勐梅河二级电站计算机监控系统分析

苏振华

(云南保山电力股份有限公司施甸分公司，云南保山 678000)

1 概述

勐梅河二级电站位于云南省保山市龙陵县镇安镇境内，为怒江支流——勐梅河流域开发的二级电站，设计水头318m，引用流量6.1m3/s，属无调节的引水式电站。装机两台，容量为2×8MW，在系统中担任基荷运行。电站于2003年2月开工建设，2004年11月竣工，年均发电量8302万kW·h。

电站按“无人值班，少人值守”设计，其计算机监控系统是通过招标采购，由南瑞自控公司设计并成套供货。类型为SJ300水电站计算机监控系统的NT版EC2000系统。

2 系统结构和配置

整个系统采用开放式环境下全分布计算机监控系统。电站控制系统结构分电站控制级和现地单元控制级。

2.1 电站控制级

电站控制级由以下各部分组成:

(1)主机/操作员工作站:采用双机，互为冗余热备用，切换无扰动。它是全电站监控的主要人-机接口。其功能包括对整个电站计算机监控系统的数据库管理，在线和离线计算功能，各图表、曲线的生成，事故故障信号的分析处理等。同时，供运行值班人员使用，具有图形显示、全站运行监视和控制功能、发操作控制命令、作定值修改、设定与变更工作方式等功能。另外，其兼有工作站的功能，可供工程师维护系统和进行参数修改。

(2)通讯工作站:其主要完成与全站电子电能表、消防报警装置、前池闸门控制系统及龙陵调度系统的通讯。

(3)报表打印站:由一台操作人员工作站组成。

(4)事故顺序记录设备(SOE):为满足系统内事故顺序记录分辨率的要求，设置了SOE工作站，由GPS卫星时钟系统来进行同步对时。SOE输入接口分布于1、2号机组和开关站/公用设备的每一个现地控制单元中。

(5)不间断电源:电站控制级采用在线式UPS电源供电。

(6)时钟同步系统:为确保监控系统电站控制级的时钟信号和各现地控制级同步，电站控制级设置了GPS卫星时钟系统。

(7)网络设备:主计算机、通信服务器和各LCU通过10/100M网络交换机联结成快速以太网络，网络介质主要为光纤电缆，单网，网络速率为100Mbps，网络协议为TCP/IP。

2.2 现地单元控制级

现地单元控制级主要由机组现地控制单元LCU和开关站/公用设备LCU构成。为保证供电的可靠性，各LCU均采用交直流双供电方式。各现地控制单元均配有一个操作人员工作站作为现地控制单元的人-机接口。根据被管设备的布置特点，机组LCU布置在发机层，开关站/公用设备LCU布置在中控室。

由于勐梅河二级站的LCU是按对象配置的，各LCU之间相对独立的，某台LCU发生故障时不会影响到其他LCU的正常运行，并且与上位机系统也是相对独立的，上位机系统发生故障时，各LCU仍能独立地工作维持监控对象的安全运行，而当其与站位机系统恢复联系后又能自动地服从上位机系统的控制和管理。

3 监控系统功能

3.1 电站控制级与现地单元控制级的功能分配

监控系统由电站控制级和现地单元控制级组成，现地控制级有3台LCU，其分别执行对应于1、2号机组、开关站/公用设备等的实时监控。LCU既作为电站监控系统的现地控制层，向电站控制级上行发送采集的各种数据和事件信息，接受电站级的下行命令对设备进行监控，又能脱离电站级独立工作。因此在系统总体功能分配上，数据采集和控制操作的主要功能均由LCU完成。

3.2 现地单元控制级的功能

(1)数据采集与处理。LCU通过数据采集与处理功能对电站的主辅设备的运行状态、运行参数及测量值进行实时采集、工程量化，存入实时数据库，作为系统实时监视、告警、控制、制表、计算和处理的依据。

