李洪宇

（中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司，吉林省長春市 130000）

0 引言

西藏金河瓦托水電站是以發(fā)電為主的中型水電站，為壩后式廠房，電站裝設(shè)3臺混流式水輪發(fā)電機組，其中兩臺大機單機容量為21MW，小機單機容量為8MW，小機兼顧生態(tài)流量，總裝機容量為50MW。1號機組與1號主變壓器采用一機一變單元接線；2號機組、3號機組與2號主變壓器采用二機一變接線，以220kV一級電壓等級接入系統(tǒng)，出線2回，本期1回接入瀾滄江220kV變電站，遠期預(yù)留一回至勒珠水電站。電站按“少人值守”（無人值班）原則設(shè)計，為達到電站的高可靠性運行要求，提高電站的自動化監(jiān)控水平，降低勞動生產(chǎn)強度，采用計算機監(jiān)控對全廠生產(chǎn)進行監(jiān)視控制，也為以后實現(xiàn)流域梯級控制奠定扎實的基礎(chǔ)。

1 網(wǎng)絡(luò)的選擇

由于本工程機組較少，故采用100Mb/s雙星型網(wǎng)絡(luò)，星型網(wǎng)絡(luò)采用高速交換機，控制簡單、故障診斷和隔離容易、信道利用率高，還可防止網(wǎng)絡(luò)通道的中斷引起現(xiàn)地層控制的中斷。電站控制層與現(xiàn)地控制層采用多模光纖；中控室、計算機室設(shè)備通過站控層交換機，采用雙絞線，實現(xiàn)站控層設(shè)備間的連接通信。

2 系統(tǒng)配置選擇

電站級監(jiān)控設(shè)備2臺上位機、2臺系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器、2臺調(diào)度通信工作站、2臺站控層交換機采用雙機熱備用工作方式，保證監(jiān)控不會出現(xiàn)中斷，提高電站運行的可靠性。1套時鐘裝置[3]，1臺廠內(nèi)通信工作站和1臺工程師工作站。

計算機監(jiān)控系統(tǒng)供電配置兩組冗余的、互為備用的不間斷電源（UPS）[4]，不間斷電源不單獨配置蓄電池，直流電源輸入取自全廠蓄電池，交流輸入取自一次廠用交流電源，正常情況下不間斷電源由廠用交流電源供電，交流電源消失時，由全廠蓄電池供給逆變器，當(dāng)兩臺不間斷電源的整流和逆變部分都發(fā)生故障但交流電源完好時，交流電源經(jīng)過旁路開關(guān)直接供給負荷。不間斷電源采用并聯(lián)冗余方式，即兩組相同的不間斷電源都能單獨供給全部負荷，正常運行時，兩組不間斷電源并聯(lián)供電，當(dāng)一組不間斷電源故障時，另一組不間斷電源向全部負荷供電。

現(xiàn)地控制單元[5]共設(shè)6個，LCU1～3為機組現(xiàn)地控制單元，LCU4為廠用、公用現(xiàn)地控制單元，LCU5為220kV GIS系統(tǒng)現(xiàn)地控制單元，LCU6為大壩現(xiàn)地控制單元。220kV GIS系統(tǒng)現(xiàn)地控制單元（LCU5）可編程CPU模塊采用雙重化冗余配置，其他現(xiàn)地控制單元僅采用單套配置，CPU模塊配置雙通信口。

全廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備均由南瑞水電提供，詳細系統(tǒng)配置圖參見圖1。

3 現(xiàn)地級控制單元選擇配置

3.1 機組現(xiàn)地控制單元

機組現(xiàn)地控制單元為LCU1～3，均配置1面15寸液晶觸摸屏、2臺交換機、1個通信管理模塊、1臺交流采樣裝置[6]、1臺溫度巡檢裝置、機組可編程及水力機械事故保護可編程等組成。

