蘇振華

(云南保山電力股份有限公司施甸分公司，云南保山 678000)

1 概述

勐梅河二級電站位于云南省保山市龍陵縣鎮(zhèn)安鎮(zhèn)境內(nèi)，為怒江支流——勐梅河流域開發(fā)的二級電站，設(shè)計水頭318m，引用流量6.1m3/s，屬無調(diào)節(jié)的引水式電站。裝機(jī)兩臺，容量為2×8MW，在系統(tǒng)中擔(dān)任基荷運(yùn)行。電站于2003年2月開工建設(shè)，2004年11月竣工，年均發(fā)電量8302萬kW·h。

電站按“無人值班，少人值守”設(shè)計，其計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是通過招標(biāo)采購，由南瑞自控公司設(shè)計并成套供貨。類型為SJ300水電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的NT版EC2000系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和配置

整個系統(tǒng)采用開放式環(huán)境下全分布計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。電站控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分電站控制級和現(xiàn)地單元控制級。

2.1 電站控制級

電站控制級由以下各部分組成:

(1)主機(jī)/操作員工作站:采用雙機(jī)，互為冗余熱備用，切換無擾動。它是全電站監(jiān)控的主要人-機(jī)接口。其功能包括對整個電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理，在線和離線計算功能，各圖表、曲線的生成，事故故障信號的分析處理等。同時，供運(yùn)行值班人員使用，具有圖形顯示、全站運(yùn)行監(jiān)視和控制功能、發(fā)操作控制命令、作定值修改、設(shè)定與變更工作方式等功能。另外，其兼有工作站的功能，可供工程師維護(hù)系統(tǒng)和進(jìn)行參數(shù)修改。

(2)通訊工作站:其主要完成與全站電子電能表、消防報警裝置、前池閘門控制系統(tǒng)及龍陵調(diào)度系統(tǒng)的通訊。

(3)報表打印站:由一臺操作人員工作站組成。

(4)事故順序記錄設(shè)備(SOE):為滿足系統(tǒng)內(nèi)事故順序記錄分辨率的要求，設(shè)置了SOE工作站，由GPS衛(wèi)星時鐘系統(tǒng)來進(jìn)行同步對時。SOE輸入接口分布于1、2號機(jī)組和開關(guān)站/公用設(shè)備的每一個現(xiàn)地控制單元中。

(5)不間斷電源:電站控制級采用在線式UPS電源供電。

(6)時鐘同步系統(tǒng):為確保監(jiān)控系統(tǒng)電站控制級的時鐘信號和各現(xiàn)地控制級同步，電站控制級設(shè)置了GPS衛(wèi)星時鐘系統(tǒng)。

(7)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備:主計算機(jī)、通信服務(wù)器和各LCU通過10/100M網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)聯(lián)結(jié)成快速以太網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)主要為光纖電纜，單網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)速率為100Mbps，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議為TCP/IP。

2.2 現(xiàn)地單元控制級

現(xiàn)地單元控制級主要由機(jī)組現(xiàn)地控制單元LCU和開關(guān)站/公用設(shè)備LCU構(gòu)成。為保證供電的可靠性，各LCU均采用交直流雙供電方式。各現(xiàn)地控制單元均配有一個操作人員工作站作為現(xiàn)地控制單元的人-機(jī)接口。根據(jù)被管設(shè)備的布置特點(diǎn)，機(jī)組LCU布置在發(fā)機(jī)層，開關(guān)站/公用設(shè)備LCU布置在中控室。

由于勐梅河二級站的LCU是按對象配置的，各LCU之間相對獨(dú)立的，某臺LCU發(fā)生故障時不會影響到其他LCU的正常運(yùn)行，并且與上位機(jī)系統(tǒng)也是相對獨(dú)立的，上位機(jī)系統(tǒng)發(fā)生故障時，各LCU仍能獨(dú)立地工作維持監(jiān)控對象的安全運(yùn)行，而當(dāng)其與站位機(jī)系統(tǒng)恢復(fù)聯(lián)系后又能自動地服從上位機(jī)系統(tǒng)的控制和管理。

3 監(jiān)控系統(tǒng)功能

3.1 電站控制級與現(xiàn)地單元控制級的功能分配

監(jiān)控系統(tǒng)由電站控制級和現(xiàn)地單元控制級組成，現(xiàn)地控制級有3臺LCU，其分別執(zhí)行對應(yīng)于1、2號機(jī)組、開關(guān)站/公用設(shè)備等的實時監(jiān)控。LCU既作為電站監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)地控制層，向電站控制級上行發(fā)送采集的各種數(shù)據(jù)和事件信息，接受電站級的下行命令對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，又能脫離電站級獨(dú)立工作。因此在系統(tǒng)總體功能分配上，數(shù)據(jù)采集和控制操作的主要功能均由LCU完成。

3.2 現(xiàn)地單元控制級的功能

(1)數(shù)據(jù)采集與處理。LCU通過數(shù)據(jù)采集與處理功能對電站的主輔設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)及測量值進(jìn)行實時采集、工程量化，存入實時數(shù)據(jù)庫，作為系統(tǒng)實時監(jiān)視、告警、控制、制表、計算和處理的依據(jù)。

(2)安全運(yùn)行監(jiān)視。對電站主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行巡回檢測、越限報警、趨勢分析、事故追憶和顯示記錄。

(3)控制和調(diào)節(jié)。LCU接受現(xiàn)地或來自上位機(jī)的命令，完成以下操作:機(jī)組LCU包括機(jī)組的開、停機(jī)操作，機(jī)組各工況的轉(zhuǎn)換操作，有功、無功負(fù)荷的增、減;開關(guān)站/公用設(shè)備LCU包括斷路器、廠用電和輔助設(shè)備的操作。

