西藏金河瓦托水电站计算机监控系统配置

李洪宇

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林省长春市 130000）

0 引言

西藏金河瓦托水电站是以发电为主的中型水电站，为坝后式厂房，电站装设3台混流式水轮发电机组，其中两台大机单机容量为21MW，小机单机容量为8MW，小机兼顾生态流量，总装机容量为50MW。1号机组与1号主变压器采用一机一变单元接线；2号机组、3号机组与2号主变压器采用二机一变接线，以220kV一级电压等级接入系统，出线2回，本期1回接入澜沧江220kV变电站，远期预留一回至勒珠水电站。电站按“少人值守”（无人值班）原则设计，为达到电站的高可靠性运行要求，提高电站的自动化监控水平，降低劳动生产强度，采用计算机监控对全厂生产进行监视控制，也为以后实现流域梯级控制奠定扎实的基础。

1 网络的选择

由于本工程机组较少，故采用100Mb/s双星型网络，星型网络采用高速交换机，控制简单、故障诊断和隔离容易、信道利用率高，还可防止网络通道的中断引起现地层控制的中断。电站控制层与现地控制层采用多模光纤；中控室、计算机室设备通过站控层交换机，采用双绞线，实现站控层设备间的连接通信。

2 系统配置选择

电站级监控设备2台上位机、2台系统数据服务器、2台调度通信工作站、2台站控层交换机采用双机热备用工作方式，保证监控不会出现中断，提高电站运行的可靠性。1套时钟装置[3]，1台厂内通信工作站和1台工程师工作站。

计算机监控系统供电配置两组冗余的、互为备用的不间断电源（UPS）[4]，不间断电源不单独配置蓄电池，直流电源输入取自全厂蓄电池，交流输入取自一次厂用交流电源，正常情况下不间断电源由厂用交流电源供电，交流电源消失时，由全厂蓄电池供给逆变器，当两台不间断电源的整流和逆变部分都发生故障但交流电源完好时，交流电源经过旁路开关直接供给负荷。不间断电源采用并联冗余方式，即两组相同的不间断电源都能单独供给全部负荷，正常运行时，两组不间断电源并联供电，当一组不间断电源故障时，另一组不间断电源向全部负荷供电。

现地控制单元[5]共设6个，LCU1～3为机组现地控制单元，LCU4为厂用、公用现地控制单元，LCU5为220kV GIS系统现地控制单元，LCU6为大坝现地控制单元。220kV GIS系统现地控制单元（LCU5）可编程CPU模块采用双重化冗余配置，其他现地控制单元仅采用单套配置，CPU模块配置双通信口。

全厂计算机监控系统设备均由南瑞水电提供，详细系统配置图参见图1。

3 现地级控制单元选择配置

3.1 机组现地控制单元

机组现地控制单元为LCU1～3，均配置1面15寸液晶触摸屏、2台交换机、1个通信管理模块、1台交流采样装置[6]、1台温度巡检装置、机组可编程及水力机械事故保护可编程等组成。

可编程采用MB80，包括2块32点SOE量输入模块（MB80 IIM214E），共计64点；8块32点开关量输入模块（MB80 DIM214E），共计256点；3块32点开关量输出模块（MB80 DOM214E），共计96点；2块16通道的模拟量输入模块（MB80 AIM214E），共计32点；1块4通道模拟量输出模块（MB80 AOM214E）。

水力机械事故保护可编程采用MB40，包括2块32点开关量输入模块（MB40 DIM214E），共计64点；1块32点开关量输出模块（MB40 DOM214E）。

机组可编程和水力机械事故保护可编程通过以太网接入交换机，实现与计算机监控系统的通信。

机组电气故障、电气事故、机械故障、机械事故信号均接入机组可编程，执行电气事故和机械事故的停机流程。重要的水力机械事故信号接入水力机械事故保护可编程，执行水力机械事故停机流程。当发生重要的水机事故或现地控制单元冗余系统全部故障或工作电源全部失去时，水力机械事故停机可编程执行完整的停机过程控制。水力机械事故停机的可编程控制器电源与现地控制单元的相独立，其输入信号也与现地控制单元的相独立，事故停机的可编程控制器的功能简单，仅在过速、轴承瓦温过高、事故低油压、按下事故停机按钮、关闭进水阀按钮等情况下启动[7]。

机组调速器、励磁、油压装置、状态监测、测速装置、保护装置通过RS485[8]网络，接入通信管理模块，实现与计算机监控系统的通信。

图1 瓦托水电站全厂计算机监控系统结构图Figure 1 Computer monitoring system of watuo hydropower station

