白 瑩，李一寧，鄧小剛

（北京中水科水電科技開發(fā)有限公司，北京 100038）

白水河梯級水電站監(jiān)控系統(tǒng)改造的實現(xiàn)

白 瑩，李一寧，鄧小剛

（北京中水科水電科技開發(fā)有限公司，北京 100038）

論述了白水河梯級電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)改造的原因、實現(xiàn)方案及改造效果，并簡要介紹了電站的主要功能。

水電站；監(jiān)控系統(tǒng)；改造

0 電站簡介

貴州白水河一級電廠位于貴州省黔西南州安龍縣德臥鎮(zhèn)，距離黔西南州興義市58km，二級電廠位于南盤江流域，與一級電廠相距17km。電站以發(fā)電為單一開發(fā)目標。二級電廠裝機容量34MW（2×17MW），監(jiān)控系統(tǒng)采用的是中國水利水電科學研究院自動化研究所的H9000系統(tǒng)，該系統(tǒng)自2000年10月投產(chǎn)以來，運行穩(wěn)定良好，操作維護方便。一級電廠裝機容量6MW（3×2MW），監(jiān)控系統(tǒng)采用的是另外一家的產(chǎn)品，該系統(tǒng)自2002年7月份投產(chǎn)完成。為提高電站的經(jīng)濟效益，實現(xiàn)電站的“無人值班（少人值守）”，白水河水電站要求建立梯級電站，將梯調中心設在一級站，實現(xiàn)對二級站遠程監(jiān)視與控制。

1 存在問題

由于原一級電站、二級電站監(jiān)控系統(tǒng)所屬廠家不同，兼容性方面存在問題，一級電站只能通過通訊的方式接受二級電站的數(shù)據(jù)信息，未能實現(xiàn)對二級電站的機組設備進行遠方控制和調節(jié)，無法實現(xiàn)梯級控制功能，提高了電站的運行成本，也給電站的安全穩(wěn)定運行增加了隱患。

此外，白水河一級站、二級電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過多年的發(fā)電運行，多數(shù)電子產(chǎn)品，由于器件的老化，均出現(xiàn)了不同程度的故障，嚴重影響了電站的安全、穩(wěn)定運行，增加了工作人員的工作強度。

2 改造的思路方法

2.1 設計思路

針對白水河水電站監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題，在盡量保存原硬件結構的基礎上，按照多級規(guī)模的梯級模式，對一級站、二級站及梯調中心的監(jiān)控軟件及設備進行改造。系統(tǒng)采用集中數(shù)據(jù)庫總線式網(wǎng)絡結構，各單元采用標準模塊，既便于功能和軟件的更新和擴展，又能方便日常運行維護工作，軟件模塊化、結構化，使系統(tǒng)更能適應功能的增加和規(guī)模的擴充，從而使梯調中心及各級電站形成一個完整的開放、分層、分布的電站實時閉環(huán)過程控制系統(tǒng)，確保全系統(tǒng)的實時性，可靠性，使系統(tǒng)具有良好的開放性、可維護性和可擴充性，進一步提高電廠安全運行水平，改善運行條件及提高電能生產(chǎn)的質量，保證電廠已實現(xiàn)的“無人值班（少人值守）”運行模式基礎更加牢固。

2.2 網(wǎng)絡結構

梯調中心系統(tǒng)方案，采用北京中水科水電科技開發(fā)有限公司（中國水利水電科學研究院自動化研究所）開發(fā)的H9000V4.0監(jiān)控系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)白水河水電站梯調中心計算機監(jiān)控系統(tǒng)的全分布、開放式網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，其中梯調中心設在一級站，遠程監(jiān)控二級站。白水河水電站的網(wǎng)絡示意圖見下圖1。

圖1 網(wǎng)絡結構示意圖

2.3 改造范圍

為了保障電廠安全可靠運行，簡化系統(tǒng)結構，取消通信工作站，將一、二級電站網(wǎng)絡交換機通過光纖級聯(lián)。保留現(xiàn)地單元的一體化工控機，保留原有PLC，更換PLC的CPU及以太網(wǎng)上網(wǎng)模件，實現(xiàn)PLC直接上網(wǎng)，更換PLC的電源模塊；增加現(xiàn)地網(wǎng)絡設備，連接一體化工控機和PLC，保持原光纖以太網(wǎng)不變。

網(wǎng)絡交換機及網(wǎng)絡附件采用先進、成熟的產(chǎn)品。監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)100M以太網(wǎng)，考慮到機房與中控室間距離較近，通訊環(huán)境好，直接采用屏蔽雙絞線作為以太網(wǎng)通訊介質，而與LCU之間采用光纜連接。

