浅谈尼那电厂计算机监控系统改造必要性

涂建青

引言：尼那電厂位于青海省贵德县黄河干流上，坝高48.7m，坝长603m。水库正常蓄水位2235.5m，为日调节水库。河床式电站，在面厂房安装有4台贯流式发电机组，单机容量40MW，电站总装机容量160MW。随着近年来水电厂计算机监控系统的广泛应用，计算机监控系统功能日趋成熟，采用的软件、硬件迅猛发展。

一、原监控系统运行情况

原监控系统投运以来，设备经过近10多年的运行，已进入故障频发期，同时由于计算机产品更新换代较快以及兼容性问题，导致备品备件难以购买。存在以下问题：（1）通信机经常发生通信中断故障；（2）与中调数据通信经常发生中断；（3）上下位机及公用LCU通信经常中断；（4）LCU主备切换后不能正常工作；（5）下位机程序经常发生死机现象，运行人员无法操作；（6）通信装置故障频繁，不能及时采集实时数据（7）对外通信扩展不方便，许多外部设备的信息无法采集到PLC中。整个系统的开放性和扩展性不强。系统的保护、励磁、调速器、辅机控制系统与监控系统的连接通过硬件信号回路，没有提供标准的通信口和通信协议。（8）随着外部控制设备的更新改造，所需测控点数增加，原有配置已无法满足要求。（9）AGC/AVC响应速度慢，不能满足调度要求。（10）当地显示界面即一体化工控机故障率比较高。（11）设备和自动化元器件老化、过时。

二、监控系统设计原则

2.1全厂综合自动化本着技术先进、安全可靠、经济实用的原则，按计算机监控系统为主的指导思想进行总体设计和系统配置。系统投运后可满足“无人值班”（少人值守）的要求。

2.2系统采用先进、成熟的全分布式开放系统。软硬件安全可靠，能在水电厂环境下长期连续安全运行。

2.3计算机监控系统高度可靠，各项技术性能指标满足部颁DL/T578-95《水电厂计算机监控系统基本技术条件》的要求，并且与计算机技术当前的发展水平相适应。

2.4系统配置和设备造型符合计算机技术发展迅速的特点，既便于功能和硬件设备的扩充。

2.5软件采用模块化、结构化的设计，使监控系统更适应功能的增加和规模的扩充。

2.6人机接口功能强，操作方便，显示的画面和打印的文件清晰醒目。

2.7系统具有与青海省调计算机系统进行数据通讯的功能，实现调度四遥功能和AGC/AVC功能。

2.8系统具有与微机励磁、微机调速和微机保护管理机等智能装置的通信功能。

2.9实时性好，抗干扰能力强。

三、系统结构及特点

3.1系统结构

监控系统可分为主控级和现地单元级。主控级设有2个主计算机兼操作员工作站、1个工程师工作站和2个远动工作站、1台厂内通信工作站、1台打印机及历史数据服务器、1台语音报警计算机，以及配套的外围设备。主控级除完成电厂的监视控制外，还可实现与电力调度系统、模拟屏等的通信，是整个电厂的控制核心。

1.主控级计算机兼操作员工作站

主控计算机兼操作员工作站包括对整个电站计算机监控系统的管理，AGC、AVC计算和处理，数据库管理，综合计算功能，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和值长使用，具有图形显示、全厂运行监视和控制功能、发操作控制命令、设定与变更工作方式等功能。

2.工程师工作站

工程师工作站用于修改定值，增加和修改数据库、画面和报表，并可作一定的软件开发及维护工作。工程师工作站还可以进行运行人员和操作及维护等培训工作。

3.远动工作站

系统共配置2套远动工作站，相互冗余热备，负责与省调度远动通信，每套远动工作站均为两个通信接口，分别对应光纤通道与载波通道，当光纤通道发生故障时，远动工作站能自动切换至载波通道。每套远动工作站提供8个异步串行通讯口，并配置2个调制解调器。

4.厂内通信工作站

系统配置1套厂内通信工作站，完成与厂内其它系统如水情测报、MIS系统智能模拟屏等的通信工作，厂内通信工作站同时提供8个异步串行通讯口。

5.打印机及历史数据服务器

系统配置1套打印及历史数据服务器，用以对电厂级各打印机的管理及历史数据库的管理。

6.语音报警工作站

系统配置1套语音报警工作站，用于当监控对象发生事故或故障时，发出报警音响，语音报警和显示信息，并能自动起动自动呼叫系统，向远方责任人员发出信号等。

7.网络

所有计算机及PLC都 按IEEE802.3 Ethernet 标准联成冗余网络，网络设备采用高档CISCO 100M光纤网络交换机。每个网络节点的通讯传输速率均为100Mbps，介质为光纤。

8.时钟同步系统

采用GPS卫星时钟系统对监控系统的主控级计算机和现地控制单元（LCU）进行时钟同步。

9.语音系统

采用两个扬声器组成的语音辅助事故报警器，接收语音报警工作站多媒体语音源的驱动，将系统发生的事故等信号通过预先录制的普通话播放出来。

10.外围设备

系统各工作站均配置一套光刻录机，供备份数据信息等。

11.LCU

LCU共6套，包括：机组LCU4套，开关站LCU1套，公用LCU1套。厂用电及控制电源单独设备一套PLC，以现场总线方式挂在公用LCU上，LCU主要完成对各生对象的数据采集及监控功能，其设计能保证当它与上位机系统脱离后仍能在当地实现对有关设备的监视和控制功能。

3.2系统特点

1、采用全分布式开放系统结构，主控计算机、操作员工作站、工程师工作站等都使用符合开放系统国际标准的UNIX操作系统，网络软件为TCP/IP、工作站图形系统符合X-Window标准。上述各计算机及LCU-CPU或PLC都可直接接入网络，获得高速通讯和共享资源的能力。

2、网络上接入的每一设备都具有自己特定的功能，实现功能的分布。既保证了某一设备故障只影响局部功能，又利于今后功能的扩充和分批投运。

3、系统先进、可靠。冗余化的设计和开放式系统结构，使系统既可靠实用、又便于扩充，整个系统性能价格比高。

4、LCU采用高档PLC模件，使系统的可靠性和可维护性大大提高。

5、监控系统配有远程诊断的功能

四、系统功能

4.1数据采集和处理

1、模拟量的采集与处理

模拟量分为电气模拟量、非电气模拟量及温度量。

2、开关量的采集

开关采集包括事件顺序记录（SOE）型开关量和普通型开关量两种。

3、脉冲量采集与处理

脉冲量主要指来自脉冲电度表的有功电度及无功电度等，即时采集。

4、数字量采集与处理

数字量信号主要指水位等BCD码输入量。采用多点开关量并行采集，然后转换为相应模拟量数值。

5、测点数值及状态的人工设定

4.2安全监视及事件报警

1、全厂运行实时监视。2、参数越限报警记录。3、事故顺序记录。4、故障及状变显示记录。5、事故记忆。6、温度检测。7、语音报警。

4.3电厂运行指导

1、开、停机过程监视。2、电站一次设备操作指导。3、厂用电系统操作指导。4、事故和故障处理指导。

五、结束语

从总体上来说，监控系统的稳定运行，极大的方便了运行值班人员操作维护。监控系统的升级改造以及功能不断完善，将对尼那水电厂下一步运行值班方式改革，实现少人值班（无人值守）有很大的促进作用。

（作者单位：中国水利水电第四工程局有限公司）