計算機監控系統在魚劍口電站的應用

張興文

重慶魚劍口電站，重慶 408000

1 電站概述

魚劍口電站始建于2000年12月，2004年10月18日并網發電。裝機容量3×20mW，水庫總庫容886萬m3，調節庫容176萬m3，為日調節水庫。流域上游有騰子溝電站、牛欄口電站、石板水電站。魚劍口電站是龍河流域梯級電站的第四級也是最后一級電站，具有得天獨厚的來水優勢。電站運行方式采取無人值班少人值守模式，運行費用極度節省。

整潔無人的廠房

2 設備概述

能事達公司集成的LDS2000計算機監控系統；

重慶水輪機廠生產的HLA722C-211水輪發電機組；

南瑞微機繼電保護。該系統性能穩定，人機界面良好；

武漢事達BWT-80-4.0型微機步進式調速器。

廣科所生產的LTW6200型微機三通勵磁系統。三個調節通道時時跟蹤，并能自動地由故障通道切換到正常的備用通道，實現無擾動切換。系統功能非常穩定可靠。

110kV系統采用西高所SF6全封閉組合電器——GIS。具有高可靠性、真正免維護功能，由開關站LCU統一控制。

3 監控系統組成

監控系統采用自適應10/100Mbp雙以太網結構，上位機與現地LCU采用雙光纖進行通訊，現地LCU與輔助控制單元采用Profibus現場總線通訊。LDS2000監控系統以不同周期，實時刷新各屏幕、各窗口的動態內容，畫面刷新周期為1s，刷新時，動態畫面根據動態點的實時信息，按定義的刷新行為及顯示方式進行動態顯示。 附“機監控系統風格結構圖”

3.1 主控制級計算機監控系統的組成

監控系統上位機硬件為西門子機架式工業控制計算機，軟件系統采用能事達公司LDS-2000系統，由基于WINCC5.1的工業控制組態軟件構成。操作員站為雙機冗余設計，正常運行時兩臺操作員站全冗余運行。上位機系統硬件配置有操作員站（兩臺）、工程師工作站、通訊工作站、打印服務器、打印機和UPS電源。

3.2 現地控制(LCU)的組成

監控系統現地LCU單元：有1#～3#機組LCU、公用系統LCU、110kV開關站LCU、壩面LCU共六套。現地LCU單元采用能達公司LDS-500型現地控制單元，其PLC由西門子S7315-2DP型CPU和開關量輸入/輸出模塊、模擬量輸入模塊、機架擴展模塊和通訊模塊構成。以太網通訊模塊為CP343-1，模塊負責上位機和LCU的以太網通訊；機組LCU的溫度巡檢裝置通訊模塊為CP340，負責溫度巡檢裝置和PLC通訊。PLC中各模塊之間以模塊背板后面的總線連接器進行連接；一體化觸控屏能顯示LCU的各種畫面，實時顯示模擬量輸入輸出值、開關量當前位置，可通過觸控屏監視各種數據信息，可發出各種操作控制命令。機組LCU還包括機組交流采樣裝置、溫度巡檢裝置、自動/手動準同期裝置、機組單獨的水力機械保護裝置（由S7-200PLC構成）。

現地LCU通過硬接點方式和勵磁系統和調速系統通訊，確保與主要自動化設備通訊的絕對可靠性，避免了協議類通訊方式所帶來的不穩定性，通訊環節也更為簡化,故障環節減少很多。

與機組交流采樣裝置、溫度巡檢裝置的通訊進行了協議轉換。將Mdbus協議通過Anybus轉換為Profibus協議。這種通訊方式問題很多，故障點也多，給設備正常可靠運行帶來很大難度。

與機組操作有關的開關量信號、模擬量信號進入相應機組LCU；與機組操作聯系不太緊密的公共信息，根據自身特點有選擇的進入公用LCU。油壓裝置、中低壓氣系統、技術供水系統進入公用LCU，只監測實時數據，不做控制。

遠動系統由上行部分構成，由微機監控系統通訊工作站將調度所需遙測量、遙信量通過衛星、光纖通道實時傳至調度RTU系統，通過MODEM專線方式傳輸。遙測信息：發電機有功功率、無功功率、主變電流；有功功率、無功功率、線路電流、有功功率、無功功率； 110kV母線電壓、10kV母線電壓。遙信信息： 110kV系統開關、刀閘位置狀態、發電機出口開關位置狀態、主變10kV側手車位置狀態。

4 計算機監控系統的可行性分析與存在問題和解決方案

電站運行至今已屆7年，總體來說比較穩定，基本能滿足“無人值守、少人值班”運行模式。已達到當初設計使用目的。實現了現場設備的實時監視和控制，實現了“遙測”、“遙信”功能（設計無“遙調”要求）。完美體現出了計算機監控系統“安全性、經濟性、實用性、可靠性、易擴展、操作方便，勞動強度小”的優點。

雖然監控系統的優點無處不在，但其缺點也足夠的鮮明。

各環節通訊的可靠性是一大問題：監控系統嚴重依賴于可靠的通訊，一旦通訊中斷，系統就像一個瞎子，什么都不知道，設備的“可控”和“在控”更是無從談起。一個是通訊系統本身程序會出錯，另一個是設備本身處于高溫的工作環境容易損壞。要解決這個問題一個是要搞好空調和通風；另一個就是要考慮通訊系統的雙通道運行，始終使通訊有一個備用通道，這顯得猶其重要。

自動化元件。它可分為開關量元件和模擬量元件。自動化元件是一切數據來源的基礎，所有的操作和控制都依賴于對這些數據的分析，一旦自動化元件故障，就會導致設備誤動作、不可控、不可測、甚至引發事故、可能帶來重大經濟損失和社會影響。在設備選型時一定要加以重視，不能在這個問題了節約。我們與國外在自動化元件的生產技術上還存在不小的差距，一些重要的自動化元件仍以進口元件為主。在生產實際中，重要的設備控制仍選擇雙控，就是模擬量的自動化元件與開關量的自動化元件同時參與設備控制，一個量主控另一個量輔控。這樣就提高了設備的可靠性和安全性。

軟件系統。軟件系統主要問題在調試，系統運行一段時間總是會出錯或者死機。這是一項技術含量較高的工作，一旦出現問題多需軟件開發者提供技術支持，方可解決問題。選擇成熟可靠的系統就顯得尤其重要。

現地控制單元LCU。如果說上位機是水電站的大腦，那么LCU足可算水電站的心臟。它肩負著水電站某一單元的綜合監控，能對該單元所屬設備進行全面的監視和控制，其重要性不言而喻。所以在現在的生產實踐中，大中型的機組多采用雙PLC全冗余運行方式。這樣雖然增加了投入，但設備可靠性提升了一大截。

5 結論

隨著計算機監控技術的飛速進步，大量高精密度、高可靠性的自動化元件的研發生產，計算機監控技術已經全面的進入工業系統，已經從傳統的重要行業普及到各個行業。其優良的可靠性、安全性、經濟性、易擴展性在如今的社會體現得淋漓盡致。此技術的大量推廣，不但大大提高了生產力，也必將使勞動者從繁重的生產活動中解放出來。

[1]現場運行規程，2010.

[2]DL-T5065-1996計算機監控系統設計規定，1997.