3 系統(tǒng)功能

白水河水梯級電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)，是一套完備的水電廠實時控制系統(tǒng)，配備了完整的系統(tǒng)監(jiān)控功能，能夠迅速、準確、高效、及時地完成對電站的安全監(jiān)視與控制。系統(tǒng)監(jiān)視來自一級站和二級站的運行信息，采集和處理開關量、模擬量、脈沖量等數(shù)據(jù)；實現(xiàn)對全部機組開、停機操作，負荷調節(jié)，斷路器的合、分操作等。其主要功能如下：

3.1 數(shù)據(jù)處理與采集

系統(tǒng)對電站主要設備的運行狀態(tài)和運行參數(shù)自動定時進行采集，并作必要的預處理、計算，存于實時數(shù)據(jù)庫，供計算機系統(tǒng)實現(xiàn)并用于畫面顯示、更新，控制調節(jié)，記錄檢索，統(tǒng)計報表，操作、管理指導和事故分析等。

數(shù)據(jù)采樣周期滿足系統(tǒng)性能參數(shù)要求。故障、事故報警信號隨機優(yōu)先傳遞，并顯示故障、事故發(fā)生的時間，地點，性質及參數(shù)、說明。

為提高監(jiān)控系統(tǒng)的實時性，減少數(shù)據(jù)傳輸量，實時數(shù)據(jù)采用不變不送加定時全送的方式，對模擬量無變化時不傳送，當變化超過傳送死區(qū)或數(shù)據(jù)品質有變化時傳送；狀態(tài)量有狀態(tài)變位或數(shù)據(jù)品質有變化時才傳送，同時當達到定時周期時進行全數(shù)據(jù)傳送，更新監(jiān)控系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫。

為適合現(xiàn)場運行情況，對所有采集的數(shù)據(jù)點均可通過人機聯(lián)系設置掃查投入與退出、報警使能與禁止標志，對其參數(shù)限值可進行人工修改設置，并可用人工設定值取代采集值，以剔除壞點。

3.2 安全監(jiān)視

計算機系統(tǒng)實時監(jiān)視電站各類設備的運行狀態(tài)和參數(shù)，當它們發(fā)生異常、運行狀態(tài)發(fā)生變更或參數(shù)超越設定限值等時，計算機系統(tǒng)及時報告值班運行人員進行處理，同時進行實時記錄，以便分析查驗。

為方便報警記錄信息查詢，監(jiān)控系統(tǒng)提供了靈活的歷史數(shù)據(jù)查詢手段，如過濾器功能，對各種報警歷史數(shù)據(jù)進行分類、篩選形成報告。報告可打印。

3.3 控制操作

（1）運行人員指令控制方式

系統(tǒng)指令控制包括以下三種方式∶

1）遠方控制方式：監(jiān)控系統(tǒng)接受來自調度指令，實現(xiàn)對電廠的設備控制。

2）本地控制方式：監(jiān)控系統(tǒng)接受由電站本地運行人員在操作員工作站上發(fā)出的操作命令，實現(xiàn)對電廠設備的控制。

3）現(xiàn)地控制單元控制方式：由運行人員在現(xiàn)地單元LCU的工作站上發(fā)出命令，實現(xiàn)對電廠設備的控制。對所有操作可自動順序執(zhí)行，也可單步人工選項控制執(zhí)行。

（2）機組開、停機及機組發(fā)電操作

系統(tǒng)通過操作控制畫面，由運行人員選擇控制對象，系統(tǒng)自動推出菜單，然后進行開停機轉換(空轉、空載、發(fā)電)操作，系統(tǒng)提示運行人員確認。

（3）機組有功、無功調節(jié)

系統(tǒng)可以通過人機對話方式，接受由運行人員設置的有功功率或無功功率指令。監(jiān)控系統(tǒng)能自動完成有功功率和無功功率調節(jié)。

（4）設備的投、切操作

運行人員可通過監(jiān)控系統(tǒng)對斷路器、隔離開關和其它輔助設備進行投切操作。

系統(tǒng)可設置操作控制畫面，由運行人員選擇控制對象，系統(tǒng)自動推出控制菜單，然后選擇投、切操作，系統(tǒng)通過閉鎖運算后提示運行人員確認。當運行人員確認后，系統(tǒng)能自動完成相應的投切操作。

4 改造效果

目前，白水河梯級水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)設備已全部投入運行，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，各項性能指標均達到或超過了有關電力行業(yè)標準的規(guī)定要求，一級站、二級站已進入無人值守（少人值守）運行狀態(tài)，實現(xiàn)了一級站對二級站的梯級控制功能。實踐證明，改造效果良好，達到了預期的效果。

5 結語

白水河梯級水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)改造，本著高標準、嚴要求的設計理念，采用先進、成熟的軟件技術，將電站帶入一個更加安全、穩(wěn)定、可靠的運行環(huán)境，也為其他梯級電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了良好的參考和借鑒。

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1672-5387（2010）03-0047-02

2010-04-28

白瑩（1981-），女，助理工程師，主要從事水電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)設計、研究工作。（E-mail：lynkobe@163.com）