伊江電源電站計算機監控系統的設計與實現

劉泳新，顏現波

（1.中電投云南國際投資有限公司，云南 昆明650224；2.中國水利水電科學研究院中水科技公司，北京100038）

伊江電源電站計算機監控系統的設計與實現

劉泳新1，顏現波2

（1.中電投云南國際投資有限公司，云南 昆明650224；2.中國水利水電科學研究院中水科技公司，北京100038）

主要介紹伊江上游電源水電站H 9000V 4.0計算機監控系統的設計與實現。

電源水電站；計算機監控系統；孤網；設計；實現

伊江上游水電項目電源電站（以下簡稱“電源電站”）位于緬甸克欽邦伊洛瓦底江上游重要支流恩梅開江與其一級支流其培河（ChipwyHka）交匯處，上距其培鎮約10km。工程由大壩、發電引水系統和電站廠房等組成。大壩正常蓄水位740m，最大壩高47.5m，壩址多年平均流量40.4m3/s，電站裝機容量99MW，多年平均年發電量6.09億kW·h。電站裝機3×33MW，采用110kV一級電壓接入系統，主接線方式為雙母線接線，出線為3回（包括1回備用出線）。

電源電站計算機監控系統采用北京中水科水電科技開發有限公司研制開發的H9000V4.0計算機監控系統。電站按“無人值班”（少人值守）原則設計。電源電站計劃2011年5月首臺機組發電。其后每隔一個半月投產一臺。H9000V4.0計算機監控系統與首臺機組同步投運。

值得一提的是，本電站目前屬孤網運行，對H9000V4.0計算機監控系統的實際實現，提出了新的要求，在整體設計、功能實現和設備選型上，都注意了要適應孤網負荷變化和快速運行穩定的特點，其采用的GE PAC RX3i PLC,也是該PLC平臺在孤網上的首次實際使用，從設計、研發、集成、調試等方面來看，對中國水電監控的發展將積累許多成功經驗。

1 電源水電站計算機監控系統設計原則

伊江電源水電站的運行值班方式按“無人值班”（少人值守）的原則設計。計算機監控系統采用全開放式分層分布系統結構，系統功能和實時數據均分布到各個現地控制單元中，站內的各個現地控制單元通過交換機和光纜，構成一個可靠的雙環形網絡，當系統中任何一部分設備發生故障時，系統整體以及系統內的其它設備仍能繼續正常工作且功能不受影響。

計算機監控系統能對全廠主要機電設備進行控制，并對所有機電設備的運行情況進行全面監視。

計算機監控系統網絡結構圖如圖1：

2 伊江電源水電站計算機監控系統總體功能

電站計算機監控系統由站控級和現地控制單元構成。站控級主機、工作站及現地各LCU均使用實時多任務多窗口操作系統，監控軟件采取國際上流行的模塊化體系結構，實現監控數據處理、計算和儲存的實時性和分布性。監控系統集成軟件采用C/S或B/S架構，保證系統響應的實時性和穩定性。通過中控室及計算機房工作站上的集中監控畫面對設備進行監視控制，并自動快速響應控制設備狀態信息。

計算機監控系統歷史數據庫軟件采用商用數據庫軟件，在網關工作站內，用于監控系統秒級、分鐘、小時等歷史數據存儲與檢索，為電站的故障查詢提供了良好的操作平臺。

由于該電站地處緬甸，為了適應中、緬雙方運行、維護的方便，H9000V4.0系統開放了中-英文雙語系統環境，并一鍵切換其中-英文雙語系統。

3 計算機監控系統實現

3.1 上位機系統構成

站控層由主站兼操作員站1、主站兼操作員站2、工程師/培訓站、廠內通信服務器、報表及電話語音報警服務器、網關工作站等構成，實現監視控制現地設備等功能，形成全站監控中心。其中操作包括：機組操作、功率調節、斷路器操作、隔離開關及刀閘操作、設備操縱及閘門升、降、停操作等。主要設備詳細配置及實現功能如下：

操作員工作站：Sun U24工作站，Solaris 10操作系統，實現中控室運行人員監視與控制功能。主要負責廠站層的數據采集、處理、歸檔、歷史數據庫的生成、轉儲，系統時鐘管理、廠站層高級應用軟件（AGC、AVC）及其它應用軟件運行，也作為操作員人機接口工作臺，負責監視、控制及調節命令發出等人機界面（MMI）功能。除畫面顯示等與人機接口相關功能以并行方式工作外，數據采集、處理歸檔等其它功能。兩臺操作員站互為熱備用。

工程師兼仿真培訓工作站：Sun U24工作站，Solaris 10操作系統。主要負責系統的維護管理、功能及應用的開發、程序下載及運行人員的操作培訓等工作。

圖1 伊江電源電站計算機監控系統配置圖

廠內通信服務器：HP Z400工作站，中文Windows 2003操作系統，實現監控系統與廠內的機組狀態監測系統、火災報警系統等其它系統的通訊功能。

報表及電話語音報警服務器：HP Z400工作站，中文Windows 2003操作系統。主要負責報表的生成及打印、語音報警、電話查詢等。

網關工作站：HP Z400工作站，中文Windows 2003操作系統。主要負責與對側變電所及上級調度系統之間的通信，實現對對側變電所信息的遠程采集和電站的遠方控制。

