導(dǎo)語：縣水電廠綜合整治交流一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1概述

故縣水電廠投產(chǎn)于1992年，共有三臺機組，總裝機容量60MW，單機容量20MW，設(shè)計發(fā)電水頭65m，最大水頭90m，最小水頭44m，多年平均發(fā)電量1.0億KWh，是以防洪為主，兼顧灌溉、發(fā)電、供水等綜合利用的工程。三臺發(fā)電機分別經(jīng)兩臺主變壓器接到110kV母線上，通過一回110kV線路接入洛陽地區(qū)電網(wǎng)，承擔(dān)著洛陽電網(wǎng)的調(diào)峰任務(wù)。隨著電力體制改革的逐步深入，為了適應(yīng)電網(wǎng)的發(fā)展形勢，逐步實現(xiàn)電廠的“無人值班”（少人值守）目標(biāo)，電廠自2001年開始進行計算機監(jiān)控改造。經(jīng)過招標(biāo)，故縣水電廠選用了國電南自的SD200型水電站自動化系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用全開放，模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，操作方便，配置靈活，具有良好的可靠性、可擴充性和可移植性，在一定程度上滿足了故縣水電廠的自動控制、監(jiān)視與調(diào)節(jié)。

2監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和配置

2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用基于以太網(wǎng)的分層分布、開放式結(jié)構(gòu)，有主控級和現(xiàn)地控制單元級兩級。主控級設(shè)有運行人員操作工作站2臺、通信工作站1臺、工程師工作站1臺、網(wǎng)絡(luò)交換機1臺、打印服務(wù)器1臺、打印機2臺、GPS、UPS等設(shè)備?，F(xiàn)地控制單元設(shè)備共5套LCU，其中3套機組單元、1套公用單元設(shè)備和1套變電站單元設(shè)備。（詳見故縣水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖）

2.2主控級結(jié)構(gòu)和配置

主控級操作員工作站設(shè)有美國ICSPⅢ/800工作站2臺，雙機冗余結(jié)構(gòu)為主／從熱備用工作方式。其中一臺為主控機負(fù)責(zé)采集控制功能的實現(xiàn)，主要完成全廠的運行自動化及其管理，另一臺為系統(tǒng)管理機負(fù)責(zé)監(jiān)視網(wǎng)上各臺機的運行情況，備份主控機的數(shù)據(jù)庫，并在檢測到主控機故障時立即擔(dān)當(dāng)主控機的所有功能并報警。來自現(xiàn)地控制單元LCU的實時信息直接在兩臺主機的CRT顯示刷新。正常情況一臺工作，一臺備用，若一臺主機故障，可自動完成雙機無擾動切換，由另一臺接替工作。每臺操作員工作站配置一臺21寸純平彩色顯示器，完成全廠設(shè)備監(jiān)控，取消常規(guī)的模擬屏、常規(guī)控制臺、常規(guī)機組自動盤。

工程師室設(shè)有1臺工程師工作站和1臺通信管理機，工程師工作站采用美國ICSPⅢ/800工業(yè)級微機，用于修改定值，增加和修改畫面，并可進行系統(tǒng)維護、軟件開發(fā)及遠(yuǎn)程診斷等。此外，還可用于離線設(shè)置，對運行人員進行操作培訓(xùn)。通信管理機采用美國ICSPⅢ/800工業(yè)級微機，用于電站計算機系統(tǒng)與電力系統(tǒng)調(diào)度計算機和連接其他需要與計算機通訊的設(shè)備，系統(tǒng)可及時將故障信息通過音響形式報警，以便于運行維護人員及時處理。

系統(tǒng)設(shè)置衛(wèi)星時鐘1套，聯(lián)想D-LINK24換機1臺，不間斷電源UPS（2KVA）2臺，系統(tǒng)設(shè)有HPA3幅面激光打印機2臺，通過打印服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)相連接。主控級與現(xiàn)地控制單元采用以太網(wǎng)絡(luò)連接，通訊介質(zhì)為光纜，保證了網(wǎng)絡(luò)通訊的可靠性。

2.3現(xiàn)地控制單元及結(jié)構(gòu)與配置

單元控制級按控制對象性質(zhì)分為機組控制單元、公用設(shè)備控制單元和變電站控制單元。全廠共設(shè)置5個現(xiàn)地控制單元（LCU），即3臺機組各設(shè)置1個LCU，公用設(shè)備設(shè)置1LCU，變電站設(shè)置1個LCU。