(2)安全运行监视。对电站主要设备运行状态和运行参数进行巡回检测、越限报警、趋势分析、事故追忆和显示记录。

(3)控制和调节。LCU接受现地或来自上位机的命令，完成以下操作:机组LCU包括机组的开、停机操作，机组各工况的转换操作，有功、无功负荷的增、减;开关站/公用设备LCU包括断路器、厂用电和辅助设备的操作。

(4)事故停机处理。一是由LCU的I/O模件直接对采集到的事故信息进行响应和处理，执行事故停机流程;二是在机组LCU柜和开关站/公用LCU柜上均设置紧急停机按钮，按钮设多对接点，一方面接至LCU的PLC作为事故量来启动事故停机流程，另一方面通过硬布线直接由紧急停机按钮作用于紧急停机电磁阀和机组出口开关跳闸回路。

(5)数据通信。LCU的通信包括两部分:一是作为监控系统以太网络中的节点与站控级进行通信，向上位机发送数据采集和事件信息，并接受其下行的控制命令;二是作为现地单元控制实现和微机励磁、调速、保护、智能采集装置等设备的通信。

3.3 电站控制级的功能

(1)数据采集和处理。从各个LCU采集电站各主辅设备的实时数据，按收到的数据进行数据库刷新、报警登录。根据各LCU上送的事件，依据时间顺序记入相应的一览表。

(2)安全监视及事件报警。①运行实时监视。运行人员通过操作人员工作站对电站各主设备及辅助设备、公用设备的运行状态和运行参数进行实时监视;②事故顺序记录。当电站发生事故时，监控系统立即响应启动语音报警，推出相关画面，并按事故发生的先后顺序记录;③故障及状态显示记录。监控系统定时扫查各故障及状态信号，一旦发生状变将予以记录并显示故障状变名称及其发生时间;④事故追忆。电站发生事故时，监控系统根据设定的事故追忆点，按采样周期对事故前和事故后一段时间内的数值进行记录，形成事故追忆记录。

(3)监控系统异常监视。监控系统能自动显示节点计算机的工作状态，如主/从机故障等。其中故障指网络通讯中断、主要功能丧失等情况。监控系统能显示出网络的拓扑图，并用颜色标明网络正常或故障。

(4)控制操作。①控制方式。控制方式主要分为电站中控和设备现地共两级，优先顺序从下至上，进行控制方式切换。平时监控系统的控制方式主要使用前一级，设备现地仅用于调试和应急处理;②控制与调节。电站监控系统能根据远方及当地的控制命令，按预定的步骤，对电站设备进行控制及调节，包括机组状态转换;机组有功功率、无功功率调节;断路器分、合操作;辅助设备及公用设备的启、停操作;闸门的启、闭操作等。机组的有功和无功功率给定可以由运行值班人员在中控室输入，系统将对该给定值的合法性进行检查，在调节过程中按功率给定值与测定值的偏差进行PID运算。按计算结果向调速器或励磁调节器发出负荷或调节命令。

(5)统计记录及生产管理。系统在实时采集电站各设备的运行参数和工况的基础上进一步完成统计制表等一系列运行管理工作，使运行人员不必再进行手工抄表，电站发电运行记录、主要电气设备动作及运行记录、操作记录、事故及故障统计记录、运行日志及报表打印、参数越复限统计等一系列技术管理工作自动进行。

4 结语

勐梅河二级电站计算机监控系统于2003年7月完成招标，2004年9月监控系统设备投入调试，2004年10月，监控系统投入主设备(2#机现地控制单元除外)随1#机组同步投入运行，2004年11月2#机组投入运行，电站机组建成发电。从9年多的运行情况看，计算机监控系统与主设备之间的接口较好，设备本身的可靠性较高，监控系统的结构和配置合理，人机接口功能强，操作控制简洁、方便、灵活，具备监视控制和自动化基本功，能实时、准确、有效地完成对电站被控对象的安全监控，可以满足电站生产运行需要。