白水河梯級水電站監控系統改造的實現

白 瑩，李一寧，鄧小剛

（北京中水科水電科技開發有限公司，北京 100038）

白水河梯級水電站監控系統改造的實現

白 瑩，李一寧，鄧小剛

（北京中水科水電科技開發有限公司，北京 100038）

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

水電站；監控系統；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，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。電站以發電為單一開發目標。二級電廠裝機容量34MW（2×17MW），監控系統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，該系統自2000年10月投產以來，運行穩定良好，操作維護方便。一級電廠裝機容量6MW（3×2MW），監控系統采用的是另外一家的產品，該系統自2002年7月份投產完成。為提高電站的經濟效益，實現電站的“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，實現對二級站遠程監視與控制。

1 存在問題

由于原一級電站、二級電站監控系統所屬廠家不同，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據信息，未能實現對二級電站的機組設備進行遠方控制和調節，無法實現梯級控制功能，提高了電站的運行成本，也給電站的安全穩定運行增加了隱患。

此外，白水河一級站、二級電站計算機監控系統經過多年的發電運行，多數電子產品，由于器件的老化，均出現了不同程度的故障，嚴重影響了電站的安全、穩定運行，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控系統存在的問題，在盡量保存原硬件結構的基礎上，按照多級規模的梯級模式，對一級站、二級站及梯調中心的監控軟件及設備進行改造。系統采用集中數據庫總線式網絡結構，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，使系統更能適應功能的增加和規模的擴充，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過程控制系統，確保全系統的實時性，可靠性，使系統具有良好的開放性、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的質量，保證電廠已實現的“無人值班（少人值守）”運行模式基礎更加牢固。

2.2 網絡結構

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

圖1 網絡結構示意圖

2.3 改造范圍

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

網絡交換機及網絡附件采用先進、成熟的產品。監控系統實現100M以太網，考慮到機房與中控室間距離較近，通訊環境好，直接采用屏蔽雙絞線作為以太網通訊介質，而與LCU之間采用光纜連接。

3 系統功能

白水河水梯級電站計算機監控系統，是一套完備的水電廠實時控制系統，配備了完整的系統監控功能，能夠迅速、準確、高效、及時地完成對電站的安全監視與控制。系統監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、脈沖量等數據；實現對全部機組開、停機操作，負荷調節，斷路器的合、分操作等。其主要功能如下：

3.1 數據處理與采集

系統對電站主要設備的運行狀態和運行參數自動定時進行采集，并作必要的預處理、計算，存于實時數據庫，供計算機系統實現并用于畫面顯示、更新，控制調節，記錄檢索，統計報表，操作、管理指導和事故分析等。

數據采樣周期滿足系統性能參數要求。故障、事故報警信號隨機優先傳遞，并顯示故障、事故發生的時間，地點，性質及參數、說明。

為提高監控系統的實時性，減少數據傳輸量，實時數據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或數據品質有變化時傳送；狀態量有狀態變位或數據品質有變化時才傳送，同時當達到定時周期時進行全數據傳送，更新監控系統實時數據庫。

為適合現場運行情況，對所有采集的數據點均可通過人機聯系設置掃查投入與退出、報警使能與禁止標志，對其參數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 安全監視

計算機系統實時監視電站各類設備的運行狀態和參數，當它們發生異常、運行狀態發生變更或參數超越設定限值等時，計算機系統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，監控系統提供了靈活的歷史數據查詢手段，如過濾器功能，對各種報警歷史數據進行分類、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

系統指令控制包括以下三種方式∶

1）遠方控制方式：監控系統接受來自調度指令，實現對電廠的設備控制。

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

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

（2）機組開、停機及機組發電操作

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

（3）機組有功、無功調節

系統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。監控系統能自動完成有功功率和無功功率調節。

（4）設備的投、切操作

運行人員可通過監控系統對斷路器、隔離開關和其它輔助設備進行投切操作。

系統可設置操作控制畫面，由運行人員選擇控制對象，系統自動推出控制菜單，然后選擇投、切操作，系統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控系統設備已全部投入運行，系統運行穩定，各項性能指標均達到或超過了有關電力行業標準的規定要求，一級站、二級站已進入無人值守（少人值守）運行狀態，實現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控系統改造，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、穩定、可靠的運行環境，也為其他梯級電站計算機監控系統的實現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控系統設計、研究工作。（E-mail：lynkobe@163.com）