3.2 現地控制單元構成

現地單元由各現地控制單元（LCU）構成，包括：3套機組LCU（LCU1～LCU3）、1套 110kV 開關站 LCU（LCU4）、1套公用設備LCU（LCU5），共5套LCU設備?，F地LCU主控制器采用主頻300MHz的GE PACRX3i產品，為單CPU、雙電源模塊、雙網絡模塊、單現場總線結構型式。LCU完成對監控對象的數據采集及數據預處理，負責向網絡傳送數據信息，并自動執行上位機的命令和管理。同時各LCU也具有控制、調節操作和監視功能，配備有人機觸摸屏，當與上位機系統脫機時，仍具有必要的監視和控制功能。

3 套機組LCU：現地控制單元PLC均采用主頻300MHz的GE PAC RX3i產品，完成系統的數據采集、電廠主輔設備的控制及設備的調節與控制。進行全廠閉環控制與調節，保證全廠發電運行可靠。并實現了現地LCU與勵磁、調速、輔機等其它設備的通訊。

開關站LCU：現地控制單元PLC均采用主頻300MHz的GE PACRX3i產品，完成系統的數據采集及控制。

公用系統LCU：現地控制單元PLC均采用主頻300MHz的GE PACRX3i產品，完成系統的數據采集及控制。

GE PACRX3i系統特點：

（1）上有2塊高性能的控制系統，1GHz主頻，64MB內存

（2）完全冗余的系統架構，不存在任何單點失效風險

（3）2GHz的冗余同步鏈路，實現無擾切換－最快的同步時間

（4）每一個機架冗余網絡模塊，意味著更高的系統可用性

（6）用戶可根據項目要求，選擇GPS通訊方式，而無需產生額外的費用

（6）IO總線采用實時、確定的內存映射技術，提高了通訊可靠性

（7）2GHz光纖冗余IO網絡，不加中繼情況下可以達到300m

（8）1.0ms SOE時標精度

（9）所有遠程IO機架都能連接第3方通訊設備，如profibus,devicenet,modbus,ethernet etc.

3.3 網絡結構設計與實現

監控系統局域網按IEEE 802.3設計，采用全開放的分層分布式結構，網絡主干采用光纖組成的100M工業以太網雙環網結構，傳輸速率應為自適應式，通信規約TCP/IP，網絡的傳輸速率不小于100Mbps。網絡硬件設備應采用赫斯曼工業級以太網管理級主交換機及現地控制網絡交換機，該網絡設備滿足多個輸入輸出，適應各種類型數據的傳輸要求，適應電力工業現場的電磁干擾、溫度、振動等環境要求，在實現計算機監控系統功能的前提下滿足數據實時性要求。

3.4 GPS對時系統

GPS不僅為監控系統提供時鐘信息，還為保護系統等電站內其它設備提供時鐘信息。除配置監控系統內部對時所需的各類接口外，GPS時鐘還配置至少32路脈沖接口（分、秒脈沖可任意配置）及24路IRIG-B碼對時接口，用于同保護等智能現地設備的對時。

4 DLP大屏幕投影系統

4.1 圖像拼接控制器

100 /1000 M以太網接口：≥2個；視頻輸入接口：≥2路；RGB接口：≥4個；圖像處理器具有256、64K、16M等多種顏色模式?？刂破髁粲谐浞钟嗔?，滿足日后系統升級及擴展的需要。

4.2 大屏幕投影顯示墻

大屏幕投影顯示墻（包括基座），由6套60″DLP一體化顯示單元組成，組合方式為2×3（行×列），大屏幕投影顯示墻配置要求如下：投影儀：多屏、背投式；顯示方式：DLP方式；單元物理分辨率：≥1024×768，屏幕對分辨率從640×480到1600×1200的圖像均應能清晰顯示。

5 結束語

H9000V4.0計算機監控系統在伊江電源水電站的合理設計與實現，為伊江電源水電站首臺機組并網發電奠定了堅實的基礎，也為GE PAC RX3i系列PLC在孤網運行時提供了寶貴的經驗；本著“為了一切用戶、為了用戶一切、一切為了用戶”的原則，我們還將繼續關注和開發相關的技術，為孤網類型電站的自動化事業，提供更多的技術支撐。

【1】GE PAC RX3i系列技術手冊[Z].

【2】王德寬,等.H9000與水電廠計算機監控技術的發展與回顧[J].水電站自動化.2002，（3）.

【3】王德寬，等.H9000分布式開放式水電站計算機監控系統[J].水利水電技術，1996，（3）.

TV273+.5

B

1672-5387（2011）03-0030-03

2011-04-11

劉泳新，主要從事水電站機電設備管理、維護、研究。