西龙池抽水蓄能电站计算机监控系统

梁国才，仇雅静，王 纯

（北京国电水利电力工程有限公司，北京 100024）

西龙池抽水蓄能电站计算机监控系统

梁国才，仇雅静，王 纯

（北京国电水利电力工程有限公司，北京 100024）

介绍西龙池抽水蓄能电站计算机监控系统的基本设计原则、系统结构与配置、系统功能及提高可靠性的措施。

西龙池；计算机监控系统；系统结构

0 工程概况

山西西龙池抽水蓄能电站位于山西省忻州市五台县境内，滹沱河与清水河交汇处上游约3km处的滹沱河左岸，距忻州市及太原市直线距离分别为50km和100km，是目前国内水头最高的抽水蓄能电站。电站装机容量为1200MW（4×300MW），额定水头640.00m，年发电量 18.05×108kW·h，年抽水电量24.07×108kW·h，年发电利用小时数为1504h，年抽水利用小时数为2006h，电站综合效率系数约为0.75。电站建成后，以500kV电压并入山西电网，担任系统调峰、填谷、调频及事故备用等任务。

西龙池抽水蓄能电站由上水库、输水系统、地下厂房系统、下水库、地面开关站及副厂房等附属建筑物组成。西龙池抽水蓄能电站上、下水库均为非河床开挖填筑而成的人工水库，除降雨外，平常无天然补给水源。

本工程于2008年12月底第一台机组发电，2009年4月第二台机组发电，2009年10月底电站四台机组全部建成投产。

1 计算机监控系统设计原则

根据“无人值班”（少人值守）设计原则，以及电站在当地电网的重要性，西龙池抽水蓄能电站监控系统的基本设计原则如下：

（1）系统硬件配置先进合理，厂站、网络及控制器的性能协调一致，具有良好的可扩充性。具有足够的安全冗余度。

（2）系统采用全分布、全开放系统，具有良好的开放性、可维护性和可扩充性。

（3）中控室模拟屏信息直接由监控系统提供。

（4）在确保系统安全、可靠的条件下，采用先进成熟的技术和系统，具有良好的经济性。

（5）LCU尽可能采用现场总线及远程测控单元。

2 计算机监控系统结构

2.1 现地控制单元

西龙池抽水蓄能电站LCU包括：机组4套（1～4LCU）、主变洞 1套（5LCU）、公用 1套（6LCU）、地面 550kV GIS开关楼及下库1套（7LCU）和上库1套（8LCU）。

机组1～4LCU主要承担对机组运行状态、发变组保护等设备进行监视及控制；公用6LCU除监视电站公用设备的运行状态，如：低压及中压气系统、副厂房220V直流系统、400V和10kV厂用电系统等外，还承担机组之间的背靠背启动控制；主变洞5LCU除承担地下550kV GIS系统隔离开关、500kV短电缆保护、主变洞220V直流系统等设备的监视及控制外，还承担机组变频启动SFC的控制；地面550kV GIS开关楼7LCU除承担地面开关楼220V直流系统、500kV线路保护系统、开关楼400V和10kV厂用电系统、下水库水位及温度和下库尾水闸门等设备的监视及控制外，还通过远程I/O实现地面开关楼550kVGIS系统的断路器、隔离开关及接地开关的监视和控制；上库8LCU承担上库水位及温度、进水口闸门、上库220V直流系统、上库400V和10kV厂用电系统的监视及控制。