機組LCU主要由一體化工控機（美國康泰克PⅢ/600、可編程序控制器（GE90-30PLC）、電量采集裝置（SDD200）、自動準(zhǔn)同期裝置（SDQ200）、溫度巡檢裝置（南瑞SJ-40C）、測速裝置（DZK-2）和不間斷電源（500VA）組成，每臺機組LCU包括兩個分布式PLC，一個用于壓油裝置和漏油泵的控制，另一個用于機組快速閘門的控制。分布式PLC選用了GE公司的VersaMax產(chǎn)品，該產(chǎn)品提供了全面的分布式控制系統(tǒng)，可作為分布式子站連接在LCU上獨立運行，其I/O模塊具有帶電插拔功能。

公用設(shè)備LCU主要由一體化工控機（美國康泰克PⅢ/600）、可編程序控制器（GE90-30PLC）、電量采集裝置（SDD200）、自動準(zhǔn)同期裝置（SDQ200）、微機直流接地檢測裝置（HYD196）和不間斷電源（500VA）組成，公用設(shè)備LCU包括兩個分布式PLC，一個用于高低壓空壓機的控制，另一個用于檢修泵和滲漏泵的控制。變電站LCU主要由一體化工控機（美國康泰克PⅢ/600）、可編程序控制器（GE90-30PLC）、電量采集裝置（SDD200）和不間斷電源（500VA）組成。

2.4計算機監(jiān)控系統(tǒng)軟件配置

SD200系統(tǒng)在硬件選擇上以系統(tǒng)的開放性和兼容性為指導(dǎo)思想，具有很大的靈活性，支持異型機聯(lián)網(wǎng)。系統(tǒng)采用WindowsNT操作系統(tǒng)，采用VisualC++編程，以TCP/IP協(xié)議作為網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，執(zhí)行IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)，加上專用的實時數(shù)據(jù)庫管理軟件和多種應(yīng)用軟件，構(gòu)成了基于開放環(huán)境下的計算機監(jiān)控系統(tǒng)。

SD200系統(tǒng)軟件以實時數(shù)據(jù)庫為核心，包括數(shù)據(jù)庫管理包、開發(fā)包、運行包、通訊管理包。軟件開發(fā)包可以使不熟悉計算機軟件編程的電廠運行人員、工程師通過各自的工作站完成畫面制作、畫面顯示、打印制表、參數(shù)設(shè)置和操作控制等功能。軟件全鼠標(biāo)驅(qū)動、下拉式菜單、漢化界面，面向?qū)ο蟛僮?，直觀易學(xué)，十分方便。

系統(tǒng)的軟件構(gòu)成如圖所示:（略）

可編程序控制器（PLC）采用LM90軟件包開發(fā)梯形控制程序，在程序的編輯中盡量采用子程序，分模塊、分功能編輯，強化程序的可讀性，直觀、簡潔，易于理解和修改。

3計算機監(jiān)控系統(tǒng)的功能

SD200監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)遠(yuǎn)方計算機自動監(jiān)控和現(xiàn)地計算機自動監(jiān)控，其主要功能包括：數(shù)據(jù)采集與處理、時間順序記錄（SOE）、事故追憶記錄及相關(guān)量記錄、有功功率聯(lián)合控制（AGC）、無功功率聯(lián)合控制（AVC）、現(xiàn)地控制單元LCU功能、控制與調(diào)節(jié)、顯示打印和參數(shù)設(shè)定、電廠設(shè)備運行管理、系統(tǒng)通訊、中文語音報警、衛(wèi)星同步對時、故障自診斷和自恢復(fù)功能。其中對主要功能說明如下。

3.1數(shù)據(jù)采集與處理

現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過主用數(shù)據(jù)采集控制單元完成，預(yù)處理后送往上位機，上位即將實時采集到的數(shù)據(jù)進行周期、定時或召喚計算分析，形成各種實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，用于畫面更新、趨勢分析、控制調(diào)節(jié)、打印報表、事故記錄和分析。數(shù)據(jù)處理功能是進行各種數(shù)據(jù)濾波、補償、越復(fù)限比較、數(shù)據(jù)格式化，并分時累加形成各類表格供打印、顯示使用。

