南瑞NC2000计算机监控系统在马迹塘水电厂弧门监控改造中的应用

司生产的 1769－L32E 系列。LCU 主要完成对被监控设备的就地数 上的 CRT、标准键盘和鼠标对监控对象进行控制，方式以集中控制
据的采集及监控功能，其设计可保证当它与主控级系统脱离后仍 为主，2 种方式之间有严格的闭锁措施，只能在现地切换。
然能在现地实现对有关设备的监视和控制功能，当其与主控级恢
和现地控制单元级 2 部分，主控层主网采用单星型以太网结构，设 有的操作功能控制都可通过鼠标来实现。操作站也是工程师维护
置星型以太网交换机，网络传输速率为 10／100 M 自适应式，通讯 工作站，用于系统维护和管理人员进行定值的修改，增加或修改数
协议采用 TCP／IP 协议，传输介质为光纤及双绞线，符合技术发展 据库、画面和报表，检索历史记录，诊断系统故障，并可做一定的软
2.1 监控系统网络结构
台，是完全集成化的高性能工控计算机。2 台服务器互为热备用，
马迹塘水电厂新的弧门监控系统采用基于 Linux／Windows 操 任何 1 台服务器故障，系统仍能安全可靠地运行。该服务器功能包
作系统的南瑞集团公司 NC2000 监控系统。经过改造后的弧门监 括对整个弧门计算机监控系统的管理，对闸门的状态信号、设备运
NC0104 7#／8#闸门LCU
NC0201
NC0202
NC0203
NC0204
9#／10#闸门LCU 11#／12#闸门LCU 13#／14#闸门LCU 15#／16#闸门LCU
NC0301 17#／18#闸门LCU
NC0302
NC0303
NC0304
19#闸门LCU 20#／21#闸门LCU 22#／23#闸门LCU
18 孔为浅孔二区，19 至 23 孔为深孔区。
个系统的复杂性降低，可靠性大为提高，以完成实时监控和操作功
1 改造必要性
改造前，马迹塘水电厂对弧门的操作采用 2 种控制方式：中控
室远方集中控制和现地控制。所有弧门都具备现地控制功能，通过
现地控制屏手动操作起升电机，用钢丝绳连接弧门的升降。由于设
备老化、PLC 的通讯模块损坏及 PLC 程序加密，部分接触器和断路器老化 迹象严重，开度传感器显示弧门开度
控系统按“无人值班”（少人值守）原则进行设计和配置，并按照无 行信号进行数据采集、存储、传输、检索等处理，并按照操作流程控
人值班的原则预留接口和平台，系统采用全开放、分布式模块化冗 制现地控制站的输出。通过显示终端显示如下信息：运行、故障状
余结构，整个系统以“分层管理、集中控制”为原则组成弧门主控级 态信号，闸门开度模拟图，动态运行参数表和静态显示报表等。所
NC5003
NC4001 NC4002 NC4003 NC4004
100 M以太网 交换机2
NC5001 NC5002
NC5004
交换机3
为满足机组最佳工作水头，保证发电 效益最大化，在丰水期上游库水位主
NC0101
NC0102
1#／2#闸门LCU 3#／4#闸门LCU
NC0103 5#／6#闸门LCU
工控机1
Nematron AE－4UM
22''TFT
交换机4
光纤转换器1 光纤转换器2
FC5001
不准确。屏柜由于是非不锈钢材料， 且运行环境恶劣，经多年风吹雨打， 已锈蚀斑斑，存在雨水进水隐患。深 孔弧门集控系统与浅孔二区弧门集 控系统是两套独立监控系统，不能统 一操作，浅孔一区仅设为现地控制。
交换机1
控系统软件［Ｊ］．水电自动化与大坝监测，２００２，２６（５）
通信、历史数据库、系统自诊断与冗余切换、软件开发与维护、操作
培训、远程诊断和维护等。监控系统工作方式分为控制和调节 2 类。 控制方式包括计算机监控系统上位机控制方式、现地 LCU 控制方
马迹塘水电厂位于资水干流中游、桃江县境内，于 1976 年动 处理；处理速度快、工作效率高；各工作站 ／ 服务器在系统中处于平
工兴建，1983 年投产发电，是我国第一座低水头贯流式机组水电 等地位，系统以后扩充时不引起原系统大的变化，并为整个系统不
厂。马迹塘水电厂共 23 孔弧门，其中 1 至 10 孔为浅孔一区，11 至 断完善创造条件；在系统中，各工作站的故障只涉及局部功能，使整