2.2 上位机系统

2 个数据服务器(主计算机)，主要负责电厂的数据采集、处理、归档、历史数据库的生成与存储、系统时钟管理及其他应用软件运行、报表生成等；

3 个操作员工作站，主要负责监视、控制、调节、报表打印；

1 个工程师/培训工作站，主要负责系统的维护管理、功能与应用开发；

2 个与调度中心冗余通信工作站，主要负责与华北网调和山西省调的通信；

1 个与厂内其他系统通信的通信工作站，主要负责厂内子系统通信，如电厂MIS系统等；

1 套马赛克模拟屏(配有2台等离子大屏幕）；

1 个大屏幕工作站，用于2台等离子大屏幕的通信及控制；

1套语音电话报警装置；

1套GPS时钟同步系统；

2台厂长工作站；

2.3 网络结构

西龙池抽水蓄能电站计算机监控系统网络采用全开放的分层分布结构。网络结构采用星形网络拓扑结构，详见图1。电站计算机监控系统网络采用二网即控制网和信息管理网。控制网主要连接现地控制单元和上位机有关设备，选用HP ProCurve Switch2524网络交换机，与现场实时监控有关的信息主要由控制网传输，如LCU上行信息和控制命令等。交换机端口到各个LCU的交换机通过光纤直接连接，形成相互冗余双星形拓扑的100M以太网网络。

信息管理网主要连接现地控制单元和上位机有关设备，选用HP ProCurve Switch2524工业级网络交换机，与生产管理特别是历史数据管理有关的信息主要由信息管理网传输，如后台数据处理信息、历史数据备份操作、报表打印数据，还包括工程师/培训工作站对监控系统软件的开发、维护和培训等。交换机端口到各个LCU的交换机通过光纤直接连接，形成星形拓扑的100M以太网网络。

图1 西龙池抽水蓄能电站计算机监控系统结构图

3 安全措施

3.1 供电系统

电站地面开关楼的上位机及网络交换机设备由2台互为热备用的输出20kW的UPS供电，另外包括给7LCU触摸屏、网络交换机设备供电；电站地下副厂房1～6LCU触摸屏、网络交换机设备供电由2台互为热备用的输出10kW的UPS供电。上库8LCU触摸屏、网络交换机设备供电由2台互为热备用的输出1kW的UPS供电。

3.2 冗余设计

为确保监控系统安全可靠运行，监控系统各环节采用有效地冗余措施，提高系统的可靠性。主要冗余措施包括：电站控制网及信息管理网，两个网同时工作，互为备用。现地控制单元LCU的各主要环节均采用冗余措施，如双CPU、双电源。同步采用自动同步为主，手动同步备用。

电站上位机各节点设备采用双机热备冗余配置。如主计算机、操作员工作站、通信工作站等。冗余配置的双机系统同时运行相同的任务，备机一般不输出任何数据，相互自检相互备用，当检测发现主机故障时，根据具体情况，备机可自动转换为主机运行。

电站上位机及网络交换机和地下网络交换机电源采用双机热备用UPS，无扰动切换。

为保证现地控制单元LCU可靠运行，现地控制单元工作电源采用交流220V和直流220V双路供电，保证一路电源消失，另一路电源无扰动切换。

4 计算机监控系统功能

西龙池抽水蓄能电站计算机监控系统采用三菱公司开发的MELPLANNET系统。主计算机、操作员工作站、工程师/培训工作站和通信工作站应用Windows OS。监控系统具有如下功能：

数据采集和处理；安全运行监视；事件顺序记录；事故、故障报警及记录；事故追忆和相关量记录；控制操作和负荷调节；操作指导；自动发电控制（AGC）；自动电压控制（AVC）（与电站RTU装置共同实现）；统计记录与生产管理；人机接口；ON CALL功能；系统自诊断；历史数据库；操作培训软件开发和维护。

监控系统具有对外通信功能，与华北网调和山西省调实现了“四遥”功能。

大屏幕不仅可显示电站监控系统画面，还可通过监控系统切换，显示电站工业电视系统画面。

充分利用现场总线实现现地控制单元与子系统的信息交换，如采用RS485接口MODBUS规约实现与电站10kV配电系统、电厂220V直流系统、励磁系统、调速系统和SFC系统的通信。

5 结语

西龙池蓄能电站第一台机组与2008年12月底试运行结束，计算机监控系统运行正常，电站第二台机组于2009年4月15日试运行结束，目前正在进行电站第三台机组的调试。通过电站监控系统这半年的运行来看，监控系统运行稳定，可靠、操作方便，达到了设计要求。

TP273+.5

B

1672-5387（2010）03-0042-02

2010-04-28

梁国才，男，教授级高级工程师，从事水电站电气二次设计工作。