3.2安全監(jiān)視和事故報警功能

對電站的水利機械系統(tǒng)、發(fā)送電系統(tǒng)、廠用電系統(tǒng)、直流電系統(tǒng)，油、氣、水等系統(tǒng)的實時運行參數(shù)和設(shè)備運行狀態(tài)以召喚方式進行實時監(jiān)視顯示。顯示內(nèi)容一般包括電氣主接線圖、控制流程圖、過程曲線、各種統(tǒng)計報表等。當(dāng)發(fā)生異常時，能對發(fā)生的異常情況進行記錄，并發(fā)出語音報警。系統(tǒng)根據(jù)預(yù)定的策略進行處理，并能為運行人員查找故障提供比較方便的手段。發(fā)生事故時，可自動轉(zhuǎn)入事故、故障顯示，并推出相應(yīng)的事故、故障環(huán)境畫面及光字牌，同時啟動系統(tǒng)報警。

3.3自動發(fā)電控制（AGC）和自動電壓控制（AVC）

監(jiān)控系統(tǒng)可根據(jù)提供的負(fù)荷曲線或值班操作人員即時給定的有功功率值，以及各機組的效率特性曲線、電站的運行工況并考慮機組振動、汽蝕等約束條件，計算在機組負(fù)荷變化后的水頭下電站的機組最優(yōu)開機組合和負(fù)荷分配方案，將全廠總有功輸出調(diào)整到任一給定值，實現(xiàn)全廠最優(yōu)運行。

自動電壓控制（AVC）功能是監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)電站母線控制曲線，監(jiān)視母線電壓變化，自動調(diào)節(jié)機組無功功率，使電站母線電壓維持在給定的控制曲線范圍以內(nèi)。目前系統(tǒng)未實現(xiàn)AGC、AVC控制。

3.5現(xiàn)地控制單元LCU功能

現(xiàn)地控制單元是一臺完整的單元控制裝置，不僅能完成實時數(shù)據(jù)采集并及時發(fā)送給上位機，接收并執(zhí)行上位機的命令，自動完成開、停機操作和有功、無功功率的調(diào)節(jié)，并且能在脫離系統(tǒng)時獨立工作，運行人員可通過LCU的現(xiàn)地人機聯(lián)系手段實現(xiàn)現(xiàn)地控制操作。

4計算機監(jiān)控系統(tǒng)的特點

故縣水電廠監(jiān)控改造中取消原常規(guī)控制模式，在中控室設(shè)置了信號返饋屏，返饋屏信號機組部分獨立采集（當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)通訊故障時，可保證對機組重要信息的監(jiān)視），公用和變電站部分取自監(jiān)控系統(tǒng)。為實現(xiàn)電站的“無人值班”（少人值守），計算機監(jiān)控系統(tǒng)必須具有實時性、安全性、易于維護性等特點。

網(wǎng)絡(luò)是計算機監(jiān)控系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，LCU過去常用的方法是通過現(xiàn)地工控機上網(wǎng)，這是受當(dāng)時PLC硬件及軟件的局限性所導(dǎo)致。2000年以后，PLC直接通過10/100M網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)模塊上網(wǎng)正在成為水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的主推模式，在此方式中，去掉了工控機這一薄弱環(huán)節(jié)，而且PLC直接接入網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)。這樣大大提高了數(shù)據(jù)的交換速率和系統(tǒng)的可靠性。基于以上原因，故縣水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用了PLC直接上以太網(wǎng)方式，工控機與PLC經(jīng)集線器連接后也上以太網(wǎng)。此方式大大提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，系統(tǒng)的可靠性和安全性都得到了不同程度的提高，現(xiàn)地控制單元可同通過與工控機通訊，實現(xiàn)其顯示與操作，并可脫離上位機獨立運行。

4.1良好的開放性與實時性的統(tǒng)一

系統(tǒng)采用符合開放標(biāo)準(zhǔn)和硬件設(shè)備和操作系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)硬件升級換代時，不因硬件的變化導(dǎo)致系統(tǒng)軟件投資的浪費，另一方面結(jié)合水電廠實時過程控制的特點，下位機采用可靠的開放硬件環(huán)境，結(jié)合實時操作系統(tǒng)，使整個系統(tǒng)的性能達(dá)到良好的統(tǒng)一。

4.2分布與集中的完美結(jié)合

系統(tǒng)的分層分布結(jié)構(gòu)，融會網(wǎng)絡(luò)分布系統(tǒng)的優(yōu)點，使系統(tǒng)的資源配置利用更加合。實時數(shù)據(jù)庫的分布，提高了系統(tǒng)的可用率和可靠性。集中的歷史數(shù)據(jù)庫減少了數(shù)據(jù)庫的重復(fù)設(shè)置對硬件資源的影響。

