水电站计算机监控系统升级改造

水电站计算机监控系统升级改造
发表时间：2017-10-11T09:40:46.487Z 来源：《基层建设》2017年第18期作者：王玉坤
[导读] 摘要：在技术发展的推动下，近些年来，将更高的要求抛向了水电厂的计算机系统。

此外，一些偏远区的水电站由于技术支撑、现代通信技术的应用以及管理水平的不断提升，也开始大力执行和推广了“无人值班”的做法。

为了实现该目标，将全新的水电厂计算机监控系统多个改造、设计思路探究出来是非常必要的。

安徽白莲崖水库开发有限责任公司安徽六安 237252
摘要：在技术发展的推动下，近些年来，将更高的要求抛向了水电厂的计算机系统。

此外，一些偏远区的水电站由于技术支撑、现代通信技术的应用以及管理水平的不断提升，也开始大力执行和推广了“无人值班”的做法。

为了实现该目标，将全新的水电厂计算机监控系统多个改造、设计思路探究出来是非常必要的。

关键词：水电站；计算机监控系统；改造
某水电站位于安徽省霍山县大化坪镇境内，坐落在佛子岭水库上游西支漫水河上，装有两台单机容量为25MW的混流式水轮发电机组，设一台110kV主变压器，采用一回110kV出线送至某变电站。

首台机组于2009年10月投产，计算机监控系统上位机采用南京南瑞集团公司的EC2000组态软件，系统按照自动化的“无人值班，少人值守”原则设计。

由于软件固有的局限，公司存在操作员工作站硬盘经常出现故障无法启动、数据库臃肿运行缓慢、容易死机丢失数据、事件记录器无法响应等问题，严重影响了电站的安全生产。

1 改造设计原则
水电站计算机监控系统升级改造按“无人值班”（少人值守）方式进行设计改造，遵循以下原则：
1）达到原国家电力公司《水电厂无人值班的若干规定》（试行）要求。

系统应高度可靠、冗余、高性能地进行监视和控制，以适应发展需要。

2）为保证系统的性能和售后技术支持的及时性，硬件和软件平台均采用目前具有成熟运行经验且严格遵守当前工业标准的均有较好资质的厂商的产品。

3）系统为全分布、全开放系统，便于功能和硬件的扩充，能适应功能的增加和规模的扩充，并且具有自诊断功能。

4）实时性好、抗干扰能力强。

适应水电厂的现场环境，所有的技术性能指标均高于DL/T578-95《水电厂计算机监控系统基本技术条件》及DL/T5066-1999《水利发电厂计算机监控系统设计规范》的要求。

5）人机界面友好、灵活、操作方便、可靠，适应水电厂运行人员操作习惯。

计算机监控系统是水电站运行管理的大脑，是水电站安全生产的保证。

水电站综合自动化是一个复杂的系统工程，监控系统改造要结合水电站的实际情况，坚持以安全使用为本，实施时综合考虑。

水电站最终选用南京南瑞集团公司NC2000计算机监控系统。

2 改造方案
2.1 监控系统的改造方案
（1）更换机组LCU1柜。

保留原有的同期装置、触摸屏、继电器，增加以太网交换机、串口智能通讯装置、多功能电度表、开关电源以及电压变送器、电流变送器、有功变送器和无功变送器。

（2）更换公用LCU1柜。

保留触摸屏、继电器、水位传感器，增加以太网交换机、串口智能通讯装置、多功能电度表、开关电源。

（3）新增UPS柜。

安装两台逆变电源，主备用冗余，双交流双直流输入，纯正弦波输出，保证全站监控系统设备用电的安全可靠。

（4）新增网络柜。

安装一台以太网交换机，配6个光口、6个电口以及GPS对时系统。

（5）更换工作站。

中控室上位机监控系统配两台操作员工作站和一台工程师站，操作系统采用Windows Severs 2003，计算机监控系统软件则采用北京中水科水电科技开发公司开发的H9000 V4.0系统。

（6）改造后监控系统的网络配置如图1所示。

图1 监控系统网络配置图
2.2 硬件设计
硬件应选择适合于工业控制、配有多任务实时操作系统的机型，还应考虑系统内机型尽可能一致；选用成熟、可靠的工业产品设备，设备应具有较好的可扩性和较高的性价比，不要一味追求高档次，造成不必要的浪费。

