西藏金河瓦托水電站計算機監控系統配置

李洪宇

（中水東北勘測設計研究有限責任公司，吉林省長春市 130000）

0 引言

西藏金河瓦托水電站是以發電為主的中型水電站，為壩后式廠房，電站裝設3臺混流式水輪發電機組，其中兩臺大機單機容量為21MW，小機單機容量為8MW，小機兼顧生態流量，總裝機容量為50MW。1號機組與1號主變壓器采用一機一變單元接線；2號機組、3號機組與2號主變壓器采用二機一變接線，以220kV一級電壓等級接入系統，出線2回，本期1回接入瀾滄江220kV變電站，遠期預留一回至勒珠水電站。電站按“少人值守”（無人值班）原則設計，為達到電站的高可靠性運行要求，提高電站的自動化監控水平，降低勞動生產強度，采用計算機監控對全廠生產進行監視控制，也為以后實現流域梯級控制奠定扎實的基礎。

1 網絡的選擇

由于本工程機組較少，故采用100Mb/s雙星型網絡，星型網絡采用高速交換機，控制簡單、故障診斷和隔離容易、信道利用率高，還可防止網絡通道的中斷引起現地層控制的中斷。電站控制層與現地控制層采用多模光纖；中控室、計算機室設備通過站控層交換機，采用雙絞線，實現站控層設備間的連接通信。

2 系統配置選擇

電站級監控設備2臺上位機、2臺系統數據服務器、2臺調度通信工作站、2臺站控層交換機采用雙機熱備用工作方式，保證監控不會出現中斷，提高電站運行的可靠性。1套時鐘裝置[3]，1臺廠內通信工作站和1臺工程師工作站。

計算機監控系統供電配置兩組冗余的、互為備用的不間斷電源（UPS）[4]，不間斷電源不單獨配置蓄電池，直流電源輸入取自全廠蓄電池，交流輸入取自一次廠用交流電源，正常情況下不間斷電源由廠用交流電源供電，交流電源消失時，由全廠蓄電池供給逆變器，當兩臺不間斷電源的整流和逆變部分都發生故障但交流電源完好時，交流電源經過旁路開關直接供給負荷。不間斷電源采用并聯冗余方式，即兩組相同的不間斷電源都能單獨供給全部負荷，正常運行時，兩組不間斷電源并聯供電，當一組不間斷電源故障時，另一組不間斷電源向全部負荷供電。

現地控制單元[5]共設6個，LCU1～3為機組現地控制單元，LCU4為廠用、公用現地控制單元，LCU5為220kV GIS系統現地控制單元，LCU6為大壩現地控制單元。220kV GIS系統現地控制單元（LCU5）可編程CPU模塊采用雙重化冗余配置，其他現地控制單元僅采用單套配置，CPU模塊配置雙通信口。

全廠計算機監控系統設備均由南瑞水電提供，詳細系統配置圖參見圖1。

3 現地級控制單元選擇配置

3.1 機組現地控制單元

機組現地控制單元為LCU1～3，均配置1面15寸液晶觸摸屏、2臺交換機、1個通信管理模塊、1臺交流采樣裝置[6]、1臺溫度巡檢裝置、機組可編程及水力機械事故保護可編程等組成。

可編程采用MB80，包括2塊32點SOE量輸入模塊（MB80 IIM214E），共計64點；8塊32點開關量輸入模塊（MB80 DIM214E），共計256點；3塊32點開關量輸出模塊（MB80 DOM214E），共計96點；2塊16通道的模擬量輸入模塊（MB80 AIM214E），共計32點；1塊4通道模擬量輸出模塊（MB80 AOM214E）。

水力機械事故保護可編程采用MB40，包括2塊32點開關量輸入模塊（MB40 DIM214E），共計64點；1塊32點開關量輸出模塊（MB40 DOM214E）。

機組可編程和水力機械事故保護可編程通過以太網接入交換機，實現與計算機監控系統的通信。

機組電氣故障、電氣事故、機械故障、機械事故信號均接入機組可編程，執行電氣事故和機械事故的停機流程。重要的水力機械事故信號接入水力機械事故保護可編程，執行水力機械事故停機流程。當發生重要的水機事故或現地控制單元冗余系統全部故障或工作電源全部失去時，水力機械事故停機可編程執行完整的停機過程控制。水力機械事故停機的可編程控制器電源與現地控制單元的相獨立，其輸入信號也與現地控制單元的相獨立，事故停機的可編程控制器的功能簡單，僅在過速、軸承瓦溫過高、事故低油壓、按下事故停機按鈕、關閉進水閥按鈕等情況下啟動[7]。