外的 3 高 1 低、2 高 1 低、1 高 1 低、2 低、1 低等多种运行方式，可 根据凝汽器用水量的需求更加灵活地调整。循环水泵改变转速前 后性能对比如表 1 所示。从流量和扬程参数来看，满足循环水系统 的运行要求，但是所消耗的电能却明显降低了。
表 1 循环水泵 88LKXA－20.3 改变转速前后性能对比
2 监控系统网络结构、硬件配置及功能
图 1 监控系统结构图
2.2 弧门监控系统硬件配置 为提高弧门主控级即上位机系统的性能，上位机选用服务器
的配置方式，服务器采用了磁盘阵列技术，大大提高了系统的可靠 性，增大了系统容量和实现自动容错功能。设置 2 套美国 Nematron 公司生产的 AE－4UM 工控机服务器为主机／操作员工作 站，AE－4UM 系列产品是美国 Nematron 推出专门针对恶劣环境的 机架式工业控制计算机，支持各种级别的 CPU 和多种扩展槽选 项，适合应用于现代化工业现场的监控与管理。该产品使用 Intel 的最新双核处理器，为用户提供足以运行应用程序的强大系统平
操作越多，这给操作人员带来安全威 胁。同时弧门值班室距最远的弧门有 200 多 m，如遇突发事故（如突然机组全部停机）则难以保证及时开 启弧门弃水，水漫弧门会造成溢水对弧门的水击，引起弧门损坏变 形从而关闭不严。
随着上级主管部门对水电厂实现“无人值班”（少人值守）要求 的推进，我厂需完善弧门操作集控系统，并将所有弧门接入集中控 制单元，实现远程控制功能，故于 2011 年 1 月份开始对弧门监控 系统进行全面改造。
储好的录音信号播放告警信号，再通过中控室增设的扩音设备将 与水情系统通讯，作为子站与公司梯调中心通讯，上送弧门开度信
语音告警传至弧门顶原有的高音喇叭，提醒上、下游船只远离禁 号，然后由水情系统根据开度自动计算泄洪流量。同时预留了通讯
区。该扩音功放具有编程播放、MP3 录音、自动触发等功能。监控 控制功能，留待以后需要时在梯调中心进行远方控制。
A4喷墨打印机 Canon 3680
A4喷墨打印机 Canon 3680
工控机2
Nematron AE－4UM
22''TFT
能。现地 LCU 装置采用南瑞自制的 NT600 LCU 装置，配置 4 台以 太网交换机，2 个光纤收发器、网络线、电 ／ 光缆等，计算机监控系统 主交换机是由中国 3COM 生产的 3C16470 型百兆以太网交换机， 交换机具有 16 个 10／100 M 电口，网络标准为 IEEE 802.3，网络速 率为 100 Mbps，网络协议采用 TCP／IP。系统结构如图 1 所示。
3 结语
自 NC2000 计算机监控系统应用于马迹塘水电厂弧门监控改 造以来，运行稳定、可靠性高、界面友好、操作和维护方便，大大降 低了运行和水工人员工作强度，提高了维护人员工作效率，达到了 改造目标。本次弧门监控系统的成功改造，为其他同类型水电厂的 弧门监控系统构建提供了一定技术借鉴，具有较好的推广价值。
项目
流量 扬程 功率
转速
16 极（转速 372 r／min） 18 极（转速 333 r／min）
44 280 m3／h
35 136 m3／h
15.5 m
15.46 m
3 000 kW
2 112.3 kW
1 循环泵电机双速改造调研情况
2 循环泵电机双速改造方案的确定
经水泵厂家确认，电机改双速运行水泵亦可正常工作。改造 前，循环水泵只有 4 种运行方式，水量调节范围有限；而若将其中 2 台（每机组各改 1 台）改为双速电机，就有除原有的 4 种方式以
画面上设置相应的功能按钮栏，可手动播放。 弧门开度仪采用上海精浦公司生产的 GP1312RL／XH001T4V0SSI
位置控制仪，配以德国海德汉公司原装进口 ROQ425 绝对值旋转编 码器。根据我厂实际需要，在弧门控制逻辑电气回路里远方控制时 受开度仪电气限位和机械限位限制；现地控制时则可不受开度仪电 气限位限制，但受机械限位限制，从而确保洪水时期弧门安全。 2.3 弧门监控系统主要实现功能
设备管理与改造◆Shebeiguanli yu Gaizao