将开放式分布冗余结构应用到系统中，以集中控制、分散监视为主，应用软件应采用模块化结构，便于扩充，同时具有自诊断、自恢复程序，保证机组能够可靠安全运行。

在控制现场层时，对双CPU双网结构和智能可编程控制器进行使用，对实时数据网络监控系统直接进行访问。

单位将人机操作界面提供出来，对现场独立运行。

相关部门将种种复制检测信息访问、现场数据网络提供了出来。

在整个监控系统中，现场控制单元可谓是基础。

因此，需要将可
操作性优越、维护性强、冗余可靠的操作系统打造出来。

工厂级计算机监控系统硬件设备选择大中型水电站小型计算机工作或高端工厂级代表主机操作，双网络结构考虑足够的带宽网络维护，千兆网络接口，实际应用中需要的相关协议等。

在实践中，重点应集中在监控系统的安全性和可靠性的可扩展的访问模式。

2.3 系统功能
1）数据采集与处理功能
主要包括实时数据的采集、必要的数据预处理以及将数据以一定的格式存入实时数据库。

通常，按照信号的性质不同把数据分为模拟量、开关量、脉冲量等，其采集、处理方式根据信号类型有所不同。

现地信号采集通过PLC对应的I/O模块采集，另外交流量信号、调速器信号、励磁型号、调速器油压信号由SJ30通讯机管理机通过串口采集后汇总到现地LCU，最终通过100Mbit/s以太网统一上送给上位机系统，从而简化了系统内通讯接口程序。

2）控制与调节功能
计算机监控系统能根据电站当前运行情况及远方或现地的控制命令、自动发电控制（AGC）及自动电压控制（AVC）进行计算，对电站设备进行各种控制，包括机组的开停机操作、有功无功投退操作、断路器分合操作等。

各种控制操作的流程可由上位机远程操作，也可由现场触摸屏面板进行操作。

3）人机界面
采用最新的Java技术编写的人机界面系统，具备丰富的电力系统图元、各种控件。

系统支持矢量缩放，按照对象操作的方式直观、简便、实用。

通过该人机界面，系统可以方便的完成各种设备的状态监视、运行参数及实时数据的刷新、报警和光字显示等各种功能。

4）历史数据库系统
历史数据库系统安装在两台热备的专用历史数据服务器上，通过集群将历史数据存储在磁盘阵列中。

历史数据库服务器负责收集实施系统数据及各种报警信息，将各种数据存入历史数据库汇总，并对存入的数据支持各种统计和查询。

模拟量数据1S记录一次。

数据查询方式有曲线查询、报表查询、一览表等方式。

查询结果可以进行所见即所得的打印，并通过EXCEL格式进行保存。

2.4 系统保证措施
为保证电站正常生产活动和经济效益，尽量缩短机组停运时间，本次改造施工进行了严格的工期控制。

其中，开关站LCU改造安排在全厂停电期间进行，工期为7d；机组LCU改造随各机组年度大小修进行，工期为7d。

为保证工期和质量，施工班组实行了“分屏负责制”，即改造设备1个现场技术总负责人和1个工作负责人，根据LCU屏柜数量、工作量分设1~2个工作小组，每个小组由1名小组负责人和1名小组成员组成。

改造前期拆屏、信号对线等工作量大时，各小组并行开展工作，保证工期进度；后期试验阶段，则由现场技术总负责人、工作负责人和小组负责人共同配合完成。

这种施工组织方法任务清晰、责任明确，各小组之间配合性好，工作效率高，可资参考借鉴。

综上所述，某水电站计算机监控系统的技术改造，涉及新旧不同监控系统的过渡，在改造过程中需制定周密的计划，在试验过程中做到风险可控。

更换设备时，尽量采用同型号设备，这样就可把某些拆出的旧设备当作备件使用，节约硬件的购置费用。

PLC的升级技改，则涉及程序的移植，需要程序移植后做详细测试，防范可能出现的风险。

本次改造取得了非常好的效果，系统运行情况良好、状态稳定，为保障安全生产、提升综合效益打下了坚实基础。

本次系统改造的成功经验可为其他同类型电站提供经验和借鉴。

参考文献
[1]于春泽.李家峡水电站计算机监控系统改造[D].西安理工大学,2007.
[2]赵军明,刘平湖,郝辰昀.黄河万家寨水电站计算机监控系统改造[J].内蒙古电力技术,2015,02:61-64.
[3]邓田养.探讨水电站计算机监控系统改造[J].中国科技投资,2012,24: 98-99.。