(4)事故停機(jī)處理。一是由LCU的I/O模件直接對采集到的事故信息進(jìn)行響應(yīng)和處理，執(zhí)行事故停機(jī)流程;二是在機(jī)組LCU柜和開關(guān)站/公用LCU柜上均設(shè)置緊急停機(jī)按鈕，按鈕設(shè)多對接點(diǎn)，一方面接至LCU的PLC作為事故量來啟動事故停機(jī)流程，另一方面通過硬布線直接由緊急停機(jī)按鈕作用于緊急停機(jī)電磁閥和機(jī)組出口開關(guān)跳閘回路。

(5)數(shù)據(jù)通信。LCU的通信包括兩部分:一是作為監(jiān)控系統(tǒng)以太網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)與站控級進(jìn)行通信，向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)采集和事件信息，并接受其下行的控制命令;二是作為現(xiàn)地單元控制實現(xiàn)和微機(jī)勵磁、調(diào)速、保護(hù)、智能采集裝置等設(shè)備的通信。

3.3 電站控制級的功能

(1)數(shù)據(jù)采集和處理。從各個LCU采集電站各主輔設(shè)備的實時數(shù)據(jù)，按收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫刷新、報警登錄。根據(jù)各LCU上送的事件，依據(jù)時間順序記入相應(yīng)的一覽表。

(2)安全監(jiān)視及事件報警。①運(yùn)行實時監(jiān)視。運(yùn)行人員通過操作人員工作站對電站各主設(shè)備及輔助設(shè)備、公用設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)視;②事故順序記錄。當(dāng)電站發(fā)生事故時，監(jiān)控系統(tǒng)立即響應(yīng)啟動語音報警，推出相關(guān)畫面，并按事故發(fā)生的先后順序記錄;③故障及狀態(tài)顯示記錄。監(jiān)控系統(tǒng)定時掃查各故障及狀態(tài)信號，一旦發(fā)生狀變將予以記錄并顯示故障狀變名稱及其發(fā)生時間;④事故追憶。電站發(fā)生事故時，監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的事故追憶點(diǎn)，按采樣周期對事故前和事故后一段時間內(nèi)的數(shù)值進(jìn)行記錄，形成事故追憶記錄。

(3)監(jiān)控系統(tǒng)異常監(jiān)視。監(jiān)控系統(tǒng)能自動顯示節(jié)點(diǎn)計算機(jī)的工作狀態(tài)，如主/從機(jī)故障等。其中故障指網(wǎng)絡(luò)通訊中斷、主要功能喪失等情況。監(jiān)控系統(tǒng)能顯示出網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋱D，并用顏色標(biāo)明網(wǎng)絡(luò)正?；蚬收?。

(4)控制操作。①控制方式。控制方式主要分為電站中控和設(shè)備現(xiàn)地共兩級，優(yōu)先順序從下至上，進(jìn)行控制方式切換。平時監(jiān)控系統(tǒng)的控制方式主要使用前一級，設(shè)備現(xiàn)地僅用于調(diào)試和應(yīng)急處理;②控制與調(diào)節(jié)。電站監(jiān)控系統(tǒng)能根據(jù)遠(yuǎn)方及當(dāng)?shù)氐目刂泼睿搭A(yù)定的步驟，對電站設(shè)備進(jìn)行控制及調(diào)節(jié)，包括機(jī)組狀態(tài)轉(zhuǎn)換;機(jī)組有功功率、無功功率調(diào)節(jié);斷路器分、合操作;輔助設(shè)備及公用設(shè)備的啟、停操作;閘門的啟、閉操作等。機(jī)組的有功和無功功率給定可以由運(yùn)行值班人員在中控室輸入，系統(tǒng)將對該給定值的合法性進(jìn)行檢查，在調(diào)節(jié)過程中按功率給定值與測定值的偏差進(jìn)行PID運(yùn)算。按計算結(jié)果向調(diào)速器或勵磁調(diào)節(jié)器發(fā)出負(fù)荷或調(diào)節(jié)命令。

(5)統(tǒng)計記錄及生產(chǎn)管理。系統(tǒng)在實時采集電站各設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和工況的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完成統(tǒng)計制表等一系列運(yùn)行管理工作，使運(yùn)行人員不必再進(jìn)行手工抄表，電站發(fā)電運(yùn)行記錄、主要電氣設(shè)備動作及運(yùn)行記錄、操作記錄、事故及故障統(tǒng)計記錄、運(yùn)行日志及報表打印、參數(shù)越復(fù)限統(tǒng)計等一系列技術(shù)管理工作自動進(jìn)行。

4 結(jié)語

勐梅河二級電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)于2003年7月完成招標(biāo)，2004年9月監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備投入調(diào)試，2004年10月，監(jiān)控系統(tǒng)投入主設(shè)備(2#機(jī)現(xiàn)地控制單元除外)隨1#機(jī)組同步投入運(yùn)行，2004年11月2#機(jī)組投入運(yùn)行，電站機(jī)組建成發(fā)電。從9年多的運(yùn)行情況看，計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與主設(shè)備之間的接口較好，設(shè)備本身的可靠性較高，監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和配置合理，人機(jī)接口功能強(qiáng)，操作控制簡潔、方便、靈活，具備監(jiān)視控制和自動化基本功，能實時、準(zhǔn)確、有效地完成對電站被控對象的安全監(jiān)控，可以滿足電站生產(chǎn)運(yùn)行需要。