可編程采用MB80，包括2塊32點SOE量輸入模塊（MB80 IIM214E），共計64點；8塊32點開關(guān)量輸入模塊（MB80 DIM214E），共計256點；3塊32點開關(guān)量輸出模塊（MB80 DOM214E），共計96點；2塊16通道的模擬量輸入模塊（MB80 AIM214E），共計32點；1塊4通道模擬量輸出模塊（MB80 AOM214E）。

水力機械事故保護可編程采用MB40，包括2塊32點開關(guān)量輸入模塊（MB40 DIM214E），共計64點；1塊32點開關(guān)量輸出模塊（MB40 DOM214E）。

機組可編程和水力機械事故保護可編程通過以太網(wǎng)接入交換機，實現(xiàn)與計算機監(jiān)控系統(tǒng)的通信。

機組電氣故障、電氣事故、機械故障、機械事故信號均接入機組可編程，執(zhí)行電氣事故和機械事故的停機流程。重要的水力機械事故信號接入水力機械事故保護可編程，執(zhí)行水力機械事故停機流程。當(dāng)發(fā)生重要的水機事故或現(xiàn)地控制單元冗余系統(tǒng)全部故障或工作電源全部失去時，水力機械事故停機可編程執(zhí)行完整的停機過程控制。水力機械事故停機的可編程控制器電源與現(xiàn)地控制單元的相獨立，其輸入信號也與現(xiàn)地控制單元的相獨立，事故停機的可編程控制器的功能簡單，僅在過速、軸承瓦溫過高、事故低油壓、按下事故停機按鈕、關(guān)閉進水閥按鈕等情況下啟動[7]。

機組調(diào)速器、勵磁、油壓裝置、狀態(tài)監(jiān)測、測速裝置、保護裝置通過RS485[8]網(wǎng)絡(luò)，接入通信管理模塊，實現(xiàn)與計算機監(jiān)控系統(tǒng)的通信。

圖1 瓦托水電站全廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Figure 1 Computer monitoring system of watuo hydropower station

3.2 廠用及公用現(xiàn)地控制單元

廠用及公用現(xiàn)地控制單元為LCU4，配置1面15寸液晶觸摸屏、2臺交換機、1個通信管理模塊、4臺交流采樣裝置及可編程等組成。

可編程采用MB80，包括2塊32點SOE量輸入模塊（MB80 IIM214E），共計64點；8塊32點開關(guān)量輸入模塊（MB80 DIM214E），共計256點；3塊32點開關(guān)量輸出模塊（MB80 DOM214E），共計96點；2塊16通道的模擬量輸入模塊（MB80 AIM214E），共計32點。

可編程通過以太網(wǎng)接口接入交換機，實現(xiàn)與計算機監(jiān)控系統(tǒng)的通信。

廠房滲漏排水泵控制系統(tǒng)、廠房檢修排水泵控制系統(tǒng)、制動空壓機控制系統(tǒng)、檢修空壓機控制系統(tǒng)、消防水泵控制系統(tǒng)和直流系統(tǒng)通過RS485網(wǎng)絡(luò)，接入通信管理模塊，實現(xiàn)與計算機監(jiān)控系統(tǒng)的通信。

廠用變壓器保護裝置均安裝在各自的高壓開關(guān)柜內(nèi)，通過廠用變保護專用網(wǎng)絡(luò)交換機接入廠用及公用現(xiàn)地控制單元，實現(xiàn)與計算機監(jiān)控系統(tǒng)的通信。

3.3 220kV GIS系統(tǒng)現(xiàn)地控制單元

220kV GIS系統(tǒng)現(xiàn)地控制單元為LCU5，配置1面15寸液晶觸摸屏、2臺交換機、1個通信管理模塊、6臺交流采樣裝置及可編程等組成。

可編程采用MB80，包括3塊32點SOE量輸入模塊（MB80 IIM214E），共計96點；10塊32點開關(guān)量輸入模塊（MB80 DIM214E），共計320點；2塊32點開關(guān)量輸出模塊（MB80 DOM214E），共計64點；1塊16通道的模擬量輸入模塊（MB80 AIM214E）。

