淺析石門坎水電站計算機監控系統設計

摘 要：本文介紹云南省普洱市李仙江石門坎水電廠計算機監控系統總體配置、結構與特點、冗余配置、通訊結構和監控功能的實現。闡述計算機監控系統在石門坎水電廠的成功運用。

關鍵詞：監控系統；通訊結構；監控功能

前言

二十一世紀是信息的時代，隨著科學技術的不斷進步和自動化程度的日益提高，計算機監控系統作為水電站重要的生產控制系統。通過對電站各種設備信息進行采集、處理，實現自動監視、控制、調節、保護，從而保證水電站設備充分利用水能安全穩定運行，并按電力系統要求進行優化運行，保證電能的質量，同時減少運行與維護成本，改善運行條件，實現無人值班或少人值守。結合石門坎水電站的實際情況，就計算機監控系統的設計應用試做淺析探討。

1 電廠概述

2 水電廠計算機監控系統設計

3 計算機監控系統網絡結構設計

水電站綜合自動化系統是指代替用常規控制、監視測量表計、記錄和保護設備，完成機組的開停機流程控制、斷路器、隔離開關等設備控制。實現電站優化運行，自動發電控制AGC，自動電壓控制AVC。實現對整個電站所有設備進行控制、測量、監視和保護的計算機監控系統。

石門坎電廠監控系統分兩層：電廠控制層和現地控制層。電站控制層與現地控制層之間通過100/1 000Mbit/s工業雙光纖高速以太網（符合 IEEE 80213標準）全冗余雙網總線型進行通訊，主要網絡設備均配置冗余電源。電站控制部分實現對機組開停機、斷路器和隔離開關等主要設備的操作。而機組現地控制單元是整個系統重要控制部分。它控制的設備包括：水輪發電機組、機組附屬設備、軸承油系統、冷卻系統、調速器油壓裝置等。現地LCU控制使用的PLC是GE公司 FANUC系列 90-30控制器。現地PLC主要完成機組的數據采集、控制與調節。現地控制柜配置的觸摸屏能對現地分散設備進行操作、監視、報警。

電站控制層設備設在中央控制室，由主機操作員工作站、通訊工作站、主控制臺、打印機、GPS時鐘同步裝置、語音報警裝置、UPS電源組成。電站控制層起到負責協調和管理各現地控制層；收集有關信息作相應處理和存儲。操作員可以在主控制室通過人機接口對數據庫和畫面在線修改，進行人工設定、設置監控狀態、修改限值、事故處理指導和恢復操作指導等功能。監控命令的輸出只能在操作員主站進行；而從站只作監測、數據通信而無控制輸出。兩臺操作員站可互相跟蹤，系統軟件根據監控主機的運行和通信、硬件、軟件等狀態，進行跟蹤判別。當出現異常時系統自動給出切換信號，由另一臺工作站代替主站的工作。同時給出主站故障提示，主站修復啟動后重新處于監控狀態。

4 計算機監控系統冗余結構設計和通訊結構設計

4.1 計算機監控冗余結構設計

電站共配置四套PLC，分別為機組LCU控制屏兩套、公用系統和大壩LCU各一套。現場數據的采集、各種控制策略的實現都在現場控制站完成。為保障現場控制站的可靠運行，除了在硬件上采取的保障措施，還在軟件開發相應的保障功能：主控制器的冗余配置、數據掉電保存功能。

4.2 計算機通訊結構設計

4.2.1 上位機和現地LCU控制柜通訊

將現地LCU控制柜采集的信息發給操作站，同時將操作員站的指令發送到現地控制柜。通訊是采用IEEE802.3 Ethernet的光纖到交換機，通過交換機采用TCP/IP協議與服務器進行通訊。服務器采用冗余配置，確保數據的及時、準確傳送通訊。

4.2.2 現地LCU控制柜通訊

4.2.3 其他操作設備與上位機通訊

5 計算機監控功能實現與設計

監控系統的主控層設置為操作站、工程師站、數據服務器、通訊工作站、GPS衛星時鐘等，形成對電站的整個系統進行控制操作、監控和管理。

5.1 監控畫面功能與設計

5.1.2 機組工藝系統狀態畫面顯示機組及其氣、水、油等主要設備的狀態參數，如壓力、溫度。當氣、水、油等參數超出正常范圍或設備故