計算機監(jiān)控系統(tǒng)在魚劍口電站的應(yīng)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(wǎng)發(fā)電。裝機容量3×20mW，水庫總庫容886萬m3，調(diào)節(jié)庫容176萬m3，為日調(diào)節(jié)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(yōu)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(jié)省。

整潔無人的廠房

2 設(shè)備概述

能事達公司集成的LDS2000計算機監(jiān)控系統(tǒng)；

重慶水輪機廠生產(chǎn)的HLA722C-211水輪發(fā)電機組；

南瑞微機繼電保護。該系統(tǒng)性能穩(wěn)定，人機界面良好；

武漢事達BWT-80-4.0型微機步進式調(diào)速器。

廣科所生產(chǎn)的LTW6200型微機三通勵磁系統(tǒng)。三個調(diào)節(jié)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(xiàn)無擾動切換。系統(tǒng)功能非常穩(wěn)定可靠。

110kV系統(tǒng)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(guān)站LCU統(tǒng)一控制。

3 監(jiān)控系統(tǒng)組成

監(jiān)控系統(tǒng)采用自適應(yīng)10/100Mbp雙以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，上位機與現(xiàn)地LCU采用雙光纖進行通訊，現(xiàn)地LCU與輔助控制單元采用Profibus現(xiàn)場總線通訊。LDS2000監(jiān)控系統(tǒng)以不同周期，實時刷新各屏幕、各窗口的動態(tài)內(nèi)容，畫面刷新周期為1s，刷新時，動態(tài)畫面根據(jù)動態(tài)點的實時信息，按定義的刷新行為及顯示方式進行動態(tài)顯示。 附“機監(jiān)控系統(tǒng)風(fēng)格結(jié)構(gòu)圖”

3.1 主控制級計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組成

監(jiān)控系統(tǒng)上位機硬件為西門子機架式工業(yè)控制計算機，軟件系統(tǒng)采用能事達公司LDS-2000系統(tǒng)，由基于WINCC5.1的工業(yè)控制組態(tài)軟件構(gòu)成。操作員站為雙機冗余設(shè)計，正常運行時兩臺操作員站全冗余運行。上位機系統(tǒng)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(wù)器、打印機和UPS電源。

3.2 現(xiàn)地控制(LCU)的組成

監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地LCU單元：有1#～3#機組LCU、公用系統(tǒng)LCU、110kV開關(guān)站LCU、壩面LCU共六套?，F(xiàn)地LCU單元采用能達公司LDS-500型現(xiàn)地控制單元，其PLC由西門子S7315-2DP型CPU和開關(guān)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(gòu)成。以太網(wǎng)通訊模塊為CP343-1，模塊負(fù)責(zé)上位機和LCU的以太網(wǎng)通訊；機組LCU的溫度巡檢裝置通訊模塊為CP340，負(fù)責(zé)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(guān)量當(dāng)前位置，可通過觸控屏監(jiān)視各種數(shù)據(jù)信息，可發(fā)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(zhǔn)同期裝置、機組單獨的水力機械保護裝置（由S7-200PLC構(gòu)成）。

現(xiàn)地LCU通過硬接點方式和勵磁系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)通訊，確保與主要自動化設(shè)備通訊的絕對可靠性，避免了協(xié)議類通訊方式所帶來的不穩(wěn)定性，通訊環(huán)節(jié)也更為簡化,故障環(huán)節(jié)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(xié)議轉(zhuǎn)換。將Mdbus協(xié)議通過Anybus轉(zhuǎn)換為Profibus協(xié)議。這種通訊方式問題很多，故障點也多，給設(shè)備正?？煽窟\行帶來很大難度。

與機組操作有關(guān)的開關(guān)量信號、模擬量信號進入相應(yīng)機組LCU；與機組操作聯(lián)系不太緊密的公共信息，根據(jù)自身特點有選擇的進入公用LCU。油壓裝置、中低壓氣系統(tǒng)、技術(shù)供水系統(tǒng)進入公用LCU，只監(jiān)測實時數(shù)據(jù)，不做控制。

遠動系統(tǒng)由上行部分構(gòu)成，由微機監(jiān)控系統(tǒng)通訊工作站將調(diào)度所需遙測量、遙信量通過衛(wèi)星、光纖通道實時傳至調(diào)度RTU系統(tǒng)，通過MODEM專線方式傳輸。遙測信息：發(fā)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(tǒng)開關(guān)、刀閘位置狀態(tài)、發(fā)電機出口開關(guān)位置狀態(tài)、主變10kV側(cè)手車位置狀態(tài)。

4 計算機監(jiān)控系統(tǒng)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(wěn)定，基本能滿足“無人值守、少人值班”運行模式。已達到當(dāng)初設(shè)計使用目的。實現(xiàn)了現(xiàn)場設(shè)備的實時監(jiān)視和控制，實現(xiàn)了“遙測”、“遙信”功能（設(shè)計無“遙調(diào)”要求）。完美體現(xiàn)出了計算機監(jiān)控系統(tǒng)“安全性、經(jīng)濟性、實用性、可靠性、易擴展、操作方便，勞動強度小”的優(yōu)點。

雖然監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點無處不在，但其缺點也足夠的鮮明。

各環(huán)節(jié)通訊的可靠性是一大問題：監(jiān)控系統(tǒng)嚴(yán)重依賴于可靠的通訊，一旦通訊中斷，系統(tǒng)就像一個瞎子，什么都不知道，設(shè)備的“可控”和“在控”更是無從談起。一個是通訊系統(tǒng)本身程序會出錯，另一個是設(shè)備本身處于高溫的工作環(huán)境容易損壞。要解決這個問題一個是要搞好空調(diào)和通風(fēng)；另一個就是要考慮通訊系統(tǒng)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(guān)量元件和模擬量元件。自動化元件是一切數(shù)據(jù)來源的基礎(chǔ)，所有的操作和控制都依賴于對這些數(shù)據(jù)的分析，一旦自動化元件故障，就會導(dǎo)致設(shè)備誤動作、不可控、不可測、甚至引發(fā)事故、可能帶來重大經(jīng)濟損失和社會影響。在設(shè)備選型時一定要加以重視，不能在這個問題了節(jié)約。我們與國外在自動化元件的生產(chǎn)技術(shù)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(chǎn)實際中，重要的設(shè)備控制仍選擇雙控，就是模擬量的自動化元件與開關(guān)量的自動化元件同時參與設(shè)備控制，一個量主控另一個量輔控。這樣就提高了設(shè)備的可靠性和安全性。

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

現(xiàn)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(fù)著水電站某一單元的綜合監(jiān)控，能對該單元所屬設(shè)備進行全面的監(jiān)視和控制，其重要性不言而喻。所以在現(xiàn)在的生產(chǎn)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(shè)備可靠性提升了一大截。

5 結(jié)論

隨著計算機監(jiān)控技術(shù)的飛速進步，大量高精密度、高可靠性的自動化元件的研發(fā)生產(chǎn)，計算機監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)全面的進入工業(yè)系統(tǒng)，已經(jīng)從傳統(tǒng)的重要行業(yè)普及到各個行業(yè)。其優(yōu)良的可靠性、安全性、經(jīng)濟性、易擴展性在如今的社會體現(xiàn)得淋漓盡致。此技術(shù)的大量推廣，不但大大提高了生產(chǎn)力，也必將使勞動者從繁重的生產(chǎn)活動中解放出來。

[1]現(xiàn)場運行規(guī)程，2010.

[2]DL-T5065-1996計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計規(guī)定，1997.