可編程通過以太網(wǎng)接口接入交換機，實現(xiàn)與計算機監(jiān)控系統(tǒng)的通信。

GIS在線監(jiān)測系統(tǒng)、主變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)、母線保護裝置、主變壓器保護裝置、線路保護裝置和故障錄波通過RS485網(wǎng)絡(luò)，接入通信管理模塊，實現(xiàn)與計算機監(jiān)控系統(tǒng)的通信。

3.4 大壩現(xiàn)地控制單元

大壩現(xiàn)地控制單元為LCU6，配置1面15寸液晶觸摸屏、2臺交換機、1個通信管理模塊及可編程等組成。

可編程采用MB80，包括1塊32點SOE量輸入模塊（MB80 IIM214E），共計32點；6塊32點開關(guān)量輸入模塊（MB80 DIM214E），共計196點；2塊32點開關(guān)量輸出模塊（MB80 DOM214E），共計64點；1塊16通道的模擬量輸入模塊（MB80 AIM214E）。

可編程通過以太網(wǎng)接口接入交換機，實現(xiàn)與計算機監(jiān)控系統(tǒng)的通信。

大壩廊道排水泵控制系統(tǒng)通過RS485網(wǎng)絡(luò)，接入通信管理模塊，實現(xiàn)與計算機監(jiān)控系統(tǒng)的通信。

4 系統(tǒng)功能

4.1 調(diào)度級功能

瓦托水電站受西藏區(qū)調(diào)或昌都地調(diào)調(diào)度。電站監(jiān)控系統(tǒng)通過調(diào)度通信工作站向西藏區(qū)調(diào)或昌都地調(diào)EMS系統(tǒng)發(fā)送上行遙測、遙信量，接收西藏區(qū)調(diào)或昌都地調(diào)EMS系統(tǒng)下行的遙控、遙調(diào)量，直接控制機組或經(jīng)電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)電站控制級控制和調(diào)節(jié)整個電廠；另外，通過調(diào)度通信工作站與調(diào)度中心的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)進行批量數(shù)據(jù)信息交換，按調(diào)度要求將數(shù)據(jù)上送調(diào)度中心。

4.2 電站控制級功能

瓦托水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)能夠迅速、準(zhǔn)確、有效地完成對本電站被控對象的安全監(jiān)控。電站控制級具有數(shù)據(jù)采集與處理、實時控制和調(diào)節(jié)、參數(shù)設(shè)定、監(jiān)視、記錄、報表、運行參數(shù)計算、通信控制、系統(tǒng)診斷、系統(tǒng)仿真、軟件開發(fā)和畫面生成、系統(tǒng)擴充（包括硬件、軟件）、運行管理和操作指導(dǎo)等功能。通過大屏幕、操作員工作站、語音/電話報警設(shè)備、工業(yè)電視等設(shè)備，豐富了人機接口功能。

4.3 現(xiàn)地控制級功能

4.3.1 機組現(xiàn)地控制單元（LCU1~3）功能

能夠?qū)?shù)據(jù)進行采集和處理；在液晶觸摸屏上實時顯示與安全監(jiān)視，并具備控制與調(diào)節(jié)功能；通過計算機監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信；具有自診斷功能。

4.3.2 其他現(xiàn)地控制單元（LCU4~6）功能

對數(shù)據(jù)進行采集和處理；在液晶觸摸屏上實時顯示與安全監(jiān)視；通過計算機網(wǎng)絡(luò)保障數(shù)據(jù)通信；并能實現(xiàn)自診斷功能。

5 結(jié)束語

瓦托水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)，具有對監(jiān)控對象進行監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集與處理、運行計算和數(shù)據(jù)交換、操作培訓(xùn)等多方面功能，同時能夠接收調(diào)度指令，并將所需數(shù)據(jù)傳送到調(diào)度，對整個電站進行有效的監(jiān)控，全面提高其自動化運行水平和管理水平，提高勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益，促進節(jié)能增發(fā)，也有助于提高提高電網(wǎng)的自動化運行水平和經(jīng)濟運行水平。