淺談尼那電廠計算機監控系統改造必要性

涂建青

引言：尼那電廠位于青海省貴德縣黃河干流上，壩高48.7m，壩長603m。水庫正常蓄水位2235.5m，為日調節水庫。河床式電站，在面廠房安裝有4臺貫流式發電機組，單機容量40MW，電站總裝機容量160MW。隨著近年來水電廠計算機監控系統的廣泛應用，計算機監控系統功能日趨成熟，采用的軟件、硬件迅猛發展。

一、原監控系統運行情況

原監控系統投運以來，設備經過近10多年的運行，已進入故障頻發期，同時由于計算機產品更新換代較快以及兼容性問題，導致備品備件難以購買。存在以下問題：（1）通信機經常發生通信中斷故障；（2）與中調數據通信經常發生中斷；（3）上下位機及公用LCU通信經常中斷；（4）LCU主備切換后不能正常工作；（5）下位機程序經常發生死機現象，運行人員無法操作；（6）通信裝置故障頻繁，不能及時采集實時數據（7）對外通信擴展不方便，許多外部設備的信息無法采集到PLC中。整個系統的開放性和擴展性不強。系統的保護、勵磁、調速器、輔機控制系統與監控系統的連接通過硬件信號回路，沒有提供標準的通信口和通信協議。（8）隨著外部控制設備的更新改造，所需測控點數增加，原有配置已無法滿足要求。（9）AGC/AVC響應速度慢，不能滿足調度要求。（10）當地顯示界面即一體化工控機故障率比較高。（11）設備和自動化元器件老化、過時。

二、監控系統設計原則

2.1全廠綜合自動化本著技術先進、安全可靠、經濟實用的原則，按計算機監控系統為主的指導思想進行總體設計和系統配置。系統投運后可滿足“無人值班”（少人值守）的要求。

2.2系統采用先進、成熟的全分布式開放系統。軟硬件安全可靠，能在水電廠環境下長期連續安全運行。

2.3計算機監控系統高度可靠，各項技術性能指標滿足部頒DL/T578-95《水電廠計算機監控系統基本技術條件》的要求，并且與計算機技術當前的發展水平相適應。

2.4系統配置和設備造型符合計算機技術發展迅速的特點，既便于功能和硬件設備的擴充。

2.5軟件采用模塊化、結構化的設計，使監控系統更適應功能的增加和規模的擴充。

2.6人機接口功能強，操作方便，顯示的畫面和打印的文件清晰醒目。

2.7系統具有與青海省調計算機系統進行數據通訊的功能，實現調度四遙功能和AGC/AVC功能。

2.8系統具有與微機勵磁、微機調速和微機保護管理機等智能裝置的通信功能。

2.9實時性好，抗干擾能力強。

三、系統結構及特點

3.1系統結構

監控系統可分為主控級和現地單元級。主控級設有2個主計算機兼操作員工作站、1個工程師工作站和2個遠動工作站、1臺廠內通信工作站、1臺打印機及歷史數據服務器、1臺語音報警計算機，以及配套的外圍設備。主控級除完成電廠的監視控制外，還可實現與電力調度系統、模擬屏等的通信，是整個電廠的控制核心。

1.主控級計算機兼操作員工作站

主控計算機兼操作員工作站包括對整個電站計算機監控系統的管理，AGC、AVC計算和處理，數據庫管理，綜合計算功能，各圖表、曲線的生成，事故故障信號的分析處理等。同時供運行值班人員和值長使用，具有圖形顯示、全廠運行監視和控制功能、發操作控制命令、設定與變更工作方式等功能。

2.工程師工作站

工程師工作站用于修改定值，增加和修改數據庫、畫面和報表，并可作一定的軟件開發及維護工作。工程師工作站還可以進行運行人員和操作及維護等培訓工作。

3.遠動工作站

系統共配置2套遠動工作站，相互冗余熱備，負責與省調度遠動通信，每套遠動工作站均為兩個通信接口，分別對應光纖通道與載波通道，當光纖通道發生故障時，遠動工作站能自動切換至載波通道。每套遠動工作站提供8個異步串行通訊口，并配置2個調制解調器。

