淺談云峰發電廠監控系統的現狀及未來

趙小丹　龍元剛　程興智

摘 要：介紹云峰發電廠監控系統的結構、性能、配置，并對我廠監控系統的未來和改造原則進行了簡單的介紹。改造后的新系統具備事件分辨率高、響應速度快、數據采集周期短等特點，可以保證電站的安全穩定運行，提高電站的經濟效益。

關鍵詞：監控系統；現地控制單元；操作員工作站

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A

1 概述

云峰發電廠是位于吉林省集安市境內，是鴨綠江干流中上游的一座大型國際水力發電廠，隸屬于國電東北公司。全廠共有4臺機組，2臺單機容量為100MW的水輪發電機組（2、4號機組），2臺單機容量為115MW的水輪發電機組（1、3號）總裝機容量430MW。1、3號機組向中方50Hz系統供電。2、4號機組向朝方60Hz系統供電。云峰發電廠實施監控系統工程后，將形成一個完整的電站實時閉環過程控制系統，既可通過調度中心對電站的進行集中遠方監控，也可由電站的現地監控系統獨立完成本站的閉環控制功能。

2 監控系統的結構

監控系統采用雙層分布式的系統結構，分為上位機控制層和現地單元控制層。其中上位機控制層即云峰廠區中控室控制系統。通過上位機控制系統可以實現對發電機組主要設備的遠方集中監控。中控室控制是一個完整的實時閉環過程控制系統，可獨立完成各種現地閉環控制功能。云峰廠區控制系統的數據通過MB+網獲得。現地單元控制層包括機旁工控機、機組PLC、調速器PLC、百抄表，現地單元層的主要作用是采集機組的各種數據并傳送給操作員站，同時接收操作員站下發的指令，使機組運行在指定的工況。

2.1系統的結構

系統結構與配置如下：遠方監控系統采用交換式快速以太網結構，在云峰設一臺數據交換機、兩臺操作員站、兩臺大屏幕高分辨率顯示器、一臺數據庫服務器、一臺打印機、一臺語音報警工作站。雙機熱備用數據庫服務器設在二樓監控機房，以實現與MIS系統聯網。現場的PLC和工控機通過多膜光纖與交換機進行連接。

2.2系統的性能

網絡速率，云峰控制系統的網絡為100Mbps以太網，系統的實時性，電氣模擬量、開關量采集周期、畫面動態刷新時間<1s；溫度量采集周期7s，非電氣模擬量采集周期<2s；操作員指令發出到顯示回答時間 <2s。

云峰電廠監控系統目前有兩臺操作員工作站，兩臺操作員工作站對同一設備操作具有同等權限，所以這兩臺操作員站只能有一臺設為主站進行操作，保證對設備操作的唯一性，在通訊通道完好情況下兩臺操作員站任意一臺設為主站，另一臺自動跟蹤為從站， 只進行正常監視，從而避免同時有一臺以上操作員站對同一設備進行操作。當主工作站故障時，可將一臺從站手動升為監控站。

2.3監控系統的平臺及軟件配置

我廠及各站計算機監控系統軟件包括三部分——計算機系統軟件、工具軟件和應用軟件。系統軟件由廠商提供；工具軟件是監控系統所必須的軟件，如INTOUCH、VB、POWER BUILDER等軟件；應用軟件是自己開發的程序。

服務器以Windows 2000 Server作為操作系統，采用大型數據庫Microsoft SQL Server 6.5。 操作員工作站及其他機器均作為客戶機安裝Windows 2000 Workstation作為客戶環境。以太網網絡全部采用TCP/IP協議。網上所有計算機都安裝了同步時鐘程序。

2.4監控系統的功能

2.4.1數據的采集和處理，每臺機組可采集的模擬量共計196點，可采集的開關量共306點，事故及故障光字牌信號292個。

2.4.2遠方控制和調節功能，可進行各種設備的遠方操作和調節。

2.4.3安全監視，實時運行狀態監視，故障及參數越限報警與記錄，防誤操作提示功能，歷史趨勢和實時趨勢曲線.

