、觸摸屏、電量表盤、交流采樣裝置、溫度測控和巡檢智能儀表、自動準同期裝置、轉速信號裝置、功率變送器、通訊設備、繼電器及其他電子元件，通過隨機組配套的勵磁裝置、調速器、非電量傳感器、微機保護裝置、高壓室開關柜以及機組輔機等，形成一套完整的現地控制系統(tǒng)，來完成對機組的監(jiān)視、控制和調節(jié)。

因為LCU設有觸摸屏，所以可實現人機對話，操作員可以在面板上進行相應操作，也可選擇操作控制盤上的按鈕和轉換開關分步操作，而操作反饋信息會顯示在觸摸屏上。

LCU上還設有非常重要的“事故停機”按鈕和“緊急停機”按鈕，這2個按鈕是獨立于計算機監(jiān)控系統(tǒng)的硬接線回路完成。通過操作“事故停機”按鈕或“緊急停機”按鈕，可以直接跳發(fā)電機斷路器、跳滅磁開關、關調速器，“緊急停機”按鈕還能直接關閉尾水事故閘門。當負責主控的PLC退出控制時，緊急情況之下可以完成有限的手動控制。

機組輔機設備均各自構成獨立的控制單元，通過雙網（以太網與串口）通訊到LCU的PLC，或硬接點至LCU的PLC中，由LCU統(tǒng)一完成機組自動控制全過程。

機組LCU上設有交流采樣裝置、電量表盤、溫度測控和巡檢智能儀表實時監(jiān)測，而機組監(jiān)控中所需的非電量測量，皆以模擬量輸入至LCU中的PLC，再以數字量輸出，以便運行人員監(jiān)視。

（2）公用LCU

開關站與公用輔機設置1套現地控制單元（LCU），包括施耐德的PLC、觸摸屏、電量表盤、自動準同期裝置、通訊設備、繼電器及其他電子元件，通過與機組LCU、開關站、非電量傳感器、微機保護裝置、高壓室開關柜以及公用輔機的聯(lián)系，來完成對機組的監(jiān)視、控制和調節(jié)。

（3）大壩泄洪閘門LCU

大壩泄洪閘門控制采用LCU集中控制模式，包括施耐德的PLC、觸摸屏、通訊設備、繼電器及其它電子元件。各扇閘門皆有控制箱，其中閘門的開度皆由旋轉編碼器以數字量至閘門開度儀中，所監(jiān)測數據，以4-20mA電流型模擬量輸入至LCU，而閘門狀態(tài)信號則以開關量輸入至LCU，再由LCU通過光纖經網絡通訊屏通訊至操作員工作站，便于運行人員直接在上位機監(jiān)控大壩泄洪閘門。

按照瑤山電站大壩泄洪閘門設計情況，增設了遠方踩抱閘回路，運行人員在遇特殊情況需要踩抱閘關閉閘門時，無需到現場操作，只需在工作站上位機中點擊相應按鈕即可實現遠方踩抱閘操作。

1.3 微機保護單元

瑤山電站監(jiān)控系統(tǒng)微機保護單元采用華自科技公司的DMP300C系列保護測控裝置，該裝置采用直流電源、雙CPU實現顯示功能，兩片CPU均內嵌入式實時多任務操作系統(tǒng)，保證保護計算的實時性和快速性及顯示的可操作性。裝置采用整體面板，加強型單元箱，抗強振動、強干擾設計。并采用全新后拔插組合結構，強弱電分離，保證裝置的可靠性。該裝置還設有完全獨立的測量、保護模擬量輸入隔離采樣通道，采用專門的模擬和數字濾波設計，以及高精度交流采樣技術，既滿足了對測量精度的要求又滿足了對保護動作大動態(tài)范圍的要求。保護算法成熟、完善、可靠。

1.4 輔機系統(tǒng)

輔機系統(tǒng)主要由油、水、氣系統(tǒng)及其輔助設備組成，而瑤山電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)中，各輔助設備均設置獨立的自動控制單元，主要包括調速器油泵控制、回油箱油泵控制、漏油箱油泵控制、高壓油泵控制、技術供水控制、滲漏排水控制、檢修排水控制、冷卻風機控制、升壓站風機控制等。

1.5 高壓室開關柜

高壓室開關柜升級采用KYN28A型鎧裝金屬封閉開關柜由柜體和可移動部件（手車）兩大部分組成，柜體用金屬隔板分成多個功能隔室。保證其安全可靠，提高了開關的安全性，靈活性，減少占地面積。手車在柜體有斷開位置，實驗位置和工作位置，每一個位置分別有定位裝置，必須按照聯(lián)鎖防誤操作順序才能進行操作，大大提高了安全性和可靠性。

手車需要移開柜體時，用一只專用運轉車就可以方便取出，進行各種檢修維護，而且采用中置式，整個小車體積小，檢查，維護都比較方便。二次航空插頭與手車位置聯(lián)鎖手車位置只有在實驗/斷開位置，才能插上或者拔出插頭，保證了操作安全。開關柜內還設有帶電顯示裝置，與電磁鎖配合強制閉鎖開關和隔離門，防止誤入帶電隔離，提高了設備的防誤性能。

高壓室開關柜的所有斷路器、手車位置以及斷路器控制等，以輔助硬接至相應的機組LCU、公用LCU以及微機保護系統(tǒng)實現遠程監(jiān)視與控制。

2 結論

瑤山電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)升級改造完成之后，不僅取代了技術升級前舊式操作模式，而且大幅提高了電站運行自動化程度，實現了全站主設備及各輔助設備運行的監(jiān)測與控制，能較好地解決電站自動化控制中的突出問題，在設計使用中貫徹了以人為本的核心理念，提高了工作效率和生產安全，使電站科學地發(fā)展和進步，為電站的高效生產打下堅實的基礎。

參考文獻：

[1]華自科技股份有限公司.MTC綜合自動化后臺監(jiān)控系統(tǒng)技術說明書V5.0[Z].2014.

[2]華自科技股份有限公司.發(fā)電機保護測控裝置技術說明書V2.0，2013[Z].

[3]華自科技股份有限公司.現地控制單元LCU操作手冊[Z].2016.