4.廠內通信工作站

系統配置1套廠內通信工作站，完成與廠內其它系統如水情測報、MIS系統智能模擬屏等的通信工作，廠內通信工作站同時提供8個異步串行通訊口。

5.打印機及歷史數據服務器

系統配置1套打印及歷史數據服務器，用以對電廠級各打印機的管理及歷史數據庫的管理。

6.語音報警工作站

系統配置1套語音報警工作站，用于當監控對象發生事故或故障時，發出報警音響，語音報警和顯示信息，并能自動起動自動呼叫系統，向遠方責任人員發出信號等。

7.網絡

所有計算機及PLC都 按IEEE802.3 Ethernet 標準聯成冗余網絡，網絡設備采用高檔CISCO 100M光纖網絡交換機。每個網絡節點的通訊傳輸速率均為100Mbps，介質為光纖。

8.時鐘同步系統

采用GPS衛星時鐘系統對監控系統的主控級計算機和現地控制單元（LCU）進行時鐘同步。

9.語音系統

采用兩個揚聲器組成的語音輔助事故報警器，接收語音報警工作站多媒體語音源的驅動，將系統發生的事故等信號通過預先錄制的普通話播放出來。

10.外圍設備

系統各工作站均配置一套光刻錄機，供備份數據信息等。

11.LCU

LCU共6套，包括：機組LCU4套，開關站LCU1套，公用LCU1套。廠用電及控制電源單獨設備一套PLC，以現場總線方式掛在公用LCU上，LCU主要完成對各生對象的數據采集及監控功能，其設計能保證當它與上位機系統脫離后仍能在當地實現對有關設備的監視和控制功能。

3.2系統特點

1、采用全分布式開放系統結構，主控計算機、操作員工作站、工程師工作站等都使用符合開放系統國際標準的UNIX操作系統，網絡軟件為TCP/IP、工作站圖形系統符合X-Window標準。上述各計算機及LCU-CPU或PLC都可直接接入網絡，獲得高速通訊和共享資源的能力。

2、網絡上接入的每一設備都具有自己特定的功能，實現功能的分布。既保證了某一設備故障只影響局部功能，又利于今后功能的擴充和分批投運。

3、系統先進、可靠。冗余化的設計和開放式系統結構，使系統既可靠實用、又便于擴充，整個系統性能價格比高。

4、LCU采用高檔PLC模件，使系統的可靠性和可維護性大大提高。

5、監控系統配有遠程診斷的功能

四、系統功能

4.1數據采集和處理

1、模擬量的采集與處理

模擬量分為電氣模擬量、非電氣模擬量及溫度量。

2、開關量的采集

開關采集包括事件順序記錄（SOE）型開關量和普通型開關量兩種。

3、脈沖量采集與處理

脈沖量主要指來自脈沖電度表的有功電度及無功電度等，即時采集。

4、數字量采集與處理

數字量信號主要指水位等BCD碼輸入量。采用多點開關量并行采集，然后轉換為相應模擬量數值。

5、測點數值及狀態的人工設定

4.2安全監視及事件報警

1、全廠運行實時監視。2、參數越限報警記錄。3、事故順序記錄。4、故障及狀變顯示記錄。5、事故記憶。6、溫度檢測。7、語音報警。

4.3電廠運行指導

1、開、停機過程監視。2、電站一次設備操作指導。3、廠用電系統操作指導。4、事故和故障處理指導。

五、結束語

從總體上來說，監控系統的穩定運行，極大的方便了運行值班人員操作維護。監控系統的升級改造以及功能不斷完善，將對尼那水電廠下一步運行值班方式改革，實現少人值班（無人值守）有很大的促進作用。

（作者單位：中國水利水電第四工程局有限公司）