2.4.4系統實時時鐘管理功能，全廠及各站計算機監控系統使用一個衛星時鐘系統，以中控室的高精度衛星實時時鐘裝置為基準，定時校對系統內各計算機系統的實時時鐘，

2.4.5語音報警系統，語音報警系統是監控系統重要組成部分，機組語音報警系統包括8類報警： 事故報警、電氣故障報警、機械故障報警、壓力異常報警、液位異常報警、溫度異常報警、油混水異常報警、通訊故障報警，近300個事故和故障報警，語音報警近700句。

2.4.6生產設備運行日志的填寫、查詢及打印，根據運行日志的要求，將其內容按時、日、月進行記錄，形成運行日志。運行日志也可召喚顯示、打印，以便于運行人員了解機組運行情況。根據需要，可隨機召喚打印。目前機組監控系統能制訂如下報表：電氣量參數報表，非電量報表；報警記錄報表；操作記錄報表。

2.4.7監控系統自動統計主設備的運行小時數、投切次數、事故和故障次數等數據，建立主設備的運行檔案。

2.4.8當重要設備發生事故時，監控系統及時響應，記錄事故動作設備器件的名稱和內容，并以時、分、秒、毫秒記錄事故發生的時間。同時顯示打印事故報警語句，并進行語音播報。如果發生事故時多個設備器件先后動作，監控系統可按動作先后順序以毫秒級的分辨率進行記錄，并將數據存入主站數據庫，形成事件順序記錄。計算機系統定期掃測故障訊號，當發生故障時，以同樣的方式進行故障記錄，語音播報，并存入主站數據庫，形成順序故障記錄和全天故障記錄。

3 監控系統的改造

根據電站對監控系統的要求，對云峰發電廠計算機監控系統進行改造，我們從兩個界面、三個接口、四個層次入手。所謂兩個界面是指廠站級豐富人機界面和現地控制單元的簡單操作型人機界面；所謂三個接口是指梯級或調度控制的信息交換接口、廠級計算機安全隔離信息交換接口、現地控制單元的現場總線與通信接口；所謂四個層次是指梯級及調度層、廠級計算機設備層、現地控制裝置及輔機控制裝置層、現場自動化元件層。

云峰發電廠監控系統改造的基本技術原則：

3.1具備先進的系統結構

現地控制單元的各部分均要采用全開放式結構，方便后期改造或發展。現場監控設備的可靠性、可用性、可維護性、可擴展性，數據精度及事件響應指標不僅要符合當前電力系統的規定，也要達到云峰廠實際安全生產的要求。

3.2具備可靠的監控網絡

機組LCU網絡應采用雙網冗余，在發生大量突發事件時，仍能完整地、準確的將事件送到操作員工作站、應用程序工作站進行處理，并將數據存入歷史數據站。機組LCU網絡的傳輸介質應設計足夠寬的數據傳輸寬帶，保證數據傳輸的快速性和及時性。

3.3降低誤操作風險

接入機組LCU的重要信號應屏蔽良好、可靠接地、連接牢固，并在數據庫中分類單獨管理這些測點，該類測點為流程中的主要信任對象。對于重要設備的操作，在操作流程中應加入必要的判斷邏輯，閉鎖不正常操作，并在操作指令執行前予以確認。

3.4充當其它控制系統的后備保護

機組LCU是一套獨立的控制系統，并未取代保護、勵磁、調速器、主變等智能控制單元，只參與故障的預測和報警，必要時可與保護、勵磁、調速、主變等控制單元構成冗余保護，與之建立通信，以獲取對側CPU內的系統信息和數據，并進行狀態、數據及信息交換。

3.5豐富的人機接口功能

電站的運行人員可通過操作員站、模擬屏、大屏幕設備、監測終端、觸摸屏、語音/電話報警設備、工業電視設備及報表管理機等人機接口對全廠設備進行全方位的、實時的監視、控制和管理。設備維護人員可通過工程師工作站、移動式工作站等對設備進行維護和管理。

結語

按照以上原則對我廠監控系統進行改造后，不僅保留了原有系統功能，新系統還具備事件分辨率高、響應速度快、數據采集周期短等特點，可以保證電站的安全穩定運行，并且方便運維人員操作，降低電站維護檢修成本，提高電站的經濟效益。

參考文獻

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