浅谈公伯峡水电厂计算机监控系统

浅谈公伯峡水电厂计算机监控系统
公伯峡水电厂计算机监控系统采用中国水利水电科学研究院自动化所研制开发的H9000 V3.0系统，该系统自2004年9月投产以来，系统运行稳定，为电站的安全生产做出了重要贡献，并为电站进一步提高设备安全运行及自动化水平，实现“无人值班”（少人值守）奠定了重要基础。

文章从H9000系统在电站的实际应用出发，介绍了系统结构、特点、配置以及功能实现。

标签：公伯峡水电厂；计算机监控系统；H9000 V3.0系统
1 引言
近年来，为了合理的利用我国有效的水资源，各地的水电站相继的建成，水电站的建设规模的不断扩大，有效的缓解了我国电力紧张的局面，同时也保证了水电站辖区内的农田灌溉用水和生产用水的需求。

黄河所流过的区域，人们利用黄河水不仅保证了农业生产的需要，同时黄河所流经的区域内也是水电站建设的最有利位置。

公伯峡水电站就是在黄河干流在青海省化隆、循化两县交界处汇集时所建成的以发电和灌溉供水需求为主的水电站，此水电站按无人值班方式进行的设计，并装设了H9000 V3.0计算机监控系统，已成为西北电网调峰、调频和事故备用主力电站。

本站计算机监控系统采用全计算机控制的分层分布开放式结构，由按功能分布的主控层及按对象分布的现地单元（LCU）层组成。

2 系统功能
2.1 主控层功能
主控层从LCU 实时采集反映全厂主要设备运行状态和参数的各类数据，如通信量、模拟量、扫查量和中断开关量等，并对全厂主要设备进行集中监控管理，主要包括设备调节控制、工况转换及参数设置等操作、防误操作输出闭锁、报警记录及历史查询、温度趋势报警与分析、事故语音报警、系统数据库管理等功能，实现自动发电控制（AGC）等高级应用，并与西北网调、青海省调以及黄河公司梯调进行通信，提供反映设备实时状态的遥信、遥测数据和接收西北网调下发的遥调、遥控命令。

2.2 现地控制单元层功能
LCU作为监控系统的底层控制设备，主要是完成各类数据的采集与预处理，随机响应主控级的召唤，向主控级发送采集的数据和各类报警信息，同时接受主控级的控制命令，进行有效性检查并核对后执行。

而当主控级设备出现故障或退出运行时，LCU仍能正常运行和就地实现对设备的基本监控功能，如数据采集、处理；设备调节控制、工况转换等操作；事件顺序记录；硬件自诊断等。

3 系统配置
3.1 主控层配置
厂级中心计算机：采用SUNBlade200064位主机2台，主频900MHz，使用Unix（Solaris8）操作系统，两主机互为热备，完成对整个电站监控系统的管理，AGC计算处理，数据库管理，故障信号分析处理等。

正常时，一台为主机，完成监视控制任务，同时还有一台备用机器，此机器也可完成正常的监视任务，同时在主机出现故障退出时，此台主机可升为主站，完成主站的监控任务。

操作员站：采用SUNBlade200064位主机2台，两站互为热备，完成对电站的运行监视和闭环控制。

主站从LCU实时采集反映全厂主要设备运行状态和参数的各类数据，并广播发送至上位机所有站点，运行AGC后台程序，同时作为人机接口，供运行人员对全厂主要设备进行集中监控，备用站只进行监视。

工程师工作站：用于系统开发、编辑和修改、检索历史记录、系统故障诊断及培训等。

通讯服务器：采用HP ProLiant DL380 G7 2台，配有1个8串口及双以太网卡。

两台服务器分别用于完成与上级调度，梯级调度系统及厂内各机组保护的通信。

历史数据服务器：用于历史数据的存储及备份，并为MIS系统提供数据。

GPS装置及对时系统：BSS-3型GPS时钟系统两套，用于完成监控系统各层设备间的对时。

与调度层对时采用串行口，与现地层对时则采用脉冲编码对时。

网络设备：Cisco交换机2台，每台交换机分别通过超五类屏蔽双绞线与上位机各站的双网卡相连，通过光纤与LCU双NOE以太网模块相连，构成双冗余100Mbps星型以太网。

3.2 现地控制单元层配置
现地控制单元层全部8套LCU均采用施耐德Quantum系列PLC ，能在13-48ms内完成主从机无扰动切换，所有模板均支持带电插拔，分别还配置了智能液晶触摸屏、自/手准同期装置、交流采样装置、电压、电流变送器等设备。

Quantum PLC采用双CPU加触摸屏直接上网的方式，使用CHS实现双机光纤互联，NOE上双以太网，采用远程I/O扩展模式，全部I/O测点和控制输出插箱均由CRP、CRA 和同轴电缆组成的双冗余远程I/O网连接，双CPU还通过MB+网与交流采样装置及各外部设备，如调速器、技术供水装置、高低压气机等设备通信。

3.3 网络总体结构及安全分区
电站调度数据网属于子系统，由公司集控中心主站端及西北网调主站端组成，网络采用快速交换式以太网结构，双网运行。

网络由主干局域网交换机及工作组局域网交换机组成，各计算机应用子系统根据生产特性划分为3个安全分区：安全I区为电站监控系统的生产控制区，划分为完成SCADA功能的主控制区和厂站接入区两个子区域，中间用硬件防火墙和通信网关隔离；安全II区包含电站水调系统和其它非实时生产系统（如电能量采集系统）接口。

II区与I区通过硬件防火墙连接，实现数据交换；安全III区为MIS及其他办公自动化系统网络接口区，III区与I区通过正、反向物理隔离装置相连。

4 系统特点
此系统的中存在着多台工作站，因此不管硬件还是软件都存在着高度冗余。

多层次的冗余措施在硬件设计中展现无遗，如数据服务器站、操作员站、通信站、UPS电源、网络设备、LCU电源、PLC的CPU等全部使用冗余配置，且均可实现无扰动切换。

同时在软件部分的设计上应用软件的设置在计算机的任何一个节点上都进行了重置，只是因功能的不同而有所区别，所在软件上也实现了高度的冗余。

传统的LCU采用工控机，但工控机结构较为复杂，同时可靠性还较低，因此，此系统中LCU采用PLC加触摸屏直接上以太网的方式，有效的提高了LCU 的整体可靠性。

系统的各项功能都得到了很好的应用，特别是AGC功能保证机组正确并及时响应并执行网调AGC指令，同时满足投入/退出电网AGC及调节、控制过程中的安全性要求。

为公伯峡水电站的良好运转起到了重要的作用，同时也成为了西北电网的主力调峰调频电厂，此系统保证了水电站的各项功能的良好运转，为电站的稳定运行奠定了基础。

5 结语
公伯峡水电厂使用的H9000 V3.0计算机监控系统具有技术运用较为先进、功能齐全、高冗余度、高可靠性、人机界面友好、维护方便等特点，自2004年9月投运以来，系统运行稳定，为电站的安全生产做出了重要贡献，并为电站进一步提高设备安全运行及自动化水平，实现“无人值班”（少人值守）奠定了重要基础。

参考文献
[1]方辉钦现代水电厂计算机监控技术与试验北京：中国电力出版社2004.
[2]王德宽等.H9000分布开放式水电厂计算机监控系统水利水电技术，1996年第5期.。