淺談趙山渡引水渠系計算機集控系統技術的現狀及改造

【摘要】趙山渡引水渠于2010年新增建設了渠系曹村閘站計算機監控系統，經過十多年的連續運行后，目前該監控系統的可靠性較低，維護以及操作難度大。本文就該工程計算機集控系統的現狀及改造做簡要分析。

【關鍵詞】趙山渡引水渠；計算機集控系統；現狀；改造

趙山渡引水工程是國家重點工程，以供水、灌溉為主，并兼顧發電的綜合水利工程。輸水渠系由總干渠、北干渠、南干渠、溫州分渠和瑞北分渠等組成，總長62.85km。輸水渠系向溫州、瑞安、平陽等市縣城鎮居民生活農業供水，年供水總量7.3億m3，設計引水流量36m3/s，加大引水流量39m3/s。目前，渠系已經建成集控中心一個，位于浙江省溫州市，負責整個渠系調度管理。渠系由14個閘站構成，分別是進水口、林宅、馬路坑、梅底、井頭、桐溪、灣前、硯下、蓋竹、山根、陳岙、泛浦、曹村、西岙。趙山渡引水工程渠系肩負著溫州市近500萬人飲水的重任，是溫州市安全供水的生命線，截止2015年5月底，趙山渡引水工程累計供水量43億噸，其中城鎮供水為27億噸，生態用水為15億噸，灌溉用水為1億噸，為整個溫州市經濟和社會的快速發展提供了可靠的水資源保障。

一、趙山渡引水渠系計算機集控系統技術及現狀

趙山渡引水渠渠系現有計算機監控系統采用長江水利勘測設計規劃研究院自行開發的監控系統，上位機主要選用SUN公司的Blade2000工作站，UNIX系統，Java開發語言；下位機主要采用施耐德Modicon Momentum PLC。下位機各LCU通過網絡交換機，連接至西門子OTN系統，組成光纖環網，最終于趙山渡電廠分控中心，通過電力2M通訊網絡連接到溫州中控室，屬于00年代早期計算機監控系統的水平。系統主要由主控級、現地控制級和網絡設備構成，主控級的監控功能靠1套工作站作為主控級主機，采用高分辨率的64位圖形工作站，完成對所有數據的采集與處理，通過對全廠設備進行控制調整及運行監控，實現人機接口、機組安全分析、數據庫報表、操作、運行指示、通信管理、時間同步及電壓控制等功能。目前監控系統的自動化技術在一些中小型水電站得到了廣泛的應用，實現了電力系統遙控、遙測、遙調及遙信功能，極大的提高了水電站的安全系數及各項數據的可靠性。但是在經過長達十幾年運行之后，整個集控系統也不可避免的出現了種種問題，主要表現在以下幾點：

自動化元件經多年運行后，精度和隱定性降低，故障率高，主要表現在：誤報警嚴重，與下位機經常發生通信中斷，1號機組出現不明原因掉負荷，開、停機失敗等操作人員在設備失準或故障后將無法了解現場實際狀況。比如引水管理處中控室的運行人員操作現有的監控系統，未安裝工業視頻監控系統，只能通過現地自動化儀表采集的信息了解供水狀況，一旦監控系統自動化原件出現問題，操作人員在設備失準或出現故障后將無法了解現場實際狀況，不能精確調度，從而造成水資源損失，甚至造成安全事故。

機組LCU采用的工控機及PLC主要的產品都是10年以前的，無法支持配置較高的硬件設備在該系統中工作，相應的也就限制了系統功能的拓展、完善和升級，導致很多功能都存在很大的局限性，使一些現代化的一些新技術新功能無法真正、順利實現，比如遠程維護、專家系統、工業電視和閘門聯動等。

引水工程各閘室現用監控系統的設計施工比較雜亂，人機功效差。設備規格以及接線都不統一，部分線路接法不符合現在的安全生產標準，設備維護難度很大。

該系統自投運至今已十五年，大部分主要元件設備工作年限已到，進入了故障高發期，近年來經常出現死機現象，其有的元件已被淘汰停產，一旦損壞很難更換，嚴重影響甚至威脅系統的正常運行，再加上計算機產品的更新換代較快以及兼容性等方面的原因，備品備件購置困難并且價格較高，使得設備維護與維修成本大大增加，而且故障檢修恢復期延長。

二、集控系統技術的改造

水電站計算機監控系統是利用數字電子計算機對水電站的電能生產過程進行的一種控制。為了提高水電站的自動化水平、供電質量，安全運行水平以及勞動生產率和經濟效益，使控制過程更合理、更靈活、更及時。因此，趙山渡計算機集控傳統的改造已勢在必行，具體改造方案如下：

集控中心計算機監控系統按“無人值班”（少人值守）的原則設計，在遠方控制時可由集控中心對各閘站進行遠方實時控制、安全監視及調度管理，計算機監控系統具有多種調控方式，以滿足渠系運行的需要。為了保證控制和調節的正確、可靠，操作步驟按“選擇-返校-執行”的方式進行。系統采用分布式體系結構和開放式系統環境。考慮到引水管理處實際情況，在集控中心和分中心內均應布置冗余主機，磁盤陣列，操作員站，工程師培訓工作站，通訊服務器，ON-CALL服務器，GPS裝置及對時，打印機及電力專用冗余UPS電源2套等設備。

建立完善的系統自檢、診斷與自恢復功能。本部分功能包括主機自檢、軟件任務超時處理及通道故障檢測。當工作主機故障（包括內存、磁盤、I/O及CPU等的故障和軟件任務執行異常等）時能將控制權自動切換到備用主機。軟件超時還能實現部分功能軟件的故障自啟動功能。通道檢測包括對網絡、通信通道、I/O過程通道在線自動檢測，檢測的內容有通道數據有效性合理性判斷、故障點自動查找及故障自動報警等功能。監控系統具有遠方在線診斷的功能。本集控系統可在遠方通過電話撥號方式連通遠方計算機與中控室的監控系統，進行在線診斷。

完善閘門集控系統，建立閘門聯動功能：閘門集控系統可對各現地閘站24孔閘門啟閉機進行可靠聯動控制，將采集的數據信息準確上送，并能根據上級調度指令，借助于人機接口設備，可在控制員工作站屏幕顯示圖形上查詢閘站的實時生產過程的狀況或征詢操作指導意見，并可通過屏幕圖形上的軟功能鍵對閘站的運行過程發出控制命令完成閘門的提升控制、下降控制、目標開度控制、停止控制、流量控制及閘門成組控制。

建立操作員工作站。操作員工作站作為運行人員監視和控制閘門運行的主要手段，與計算機系統的交互操作通過操作員工作站的顯示器、漢字打印機、鍵盤或跟蹤球等來實現。操作員工作站并可設置和修改各項給定值和限值。交互產生或修改用于實時顯示的圖形文件及相應圖形庫，符號庫和漢字編輯。

在改造過程中，要加強對質量的控制和檢驗，遵循安全及環境保證措施，加強治安管理、固體廢棄物及噪聲排放的控制，保證整個改造工程的安全順利的進行，使趙山渡引水渠更好的服務于人類。

參考文獻：

[1]趙山渡水力發電廠電氣設備系統改造方案 作者：劉昊

[2]計算機監控系統在變電站集控中心的應用 作者：張國淼 王朕偉 張茂芬 黑龍江電力