白水河梯级水电站监控系统改造的实现
2010-05-16李一宁邓小刚
白 莹，李一宁，邓小刚
（北京中水科水电科技开发有限公司，北京 100038）
白水河梯级水电站监控系统改造的实现
白 莹，李一宁，邓小刚
（北京中水科水电科技开发有限公司，北京 100038）
论述了白水河梯级电站计算机监控系统改造的原因、实现方案及改造效果，并简要介绍了电站的主要功能。
水电站；监控系统；改造
0 电站简介
贵州白水河一级电厂位于贵州省黔西南州安龙县德卧镇，距离黔西南州兴义市58km，二级电厂位于南盘江流域，与一级电厂相距17km。电站以发电为单一开发目标。二级电厂装机容量34MW（2×17MW），监控系统采用的是中国水利水电科学研究院自动化研究所的H9000系统，该系统自2000年10月投产以来，运行稳定良好，操作维护方便。一级电厂装机容量6MW（3×2MW），监控系统采用的是另外一家的产品，该系统自2002年7月份投产完成。为提高电站的经济效益，实现电站的“无人值班（少人值守）”，白水河水电站要求建立梯级电站，将梯调中心设在一级站，实现对二级站远程监视与控制。
1 存在问题
由于原一级电站、二级电站监控系统所属厂家不同，兼容性方面存在问题，一级电站只能通过通讯的方式接受二级电站的数据信息，未能实现对二级电站的机组设备进行远方控制和调节，无法实现梯级控制功能，提高了电站的运行成本，也给电站的安全稳定运行增加了隐患。
此外，白水河一级站、二级电站计算机监控系统经过多年的发电运行，多数电子产品，由于器件的老化，均出现了不同程度的故障，严重影响了电站的安全、稳定运行，增加了工作人员的工作强度。
2 改造的思路方法
2.1 设计思路
针对白水河水电站监控系统存在的问题，在尽量保存原硬件结构的基础上，按照多级规模的梯级模式，对一级站、二级站及梯调中心的监控软件及设备进行改造。系统采用集中数据库总线式网络结构，各单元采用标准模块，既便于功能和软件的更新和扩展，又能方便日常运行维护工作，软件模块化、结构化，使系统更能适应功能的增加和规模的扩充，从而使梯调中心及各级电站形成一个完整的开放、分层、分布的电站实时闭环过程控制系统，确保全系统的实时性，可靠性，使系统具有良好的开放性、可维护性和可扩充性，进一步提高电厂安全运行水平，改善运行条件及提高电能生产的质量，保证电厂已实现的“无人值班（少人值守）”运行模式基础更加牢固。
2.2 网络结构
梯调中心系统方案，采用北京中水科水电科技开发有限公司（中国水利水电科学研究院自动化研究所）开发的H9000V4.0监控系统软件，实现白水河水电站梯调中心计算机监控系统的全分布、开放式网络控制系统，其中梯调中心设在一级站，远程监控二级站。白水河水电站的网络示意图见下图1。
图1 网络结构示意图
2.3 改造范围
为了保障电厂安全可靠运行，简化系统结构，取消通信工作站，将一、二级电站网络交换机通过光纤级联。保留现地单元的一体化工控机，保留原有PLC，更换PLC的CPU及以太网上网模件，实现PLC直接上网，更换PLC的电源模块；增加现地网络设备，连接一体化工控机和PLC，保持原光纤以太网不变。
网络交换机及网络附件采用先进、成熟的产品。监控系统实现100M以太网，考虑到机房与中控室间距离较近，通讯环境好，直接采用屏蔽双绞线作为以太网通讯介质，而与LCU之间采用光缆连接。
3 系统功能
白水河水梯级电站计算机监控系统，是一套完备的水电厂实时控制系统，配备了完整的系统监控功能，能够迅速、准确、高效、及时地完成对电站的安全监视与控制。系统监视来自一级站和二级站的运行信息，采集和处理开关量、模拟量、脉冲量等数据；实现对全部机组开、停机操作，负荷调节，断路器的合、分操作等。其主要功能如下：
3.1 数据处理与采集
系统对电站主要设备的运行状态和运行参数自动定时进行采集，并作必要的预处理、计算，存于实时数据库，供计算机系统实现并用于画面显示、更新，控制调节，记录检索，统计报表，操作、管理指导和事故分析等。
数据采样周期满足系统性能参数要求。故障、事故报警信号随机优先传递，并显示故障、事故发生的时间，地点，性质及参数、说明。
为提高监控系统的实时性，减少数据传输量，实时数据采用不变不送加定时全送的方式，对模拟量无变化时不传送，当变化超过传送死区或数据品质有变化时传送；状态量有状态变位或数据品质有变化时才传送，同时当达到定时周期时进行全数据传送，更新监控系统实时数据库。
为适合现场运行情况，对所有采集的数据点均可通过人机联系设置扫查投入与退出、报警使能与禁止标志，对其参数限值可进行人工修改设置，并可用人工设定值取代采集值，以剔除坏点。
3.2 安全监视
计算机系统实时监视电站各类设备的运行状态和参数，当它们发生异常、运行状态发生变更或参数超越设定限值等时，计算机系统及时报告值班运行人员进行处理，同时进行实时记录，以便分析查验。
为方便报警记录信息查询，监控系统提供了灵活的历史数据查询手段，如过滤器功能，对各种报警历史数据进行分类、筛选形成报告。报告可打印。
3.3 控制操作
（1）运行人员指令控制方式
系统指令控制包括以下三种方式∶
1）远方控制方式：监控系统接受来自调度指令，实现对电厂的设备控制。
2）本地控制方式：监控系统接受由电站本地运行人员在操作员工作站上发出的操作命令，实现对电厂设备的控制。
3）现地控制单元控制方式：由运行人员在现地单元LCU的工作站上发出命令，实现对电厂设备的控制。对所有操作可自动顺序执行，也可单步人工选项控制执行。
（2）机组开、停机及机组发电操作
系统通过操作控制画面，由运行人员选择控制对象，系统自动推出菜单，然后进行开停机转换(空转、空载、发电)操作，系统提示运行人员确认。
（3）机组有功、无功调节
系统可以通过人机对话方式，接受由运行人员设置的有功功率或无功功率指令。监控系统能自动完成有功功率和无功功率调节。
（4）设备的投、切操作
运行人员可通过监控系统对断路器、隔离开关和其它辅助设备进行投切操作。
系统可设置操作控制画面，由运行人员选择控制对象，系统自动推出控制菜单，然后选择投、切操作，系统通过闭锁运算后提示运行人员确认。当运行人员确认后，系统能自动完成相应的投切操作。
4 改造效果
目前，白水河梯级水电站计算机监控系统设备已全部投入运行，系统运行稳定，各项性能指标均达到或超过了有关电力行业标准的规定要求，一级站、二级站已进入无人值守（少人值守）运行状态，实现了一级站对二级站的梯级控制功能。实践证明，改造效果良好，达到了预期的效果。
5 结语
白水河梯级水电站计算机监控系统改造，本着高标准、严要求的设计理念，采用先进、成熟的软件技术，将电站带入一个更加安全、稳定、可靠的运行环境，也为其他梯级电站计算机监控系统的实现提供了良好的参考和借鉴。
TP273+.5
B
1672-5387（2010）03-0047-02
2010-04-28
白莹（1981-），女，助理工程师，主要从事水电站自动化监控系统设计、研究工作。（E-mail：lynkobe@163.com）