4.3可維護性

系統(tǒng)具有自診斷和尋找故障的程序，在運行中可更換部件，消除故障。采用開放式系統(tǒng)，硬件易更換?？赏ㄟ^系統(tǒng)編程臺修改和增加軟件。

4.4系統(tǒng)的安全性

為保證電站設(shè)備的可靠運行和控制，SD200系統(tǒng)采用分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)中局部設(shè)備故障，不影響系統(tǒng)的可靠運行。系統(tǒng)中重要設(shè)備采用冗余配置，軟件具有完善的防錯糾錯能力。

4.5系統(tǒng)的可擴充性和可變性

監(jiān)控系統(tǒng)的硬件配置具有一定的余度和擴展能力，系統(tǒng)點參數(shù)可以根據(jù)需要方便的進行更改。

5計算機監(jiān)控系統(tǒng)改造運行總結(jié)

5.1改造過程概述

故縣水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)改造工程是故縣局自行設(shè)計，自行招標(biāo)的工程。2001年6月進行了工程招標(biāo),國電南自的SD200水電站自動化系統(tǒng)中標(biāo)。

故縣水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)包括上位機和現(xiàn)地控制單元，其中現(xiàn)地控制單元由5個現(xiàn)地LCU、8個分布式控制系統(tǒng)組成。整個監(jiān)控系統(tǒng)自2001年7月由廠家開始設(shè)計制造。2002年3月故縣水電廠計算機監(jiān)控自動化改造工程正式啟動。首先進行上位機和1號機組計算機監(jiān)控裝置的安裝和調(diào)試，隨后依次進行了2號機組、3號機組，目前變電站監(jiān)控裝置的安裝正在進行，公用部分的施工于10月開工，電站的監(jiān)控系統(tǒng)改造將于2002年底全部投運。

5.2現(xiàn)場運行情況

故縣水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)在投運過程中嚴(yán)格按照施工組織方案實施，系統(tǒng)調(diào)試首先進行靜態(tài)調(diào)試，然后空載試驗，最后進行帶負(fù)荷試驗，逐級進行，發(fā)現(xiàn)錯誤及時改正，在一定程度上縮短了系統(tǒng)調(diào)試時間，減少了機組停機時間。故縣水電廠監(jiān)控改造雖然是老廠改造，但是經(jīng)過全局人員的上下努力、通力協(xié)作和精心組織，改造過程并未對電廠的正常運行造成大的影響，基本上保證了機組的正常發(fā)電運行。

系統(tǒng)現(xiàn)場運行過程中暴露出不少問題，經(jīng)過處理，目前系統(tǒng)運行基本正常，但是還存在一些不足之處。

（1）現(xiàn)地控制單元PLC電源模塊的供電電壓最初為交流220V，直流110V，因現(xiàn)場無法提供直流110V的電壓，使得PLC供電電源只有交流220V，這樣一旦廠用電失電，PLC也將失電，影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定和電廠的安全運行。為解決此問題，將原PLC電源模塊更換為24V供電模塊，電源取自現(xiàn)地控制單元柜上的兩路24V開關(guān)電源，分別為交流220V和直流220V變換而來。

（2）在2號機組監(jiān)控試運行階段，機組溫度巡檢裝置曾出現(xiàn)故障，溫度巡檢不能正常進行。經(jīng)廠家更換后，新裝置運行正常，分析認(rèn)為是溫度巡檢裝置內(nèi)部個別元件質(zhì)量不過關(guān)造成的。

（3）各分布控制子單元與現(xiàn)地單元的通訊。在通訊調(diào)試過程中存在的問題較多，占用了整個系統(tǒng)比較多的調(diào)試時間。1號機組的閘門和2號機組的壓油裝置在調(diào)試時一直無法正常通訊，經(jīng)多方排查，發(fā)現(xiàn)通訊接頭在制作中有接線錯誤和焊接頭有毛刺，焊接頭的毛刺致使通訊收發(fā)線短路，從而導(dǎo)致通訊混亂。通訊接頭經(jīng)處理后，通訊恢復(fù)正常。

