渡口壩水電站計算機監控系統的結構與特點

摘 要：文章闡述了重慶渡口壩水電站計算機監控系統的設計原則、系統結構和特點，該系統是按“無人值班”（少人值守）的原則進行設計和配置，采用了可編程控制器（GE公司PACSystems RX3i系列PLC）直接接入以太網的方式來實現。

關鍵詞：渡口壩水電站；監控系統；控制器

1 概述

渡口壩水電站壩址位于梅溪河干流上游的渡口壩新政河段，廠址位于打爛溝河段，距壩址區28.4km。電站開發方式為高壩，長引水隧洞及地面廠房組成的引水式發電樞紐，選用兩臺單機容量為64.5MW立軸混流式機組。本樞紐工程由混凝土雙曲拱壩、引水隧洞、調壓室、壓力管道、戶外220kV開關站組成。

渡口壩水電站計算機監控系統的主要監控對象包括：兩臺水輪發電機組及附屬設備、兩臺主變壓器及附屬設備、220kV斷路器、隔離開關及接地開關、檢修排水系統、滲漏排水系統、高低壓氣系統、10kV廠用電系統、0.4kV廠用電系統、220V直流系統、通風空調系統、火災報警及消防系統及其它。

2 設計原則

（1）按“無人值班”（少人值守）、“分層管理、集中控制”原則進行設計和配置。（2）系統性能要求滿足集成性、開放性、實時性、可靠性、安全性等性能指標。（3）系統的硬軟件均采用模塊化設計，既能保證在硬件方面對系統中現有的設備增加功能（或在系統中添加新的設備），又能保證在軟件方面便于軟件的擴展和升級。（4）滿足《電力二次系統安全防護規定》及《電網和電廠計算機監控系統及調度數據網絡安全防護規定》的要求。（5）分層分布式結構設計，采用高級應用軟件（AGC、AVC）及其它應用軟件運行。（6）采用不間斷電源UPS供電，重要設備采用交直流雙供電，電源設有過壓過流保護及電源故障信號。

3 監控系統結構

3.1 系統總體結構

根據渡口壩水電站實際情況和特點，本監控系統為分層分布式結構，由廠站層和現地控制單元層兩部分組成，功能和數據庫為分布式結構，即功能分布和分布式數據庫系統。各單元數據庫分布在各個LCU中。電站網絡主干采用光纖組成100Mbps工業以太網雙網結構，傳輸速率為自適應式，采用TCP/IP協議，遵循IEEE802.3標準。

3.2 系統各節點硬件配置

3.2.1 廠站層設備

廠站層包括：兩臺套操作員工作站、一臺套工程師/培訓工作站、兩臺通訊服務器、一套報表及電話語音工作站、DMIS數據申報終端、一套GPS同步時鐘裝置、一套UPS裝置、一套網絡設備、一套調試終端和一整套控制臺、兩臺打印設備。

3.2.2 現地控制單元層設備

現地控制單元包括：兩套機組LCU（LCU1～CU2）、一套開關站LCU（LCU3）、一套公用LCU（LCU4）。

3.3 網絡結構

網絡主干采用光纖組成100Mbps工業以太網雙環網結構，傳輸速率為自適應式，采用TCP/IP協議，遵循IEEE802.3標準。

在中控室配置兩臺模塊化工業以太網交換機，每臺設置兩個100M光纖口，用于組網，提供16個10/100M RJ45口，用于和控制室服務器和操作員站連接。在每個現地LCU控制柜，配置2臺模塊化工業以太網交換機，每臺設置兩個100M光纖口，用于組網，提供6個10/100M RJ45口，用于與控制柜內PLC的以太網通訊模塊連接。傳輸介質為光纖。

電站廠站層與外部系統網的通信，如與DMIS系統、計量系統和水調系統之間通過物理隔離裝置隔離，所有外部節點對監控系統電站信息網的訪問均被禁止。在LCU以下采用現場總線或串行通信方式用以連接各現地智能監測設備。

4 系統特點

4.1 應用基于UNIX體系的計算機監控系統軟件

本監控系統采用許繼電氣和美國微軟聯合開發的SJK-8000新一代全開放、全分布式結構的基于UNIX和Windows 2000操作系統，具有良好的實時性、開放性、可擴充性和高可靠性等技術性能指標的符合開放系統互聯標準的漢化多任務、多用戶操作系統，實現了全廠機組、公用系統、開關站系統的監視及控制和生產過程的管理，形成一個完整的開放網絡型分層、分布式的電站閉環過程控制系統。該系統不僅能滿足目前的使用需求，還可以根據將來的需要進行擴展。

4.2 現地控制單元采用雙電源模塊

現地控制單元采用GE Fanuc PACSystems RX3i可編程控制器，采用140CPU67160及140系列I/O模塊，現地LCU采用單CPU、雙電源模塊的方式。機組現地控制單元設置了人機界面，界面介質采用彩色液晶觸摸屏。既可用作為現地參數監視的顯示窗口，又可作為在現地對現地設備進行控制的控制臺。彩色液晶觸摸屏和機組LCU連接采用通訊方式，每臺LCU保留了專用的接口，能使便攜式計算機接入，對LCU進行更深一步的調試和監控。

4.3 現地控制單元配置現地智能設備接口

每個現地控制單元均配置有現地智能設備的接口。機組LCU（LCU1-LCU2）與機組微機調速器、微機勵磁、微機保護裝置等接口， 開關站LCU（LCU3）及公用LCU（LCU4）與相應繼電保護系統等接口，采用現場總線方式接入LCU，實現了智能裝置的通訊功能。

4.4 采用AGC、AVC自動控制

AGC自動發電控制對電站各機組有功功率的控制，分別設置“聯控/單控”控制方式。某機組于“聯控”時，該機組參加AGC聯合控制，處于“單控”時，該機組不參加AGC聯合控制，但可接受操作員對該機組的其它方式控制。AVC對電站各機組無功功率的控制，按機組分別設置“聯控/單控”方式。當某機組處于“聯控”時，該機組參與AVC聯合控制，當某機組處于“單控”時，該機組不參與AVC聯合控制，但可接受其它方式控制。AVC對機組的“聯控/單控”控制方式可由電站或上級調度操作員設定。當采用給定母線電壓值或限值方式時，AVC應自動調整參加聯合控制的機組的無功功率，自動維持母線電壓。

5 結束語

渡口壩水電站計算機監控系統已投入運行，其運行狀況穩定、可靠、安全。由許繼電氣和美國微軟聯合開發的SJK-8000系統體現了實時性、可靠性、安全性。在渡口壩水電站的生產運行中，提高了全廠的自動化管理水平，減輕了運行人員的工作量和勞動強度，提高了安全運行水平，具有良好的經濟和社會效益，有一定的借鑒意義。

參考文獻

[1]DL/T578-2008.水電廠計算機監控系統基本技術條件[M].北京：中國電力出版社，2008.

[2]DL/T5065-2009.水力發電廠計算機監控系統設計規定[M].北京：中國電力出版社，2010.

[3]DL/T5081-1997.水力發電廠自動化設計技術規范[M].北京：中國電力出版社，1998.

作者簡介：勞增江（1972-），男，漢族，浙江麗水人，工程師，緊水灘水力發電廠渡口壩項目專職工程師。