機組調速器、勵磁、油壓裝置、狀態監測、測速裝置、保護裝置通過RS485[8]網絡，接入通信管理模塊，實現與計算機監控系統的通信。

圖1 瓦托水電站全廠計算機監控系統結構圖Figure 1 Computer monitoring system of watuo hydropower station

3.2 廠用及公用現地控制單元

廠用及公用現地控制單元為LCU4，配置1面15寸液晶觸摸屏、2臺交換機、1個通信管理模塊、4臺交流采樣裝置及可編程等組成。

可編程采用MB80，包括2塊32點SOE量輸入模塊（MB80 IIM214E），共計64點；8塊32點開關量輸入模塊（MB80 DIM214E），共計256點；3塊32點開關量輸出模塊（MB80 DOM214E），共計96點；2塊16通道的模擬量輸入模塊（MB80 AIM214E），共計32點。

可編程通過以太網接口接入交換機，實現與計算機監控系統的通信。

廠房滲漏排水泵控制系統、廠房檢修排水泵控制系統、制動空壓機控制系統、檢修空壓機控制系統、消防水泵控制系統和直流系統通過RS485網絡，接入通信管理模塊，實現與計算機監控系統的通信。

廠用變壓器保護裝置均安裝在各自的高壓開關柜內，通過廠用變保護專用網絡交換機接入廠用及公用現地控制單元，實現與計算機監控系統的通信。

3.3 220kV GIS系統現地控制單元

220kV GIS系統現地控制單元為LCU5，配置1面15寸液晶觸摸屏、2臺交換機、1個通信管理模塊、6臺交流采樣裝置及可編程等組成。

可編程采用MB80，包括3塊32點SOE量輸入模塊（MB80 IIM214E），共計96點；10塊32點開關量輸入模塊（MB80 DIM214E），共計320點；2塊32點開關量輸出模塊（MB80 DOM214E），共計64點；1塊16通道的模擬量輸入模塊（MB80 AIM214E）。

可編程通過以太網接口接入交換機，實現與計算機監控系統的通信。

GIS在線監測系統、主變壓器在線監測系統、母線保護裝置、主變壓器保護裝置、線路保護裝置和故障錄波通過RS485網絡，接入通信管理模塊，實現與計算機監控系統的通信。

3.4 大壩現地控制單元

大壩現地控制單元為LCU6，配置1面15寸液晶觸摸屏、2臺交換機、1個通信管理模塊及可編程等組成。

可編程采用MB80，包括1塊32點SOE量輸入模塊（MB80 IIM214E），共計32點；6塊32點開關量輸入模塊（MB80 DIM214E），共計196點；2塊32點開關量輸出模塊（MB80 DOM214E），共計64點；1塊16通道的模擬量輸入模塊（MB80 AIM214E）。

可編程通過以太網接口接入交換機，實現與計算機監控系統的通信。

大壩廊道排水泵控制系統通過RS485網絡，接入通信管理模塊，實現與計算機監控系統的通信。

4 系統功能

4.1 調度級功能

瓦托水電站受西藏區調或昌都地調調度。電站監控系統通過調度通信工作站向西藏區調或昌都地調EMS系統發送上行遙測、遙信量，接收西藏區調或昌都地調EMS系統下行的遙控、遙調量，直接控制機組或經電站計算機監控系統電站控制級控制和調節整個電廠；另外，通過調度通信工作站與調度中心的數據通信網進行批量數據信息交換，按調度要求將數據上送調度中心。

4.2 電站控制級功能

瓦托水電站計算機監控系統能夠迅速、準確、有效地完成對本電站被控對象的安全監控。電站控制級具有數據采集與處理、實時控制和調節、參數設定、監視、記錄、報表、運行參數計算、通信控制、系統診斷、系統仿真、軟件開發和畫面生成、系統擴充（包括硬件、軟件）、運行管理和操作指導等功能。通過大屏幕、操作員工作站、語音/電話報警設備、工業電視等設備，豐富了人機接口功能。

4.3 現地控制級功能

4.3.1 機組現地控制單元（LCU1~3）功能

能夠對數據進行采集和處理；在液晶觸摸屏上實時顯示與安全監視，并具備控制與調節功能；通過計算機監控網絡實現數據通信；具有自診斷功能。

4.3.2 其他現地控制單元（LCU4~6）功能

對數據進行采集和處理；在液晶觸摸屏上實時顯示與安全監視；通過計算機網絡保障數據通信；并能實現自診斷功能。

5 結束語

瓦托水電站計算機監控系統，具有對監控對象進行監控、數據采集與處理、運行計算和數據交換、操作培訓等多方面功能，同時能夠接收調度指令，并將所需數據傳送到調度，對整個電站進行有效的監控，全面提高其自動化運行水平和管理水平，提高勞動生產率和經濟效益，促進節能增發，也有助于提高提高電網的自動化運行水平和經濟運行水平。