南瑞 NC2000 计算机监控系统在马迹塘水电厂 弧门监控改造中的应用
谢成
（五凌电力有限公司马迹塘水电厂，湖南 益阳 413400） 摘 要：阐述了马迹塘水电厂弧门监控改造的必要性，介绍了南瑞 NC2000 计算机监控系统在此次改造中应用的详细情况，包括系统结构、 硬件配置及该系统实现的主要功能。 关键词：南瑞 NC2000；水电厂弧门；计算机监控；应用
要靠弧门调节，使弧门的操作频率相 AB
AB
AB
AB
PLC
PLC
PLC
PLC
当高。现地控制原设计为露天操作， 开度仪
开度仪
开度仪
开度仪
AB PLC
开度仪
AB PLC
开度仪
AB PLC
开度仪
AB PLC
开度仪AB PLC开度仪AB PLC开度仪
AB PLC
开度仪
AB PLC
开度仪
而越是大风、暴雨、雷电等恶劣气候
经过广泛调研和专家们综合分析并计算各方案的电角度和磁 角度，针对具体情况，太电电机适合采用 16／18 极的改造方案，18 极方式运行时采用角形接线，即将 2×630 MW 超临界机组的 7B、
LCU 共 12 套，分别是 12 套现地控制 PLC，均选用美国 AB 公 现地 LCU 控制与主控层控制的切换。实时控制操作员通过操作台
神华国华太仓发电有限公司 2×630 MW 超临界机组配置 4 台 88LKXA－20.3 循环水泵，流量：44 280 m3／h；扬程：15.5 m；转速： 372 r／min； 汽 蚀 余 量 ：9.8 m； 轴 功 率 ：2 124 kW。 电 机 型 号 ： YL3000－16／2150；功率：3 000 kW；电压：6 kV；电流：377 A；转速： 372 r／min；防护等级：IP44；绝缘等级：F。以上 4 台循环水泵均为定 速运行方式，容量均按照最大供水量选择。机组凝汽器需要的循环 水量与进水温度有着直接关系，一般通过改变运行泵的台数来改 变循环水的流量。实际上，循环水泵绝大部分时候都处于所需水量 小于设计供水量的工况，而电机却在额定电压下按照额定转速运 行，造成了较大的电能浪费。通过调研，改变电机转速，降低厂用电 率可以达到节能降耗的目的。
为方便水工人员进行各种统计，需有弧门开度统计日报表，弧
复联系后又能自动地服从主控级系统的控制和管理。监控系统配 门启闭次数统计日报表、月度报表、季度报表和年度报表。闸门监
置 2 台 A4 黑白喷墨打印机，打印机挂接在网络上，均设置为网络 控系统 NC2000 通过 104 规约与机组监控 EC2000 对接，NC2000
趋势。以局域网为核心，实现各服务器、工作站功能分担，数据分散 件维护工作。
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Shebeiguanli yu Gaizao◆设备管理与改造
循环泵电机双速节能改造分析
刘海青
（神华国华太仓发电有限公司，江苏 苏州 215433） 摘 要：详细介绍了循环泵电机双速改造的基本原理，并以国华太仓电厂循环泵电机双速改造为例，说明了循环泵电机双速改造在节能降 耗中取得的良好效果。同时，对循环泵电机双速改造过程中出现的问题以及注意事项进行了分析。循环泵电机双速改造对降低厂用电率具有重 要的实际意义和广泛的应用价值。 关键词：循环泵电机；双速节能；改造
共享。根据马迹塘水电厂的使用经验，打印方式以召唤打印为主， 作为子站把数据送到 EC2000，通讯数据包括开关量及弧门开度。
定时打印为辅。
EC2000 具有操作弧门的功能：提门、落门、停门、目标开度，
采用上位机触发方式，由 PLC 开出信号至功放，调用预先存 NC2000 系统仍作为主要操作员站用。弧门监控系统提供通讯接口
该弧门计算机监控系统能实时、准确、有效地完成对弧门的监 控和操作。其主要功能如下：闸门开度信号测值数据采集和处理、监 控动力电源及控制电源状态、控制与调节、故障报警及记录、事故追 忆和相关量记录、运行操作指导、统计记录、人机接口及操作、数据
［参考文献］ ［１］ 朱辰，施冲，等．基于分布式对象技术的 ＮＣ２０００ 水电厂计算机监