新疆某水电厂三级水电站计算机监控系统简介

新疆某水电厂三级水电站计算机监控系统简介

李计伟

（新疆伊犁河流域开发建设管理局新疆巩留835400）

摘要：简要介绍新疆某水电厂三级水电站的计算机监控系统的系统结构、主要功能和特点，就三个水电站的计算机监控系统进行对比，供大家借鉴。

关键词：NC2000现地控制单元级MB80

1前言

新疆某水电厂共有三级水电站，其中电站1为4台单机80MW的立轴混流式水轮发电机组，电站2为3台单机47MW混流水轮发电机组，电站3为引水式电站，3台单机容量为44MW混流水轮发电机组。

三个电站按无人值班（少人值守）设计，采用开放式、全分布计算机监控系统。网络采用双星型光纤工业以太网，要求每一个现地控制单元接一个网络交换机，传输速率100Mbps。由南京自控公司研发的NC2000应用软件系统运行于主控级，下位机采用SJ-600型单元监控装置完成对全厂设备的运行监视和控制。

2计算机监控系统的结构

2.1系统结构

电厂计算机监控系统分为主控制级和现地控制单元级，主控制级采用多机功能分布型式。电厂控制级和现地控制单元级经100Mbps以太网相连，以太网采用双光纤冗余的星型结构。其中主站级监控系统通过网络双绞线与冗余交换机相连，现地控制单元级通过光缆与冗余交换机相连，网络通讯协议为TCP/IP，网络速度为100Mbps。

2.2系统软件

主控制级主要应用软件是南瑞研发的NC2000系统，NC2000计算机监控系统Unix、Linux和Windows系统运行，能完成数据采集、时时数据处理和显示功能，控制和调节功能（AGC、AVC功能），与其他系统通信等功能。

现地控制单元级采用SJ-600/500型单元监控装置，实现各LCU对被监控设备的就地数据的采集及监控功能。

3计算机监控系统功能

3.1主控级各台工作站功能

电站的主控级主要由系统工作站、操作员工作站、工程师工作站，远东工作站和站内通讯工作站和电话语音报警工作站组成。

电站配备两台系统工作站，也称主站，采用双机冗余的配置方式，任何一台工作站故障，系统仍可正常运行，提高了系统的安全可靠性。系统工作站主要负责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，在线及离线的综合计算功能，事故故障信号的分析处理，历史数据保存等。

两台操作员站配置双显示器，供运行值班人员对全厂设备的进行监视和操作控制用。

一台工程师工作站作为监控系统维护人员进行主控级软件修改和运行维护之用；同时该机也可作为技术人员培训工作站使用；该机也能作为操作员工作站的后备工作站。

远动工作站主要完成与电力调度中心实时信息交换，调度端的主站系统通过电站远动工作站把遥控、遥调命令传送到计算机监控系统主站，由主站向各LCU下发控制指令。站内通讯工作站完成与站内各系统之间通信；电话语音报警工作站主要负责语音报警和系统打印工作。

3.2各现地控制单元级功能

电站现地控制单元级采用SJ-600或SJ-500系列单元监控装置，现地可以进行闸门的开启和关闭操作，以及机组、开关站和厂用电及公用LCU完成对各被控设备的数据采集和控制，实现机组、各开关的远方控制。

4计算机监控系统对比

三个水电站的计算机监控系统使用都是南瑞公司的产品，现就三个电站的计算机监控系统的不同之处进行对比，供大家学习。

4.1主控级不同

4.1.1主站选型不同

随着科技的发展，服务器的性能越来越好，就三个电站相对比，电站1的主站设备配置最低，主要不同处见详表1：

主站主要是进行上、下位机的数据处理，操作和调节指令向各级LCU下发工作，AGC、AVC功能的实现，历史数据读取和存储功能等，是主控级的核心部分，其性能越好，对系统安全稳定的运行奠定基础；电站3的主站采用美国惠普(HP)DL380G6型服务器，是一款支持双CPU的机架式PC服务器。按理论上说，性能在三个电厂中是最好的。

硬盘容量的大可以存储较长时间的历史数据，就电站1的主站系统来说，73GB中除操作系统占用16GB外，用于存储历史数据的空间为57GB，每年的历史数据容量为16--20GB,按调度自动化技术监督要求：主机、前置机硬盘剩余容量不得小于40%，主机具有不少于一年的历史数据的存贮能力。电站1主站最多储存一年半左右的历史数据，而对于其它两个电站就可以存储更多历史数据。特别是电站3，历史数据库采用的是HP公司的MSA2000FC型光纤磁盘阵列，其共有8×146GB的硬盘，2块备用，支持热插拔，减少了系统的维护工作量。

4.1.2主控级的结构不同

三个电站的主控级均有9台工作站构成，但电站3的主控级按照《电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护规定》及电力系统有关“发电厂二次系统安全防护指南”和“电力二次系统安全防护总体方案”的最新文件和规定的要求【注1】，配置了两台远动工作站及其附属设备，这也是其它两个电站需要进行技术改造的项目。

