西龍池抽水蓄能電站計算機監控系統

梁國才，仇雅靜，王 純

（北京國電水利電力工程有限公司，北京 100024）

西龍池抽水蓄能電站計算機監控系統

梁國才，仇雅靜，王 純

（北京國電水利電力工程有限公司，北京 100024）

介紹西龍池抽水蓄能電站計算機監控系統的基本設計原則、系統結構與配置、系統功能及提高可靠性的措施。

西龍池；計算機監控系統；系統結構

0 工程概況

山西西龍池抽水蓄能電站位于山西省忻州市五臺縣境內，滹沱河與清水河交匯處上游約3km處的滹沱河左岸，距忻州市及太原市直線距離分別為50km和100km，是目前國內水頭最高的抽水蓄能電站。電站裝機容量為1200MW（4×300MW），額定水頭640.00m，年發電量 18.05×108kW·h，年抽水電量24.07×108kW·h，年發電利用小時數為1504h，年抽水利用小時數為2006h，電站綜合效率系數約為0.75。電站建成后，以500kV電壓并入山西電網，擔任系統調峰、填谷、調頻及事故備用等任務。

西龍池抽水蓄能電站由上水庫、輸水系統、地下廠房系統、下水庫、地面開關站及副廠房等附屬建筑物組成。西龍池抽水蓄能電站上、下水庫均為非河床開挖填筑而成的人工水庫，除降雨外，平常無天然補給水源。

本工程于2008年12月底第一臺機組發電，2009年4月第二臺機組發電，2009年10月底電站四臺機組全部建成投產。

1 計算機監控系統設計原則

根據“無人值班”（少人值守）設計原則，以及電站在當地電網的重要性，西龍池抽水蓄能電站監控系統的基本設計原則如下：

（1）系統硬件配置先進合理，廠站、網絡及控制器的性能協調一致，具有良好的可擴充性。具有足夠的安全冗余度。

（2）系統采用全分布、全開放系統，具有良好的開放性、可維護性和可擴充性。

（3）中控室模擬屏信息直接由監控系統提供。

（4）在確保系統安全、可靠的條件下，采用先進成熟的技術和系統，具有良好的經濟性。

（5）LCU盡可能采用現場總線及遠程測控單元。

2 計算機監控系統結構

2.1 現地控制單元

西龍池抽水蓄能電站LCU包括：機組4套（1～4LCU）、主變洞 1套（5LCU）、公用 1套（6LCU）、地面 550kV GIS開關樓及下庫1套（7LCU）和上庫1套（8LCU）。

機組1～4LCU主要承擔對機組運行狀態、發變組保護等設備進行監視及控制；公用6LCU除監視電站公用設備的運行狀態，如：低壓及中壓氣系統、副廠房220V直流系統、400V和10kV廠用電系統等外，還承擔機組之間的背靠背啟動控制；主變洞5LCU除承擔地下550kV GIS系統隔離開關、500kV短電纜保護、主變洞220V直流系統等設備的監視及控制外，還承擔機組變頻啟動SFC的控制；地面550kV GIS開關樓7LCU除承擔地面開關樓220V直流系統、500kV線路保護系統、開關樓400V和10kV廠用電系統、下水庫水位及溫度和下庫尾水閘門等設備的監視及控制外，還通過遠程I/O實現地面開關樓550kVGIS系統的斷路器、隔離開關及接地開關的監視和控制；上庫8LCU承擔上庫水位及溫度、進水口閘門、上庫220V直流系統、上庫400V和10kV廠用電系統的監視及控制。