（4）網(wǎng)絡(luò)通訊方面。監(jiān)控系統(tǒng)在投運過程中，隨著1號、2號和3號機組的逐步加入運行，主機的數(shù)據(jù)刷新速度明顯變慢，甚至出現(xiàn)通訊中斷的現(xiàn)象，為解決這一問題，廠家進行了多方努力。SD200系統(tǒng)在上位機網(wǎng)絡(luò)中擔(dān)負(fù)核心任務(wù)的是交換機，本系統(tǒng)是初次使用交換機，以前投運的系統(tǒng)均使用集線器，在對系統(tǒng)軟件和其余硬件檢查的基礎(chǔ)上，將系統(tǒng)交換機改用集線器代替，經(jīng)過一段時間的運行考驗，系統(tǒng)通訊基本正常。目前，有關(guān)系統(tǒng)交換機不能保證網(wǎng)絡(luò)通訊的問題正在做進一步的探討。

（5）語音報警信號取自位于工程師站的通訊機，信號從通訊機送出經(jīng)信號線至中控室，由于受到強電干擾，報警系統(tǒng)無法正常工作，經(jīng)分析決定將語音信號在工程師站經(jīng)過主音箱放大后，再送至中控室，此方式經(jīng)調(diào)試，語音報警系統(tǒng)得以恢復(fù)正常。

（6）機組壓油泵、漏油泵、空壓機和排水泵的PLC自動回路與繼電器常規(guī)手動回路，設(shè)計為手動切換。當(dāng)PLC發(fā)生故障而運行人員有未及時發(fā)現(xiàn)時，便可能發(fā)生壓油裝置油壓過低、漏油箱跑、油風(fēng)壓異常等事故，因此監(jiān)控系統(tǒng)對報警準(zhǔn)確性要求較高，在系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，語音報警系統(tǒng)應(yīng)能可靠報警，以便于運行人員及時發(fā)現(xiàn)和解決問題，盡量縮小事故范圍。

（7）水力監(jiān)測系統(tǒng)元件不健全，監(jiān)控系統(tǒng)AGC、AVC功能尚不能投入使用。

（8）微機保護除動作硬接點信號接入監(jiān)控系統(tǒng)外，保護的動作信號和保護定值實現(xiàn)了與監(jiān)控系統(tǒng)的計算機通訊，但目前保護動作時的故障錄波信息尚無法與監(jiān)控系統(tǒng)通訊。因與監(jiān)控通訊，保護裝置的故障錄波信息讀取較為繁瑣，給事故分析帶來了一定的困難，此問題有待于進一步優(yōu)化解決。

5.3系統(tǒng)需要完善的方面

故縣水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)雖已投入運行，但由于部分設(shè)備安裝不到位或功能有限，系統(tǒng)功能目前還不夠完善，需要在今后的工作中進一步開發(fā)完善。

（1）進一步調(diào)研選型，逐步完善與水電廠經(jīng)濟運行密切相關(guān)的信息，如流量、上下游水位、機組振動、擺度、汽蝕、尾水管流態(tài)等參數(shù)，盡快實現(xiàn)電廠的自動發(fā)電控制和自動電壓控制。

（2）原電能計量為常規(guī)電度表，此次改造未進行更換，使得監(jiān)控系統(tǒng)在電能統(tǒng)計、累加方面無法準(zhǔn)確計量，今后將適時更換為全智能計量電度表，完善系統(tǒng)的運行管理。

（3）研究開發(fā)電廠信息管理系統(tǒng)（MIS）系統(tǒng)。電廠信息管理系統(tǒng)（MIS）應(yīng)由兩方面的內(nèi)容組成，即非實時管理的廠級管理系統(tǒng)和實時管理的廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)共同構(gòu)成。非實時管理的廠級管理系統(tǒng)主要體現(xiàn)在生產(chǎn)辦公管理和職能事務(wù)管理兩個方面；非實時管理的廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)也稱SIS，是電廠MIS和全廠各實時生產(chǎn)控制系統(tǒng)之間的橋梁，其目的是實現(xiàn)全廠信息共享，真正做到管控一體化。

（4）逐步實現(xiàn)與局辦公自動化系統(tǒng)、地調(diào)系統(tǒng)的通訊連接。

6結(jié)束語

故縣水電廠自計算機監(jiān)控系統(tǒng)于2002年底全部投入運行。監(jiān)控系統(tǒng)的順利實施，大大提高了故縣水電廠的綜合自動化水平，增強了故縣水電廠參與電網(wǎng)調(diào)峰的能力。目前系統(tǒng)還需要在運行中逐步完善和進一步提高各項功能指標(biāo)。

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