4.2现地控制级不同

4.2.1现地控制单元装置型号不同

电站1和电站2选用SJ-500型单元监控装置，电站3选用SJ-600型单元监控装置，这两种单元监控装置不同之处是：SJ-500型单元监控装置多采用中、高档PLC为控制单元的主体，如GE公司的PACRX7i、PACRX3i等PLC；施耐得公司的QuantumPLC、PremiumPLC等，西门子公司的S7-400、S7-300、S7-200系列PLC。SJ-600型单元监控装置采用南瑞研发的MB系列全智能I/O模件及现场总线型的新型可编程控制器。

4.2.2现地控制单元的CPU不同

三个电站现地控制单元的CPU主要参数如下：(见表2)

这三款CPU主要是参数、外型、编程软件的不同外，现场安装使用也存在不同处，电站1的现地控制单元使用的CPU需要增加冗余模件，才能完成双CPU冗余功能；而山口的现地控制单元使用的CPU可以实现两个CPU之间的相互监视，无须增加冗余模件，并且带有操作按钮和LCD显示屏，可以进行程序同步、CPU切换工作；电站3的现地控制单元使用的CPU内部有两个100M以太网接口，可直接与监控系统网络相连和双CPU之间的冗余，不借助以太网模块直接联网，提高了系统得可靠性。并且由于电站3使用的这款CPU是南瑞自主研发的产品，可以确保售后服务质量。

CPU有其专用的其编程软件，MBpro编程软件在保留了梯形图编程语言的基础上，又增加了流程图编程语言【注2】。梯形图编程语言除了提供触点、线圈、标准的功能模块外，还提供了脉冲型开出、主从切换、SOE、串口通讯等实用性功能模块，解决复杂的过程控制要求。而Concept和Unitypro使用多种编程语言，有LD（梯形图）、ST（结构文本化）和FBD（功能块）等编程语言。但每一款软件都有其自身的特点，Concept和Unitypro编程软件有DFB（派生功能块），可以在程序中任意调用，简化程序，而MBpro编程软件保留了流程图编程语言，程序编辑简单，程序清楚明确，便于人员熟悉流程。也正是因为软件的不同，对维护人员的要求更高。

按DL/T1009-2006《水电厂计算机监控系统运行维护规程》中6.3.2：主、备用设备的定期轮换；电站1和电站2的CPU可以通过手动的方式进行主、热备CPU的切换工作，电站3的CPU虽然是双以太网，但是为单CPU，不具备手动切换功能，并且双CPU安装与同一块工作基板，只有当主用CPU故障时，从用CPU才能自动切为主用，如果工作基板故障，则该LCU将停止工作。

4.2.3现地控制单元配置设备不同

(见表3)

双供电监控插箱FDPM配有单独供CPU电源开关，每个CPU配有一个双供电插箱，电源独立，如果单CPU故障，可直接切除该CPU，装置上还有调试和当地按钮，所有电源开关和现地控制按钮集中安装在一起，便于人员操作；交直流双供电插箱FPW能同时给两个CPU供电，如果单CPU故障，只能将故障CPU拆除，不能将该基板上其它模件掉电，并且该设备上无现地控制按钮，只能加装设备，设备的美观性FDPM较差。

电气量采集设备的精度直接关系到功率调节，电站1的交流采样装置已不能满足电网的需要，需在今后的工作中进行更换。

功率变送器的主要作用用在机组的功率调节用，功率变送器的信号与功率设定值进行比较，判断功率调节是否调节设定值范围内，电压变送器主要用来进行机端电压和母线电压的监视，由于功率变送器、电压变送器的信号为模拟量输入信号，较交流采样装置的通讯信号稳定性高。而通讯信号是接入通信管理装置或是八串口卡送入CPU，如果装置故障或通讯设备故障，都会导致功率调节控制失败，建议电站2和电站3增加功率变送器，电站2增加电压变送器，两路信号用于功率调节和电压监视，增加输入源的可靠性。

施耐德140系列I/O模件每一个I/O通道需要一个信号线，而MB80系列I/O模件的信号线为MB80专用端配板，端配板安装于机柜的导轨上，通过端配板将模件出现端子连接，将信号引入模件。MB80CHS806双机基板插箱和MB80CHS810扩展基板插箱使用通讯电缆，基板上有一个总线扩展接口，用于接八串口卡，可与至8个系统进行通讯，并且八串口卡可以扩展，增加通讯系统数量，而SJ-30通讯管理装置最多只能与6个系统通讯，增加了和现地控制单元通讯系统的数量。

5结束语

随着科技的进步，电站的综合自动化程度越来越高，使用高精度、高性能、稳定性和可靠性的I/O模件对模拟量测量和开关量输入/输出信号进行集中控制和显示，用现地控制单元监控设备的就地数据的采集及监控功能，而水电厂计算机监控软件在水电站运行过程中不断完善，使用鼠标点击方式进行设备的各项操作，用液晶显示屏替代模拟屏的显示，从而为电站实现少人值守、无人值班奠定了良好基础。

【注1】《电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护规定》及电力系统有关“发电厂二次系统安全防护指南”和“电力二次系统安全防护总体方案”的最新文件和规定的要求，在跟调度通讯的链路上设置了1套纵向安全认证装置，其对内直接与两套通讯服务器连接，保证两套通讯服务器无论谁为主机均能对其通讯信文进行加密；对外与路由器连接，通过调度数据通道发送和接收调度信息。

【注2】流程图编程语言是一种可视化的编程语言，它与控制流程的设计非常类似，按流程执行过程进行编写程序，无需复杂的编程语言，简单易学。