3.2 厂用及公用现地控制单元

厂用及公用现地控制单元为LCU4，配置1面15寸液晶触摸屏、2台交换机、1个通信管理模块、4台交流采样装置及可编程等组成。

可编程采用MB80，包括2块32点SOE量输入模块（MB80 IIM214E），共计64点；8块32点开关量输入模块（MB80 DIM214E），共计256点；3块32点开关量输出模块（MB80 DOM214E），共计96点；2块16通道的模拟量输入模块（MB80 AIM214E），共计32点。

可编程通过以太网接口接入交换机，实现与计算机监控系统的通信。

厂房渗漏排水泵控制系统、厂房检修排水泵控制系统、制动空压机控制系统、检修空压机控制系统、消防水泵控制系统和直流系统通过RS485网络，接入通信管理模块，实现与计算机监控系统的通信。

厂用变压器保护装置均安装在各自的高压开关柜内，通过厂用变保护专用网络交换机接入厂用及公用现地控制单元，实现与计算机监控系统的通信。

3.3 220kV GIS系统现地控制单元

220kV GIS系统现地控制单元为LCU5，配置1面15寸液晶触摸屏、2台交换机、1个通信管理模块、6台交流采样装置及可编程等组成。

可编程采用MB80，包括3块32点SOE量输入模块（MB80 IIM214E），共计96点；10块32点开关量输入模块（MB80 DIM214E），共计320点；2块32点开关量输出模块（MB80 DOM214E），共计64点；1块16通道的模拟量输入模块（MB80 AIM214E）。

可编程通过以太网接口接入交换机，实现与计算机监控系统的通信。

GIS在线监测系统、主变压器在线监测系统、母线保护装置、主变压器保护装置、线路保护装置和故障录波通过RS485网络，接入通信管理模块，实现与计算机监控系统的通信。

3.4 大坝现地控制单元

大坝现地控制单元为LCU6，配置1面15寸液晶触摸屏、2台交换机、1个通信管理模块及可编程等组成。

可编程采用MB80，包括1块32点SOE量输入模块（MB80 IIM214E），共计32点；6块32点开关量输入模块（MB80 DIM214E），共计196点；2块32点开关量输出模块（MB80 DOM214E），共计64点；1块16通道的模拟量输入模块（MB80 AIM214E）。

可编程通过以太网接口接入交换机，实现与计算机监控系统的通信。

大坝廊道排水泵控制系统通过RS485网络，接入通信管理模块，实现与计算机监控系统的通信。

4 系统功能

4.1 调度级功能

瓦托水电站受西藏区调或昌都地调调度。电站监控系统通过调度通信工作站向西藏区调或昌都地调EMS系统发送上行遥测、遥信量，接收西藏区调或昌都地调EMS系统下行的遥控、遥调量，直接控制机组或经电站计算机监控系统电站控制级控制和调节整个电厂；另外，通过调度通信工作站与调度中心的数据通信网进行批量数据信息交换，按调度要求将数据上送调度中心。

4.2 电站控制级功能

瓦托水电站计算机监控系统能够迅速、准确、有效地完成对本电站被控对象的安全监控。电站控制级具有数据采集与处理、实时控制和调节、参数设定、监视、记录、报表、运行参数计算、通信控制、系统诊断、系统仿真、软件开发和画面生成、系统扩充（包括硬件、软件）、运行管理和操作指导等功能。通过大屏幕、操作员工作站、语音/电话报警设备、工业电视等设备，丰富了人机接口功能。

4.3 现地控制级功能

4.3.1 机组现地控制单元（LCU1~3）功能

能够对数据进行采集和处理；在液晶触摸屏上实时显示与安全监视，并具备控制与调节功能；通过计算机监控网络实现数据通信；具有自诊断功能。

4.3.2 其他现地控制单元（LCU4~6）功能

对数据进行采集和处理；在液晶触摸屏上实时显示与安全监视；通过计算机网络保障数据通信；并能实现自诊断功能。

5 结束语

瓦托水电站计算机监控系统，具有对监控对象进行监控、数据采集与处理、运行计算和数据交换、操作培训等多方面功能，同时能够接收调度指令，并将所需数据传送到调度，对整个电站进行有效的监控，全面提高其自动化运行水平和管理水平，提高劳动生产率和经济效益，促进节能增发，也有助于提高提高电网的自动化运行水平和经济运行水平。