2.2 上位機系統

2 個數據服務器(主計算機)，主要負責電廠的數據采集、處理、歸檔、歷史數據庫的生成與存儲、系統時鐘管理及其他應用軟件運行、報表生成等；

3 個操作員工作站，主要負責監視、控制、調節、報表打印；

1 個工程師/培訓工作站，主要負責系統的維護管理、功能與應用開發；

2 個與調度中心冗余通信工作站，主要負責與華北網調和山西省調的通信；

1 個與廠內其他系統通信的通信工作站，主要負責廠內子系統通信，如電廠MIS系統等；

1 套馬賽克模擬屏(配有2臺等離子大屏幕）；

1 個大屏幕工作站，用于2臺等離子大屏幕的通信及控制；

1套語音電話報警裝置；

1套GPS時鐘同步系統；

2臺廠長工作站；

2.3 網絡結構

西龍池抽水蓄能電站計算機監控系統網絡采用全開放的分層分布結構。網絡結構采用星形網絡拓撲結構，詳見圖1。電站計算機監控系統網絡采用二網即控制網和信息管理網。控制網主要連接現地控制單元和上位機有關設備，選用HP ProCurve Switch2524網絡交換機，與現場實時監控有關的信息主要由控制網傳輸，如LCU上行信息和控制命令等。交換機端口到各個LCU的交換機通過光纖直接連接，形成相互冗余雙星形拓撲的100M以太網網絡。

信息管理網主要連接現地控制單元和上位機有關設備，選用HP ProCurve Switch2524工業級網絡交換機，與生產管理特別是歷史數據管理有關的信息主要由信息管理網傳輸，如后臺數據處理信息、歷史數據備份操作、報表打印數據，還包括工程師/培訓工作站對監控系統軟件的開發、維護和培訓等。交換機端口到各個LCU的交換機通過光纖直接連接，形成星形拓撲的100M以太網網絡。

圖1 西龍池抽水蓄能電站計算機監控系統結構圖

3 安全措施

3.1 供電系統

電站地面開關樓的上位機及網絡交換機設備由2臺互為熱備用的輸出20kW的UPS供電，另外包括給7LCU觸摸屏、網絡交換機設備供電；電站地下副廠房1～6LCU觸摸屏、網絡交換機設備供電由2臺互為熱備用的輸出10kW的UPS供電。上庫8LCU觸摸屏、網絡交換機設備供電由2臺互為熱備用的輸出1kW的UPS供電。

3.2 冗余設計

為確保監控系統安全可靠運行，監控系統各環節采用有效地冗余措施，提高系統的可靠性。主要冗余措施包括：電站控制網及信息管理網，兩個網同時工作，互為備用。現地控制單元LCU的各主要環節均采用冗余措施，如雙CPU、雙電源。同步采用自動同步為主，手動同步備用。

電站上位機各節點設備采用雙機熱備冗余配置。如主計算機、操作員工作站、通信工作站等。冗余配置的雙機系統同時運行相同的任務，備機一般不輸出任何數據，相互自檢相互備用，當檢測發現主機故障時，根據具體情況，備機可自動轉換為主機運行。

電站上位機及網絡交換機和地下網絡交換機電源采用雙機熱備用UPS，無擾動切換。

為保證現地控制單元LCU可靠運行，現地控制單元工作電源采用交流220V和直流220V雙路供電，保證一路電源消失，另一路電源無擾動切換。

4 計算機監控系統功能

西龍池抽水蓄能電站計算機監控系統采用三菱公司開發的MELPLANNET系統。主計算機、操作員工作站、工程師/培訓工作站和通信工作站應用Windows OS。監控系統具有如下功能：

數據采集和處理；安全運行監視；事件順序記錄；事故、故障報警及記錄；事故追憶和相關量記錄；控制操作和負荷調節；操作指導；自動發電控制（AGC）；自動電壓控制（AVC）（與電站RTU裝置共同實現）；統計記錄與生產管理；人機接口；ON CALL功能；系統自診斷；歷史數據庫；操作培訓軟件開發和維護。

監控系統具有對外通信功能，與華北網調和山西省調實現了“四遙”功能。

大屏幕不僅可顯示電站監控系統畫面，還可通過監控系統切換，顯示電站工業電視系統畫面。

充分利用現場總線實現現地控制單元與子系統的信息交換，如采用RS485接口MODBUS規約實現與電站10kV配電系統、電廠220V直流系統、勵磁系統、調速系統和SFC系統的通信。

5 結語

西龍池蓄能電站第一臺機組與2008年12月底試運行結束，計算機監控系統運行正常，電站第二臺機組于2009年4月15日試運行結束，目前正在進行電站第三臺機組的調試。通過電站監控系統這半年的運行來看，監控系統運行穩定，可靠、操作方便，達到了設計要求。

TP273+.5

B

1672-5387（2010）03-0042-02

2010-04-28

梁國才，男，教授級高級工程師，從事水電站電氣二次設計工作。