馱英渠首電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)簡(jiǎn)介

〔摘要〕馱英渠首電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)按照“無(wú)人值班”（少人值守）的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，以樞紐調(diào)度運(yùn)行管理系統(tǒng)為核心，具有遠(yuǎn)方和現(xiàn)地監(jiān)控功能，系統(tǒng)由遠(yuǎn)方控制級(jí)、主控制級(jí)和現(xiàn)地控制級(jí)構(gòu)成，采用基于交換式快速以太網(wǎng)的開放全分布式結(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能完成對(duì)電站水輪發(fā)電機(jī)組及其附屬設(shè)備、升壓站主要電氣設(shè)備、公用輔助設(shè)備、進(jìn)水口起閉設(shè)備和泄水閘門設(shè)備的集中監(jiān)視和自動(dòng)控制。各系統(tǒng)通過樞紐通信處理站進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)信息共享。

〔關(guān)鍵詞〕馱英渠首電站? 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)? 視頻監(jiān)視? 自動(dòng)控制? 監(jiān)控系統(tǒng)

1? 工程概述

廣西左江治旱工程馱英水庫(kù)及灌區(qū)工程位于廣西壯族自治區(qū)崇左市，工程開發(fā)任務(wù)為以灌溉、供水為主，兼顧發(fā)電等綜合利用。馱英電站由渠首電站、河道電站兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的電站組成，總裝機(jī)容量20.6MW，其中渠首電站裝機(jī)2×3.8MW，多年平均發(fā)電量13.94GW·h，年利用小時(shí)數(shù)1834h，電站設(shè)計(jì)水平年為2030年。

渠首電站安裝2臺(tái)3800kW的立軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組， 1#、2#機(jī)組與1臺(tái)10000kVA雙圈變壓器組成發(fā)變組擴(kuò)大單元接線。渠首電站110kV線路引至河道電站升壓站，兩個(gè)電站電能在河道電站匯合后統(tǒng)一送入電網(wǎng)。

2? 電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

馱英渠首電站按“無(wú)人值班（少人值守）”的管理模式設(shè)計(jì)，微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的主要目的是監(jiān)視和控制整個(gè)電站的主要機(jī)電設(shè)備，滿足為實(shí)現(xiàn)工程目標(biāo)而制定的各項(xiàng)規(guī)定和要求。電站以調(diào)度系統(tǒng)為核心，具有遠(yuǎn)方和現(xiàn)地監(jiān)控功能。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)包括電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、電站直流系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)以及集控系統(tǒng)等。

2.1? 電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

2.1.1? 系統(tǒng)構(gòu)成

（1）渠首電站采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，由主控級(jí)和現(xiàn)地控制級(jí)組成分布系統(tǒng)，主控級(jí)和現(xiàn)地控制級(jí)采用交換式以太網(wǎng)通信，采用光纖通信介質(zhì)，各節(jié)點(diǎn)通過光纖電纜連接到LAN上。局域網(wǎng)按IEEE802.3設(shè)計(jì)，通信規(guī)約采用 TCP/IP，網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率不小于1000Mbps。

（2）電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主控制級(jí)設(shè)置1套主機(jī)兼操作員工作站、1套通信處理站、1臺(tái)打印機(jī)、1套局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、1套GPS對(duì)時(shí)裝置等。

（3）電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制級(jí)設(shè)備設(shè)計(jì)采用5套現(xiàn)地控制單元（LCU）：2套機(jī)組LCU，1套升壓站/公用LCU，1套放水閥LCU。

2.1.2? 系統(tǒng)功能

電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能迅速、準(zhǔn)確、有效地完成整個(gè)電站的主要機(jī)電設(shè)備的監(jiān)控，且能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和處理，實(shí)時(shí)控制和調(diào)節(jié)，安全運(yùn)行監(jiān)視，電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，屏幕顯示，事故處理指導(dǎo)和恢復(fù)操作指導(dǎo)，數(shù)據(jù)通信，鍵盤操作，電站主要機(jī)電設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理，系統(tǒng)診斷等功能，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和處理，安全運(yùn)行監(jiān)視，實(shí)時(shí)控制和調(diào)節(jié)，事件順序檢測(cè)，數(shù)據(jù)通信，系統(tǒng)自診斷等主要功能。

（1）主機(jī)兼操作員工作站。負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)遠(yuǎn)方控制級(jí)、主控制級(jí)和現(xiàn)地控制單元的工作、收集有關(guān)信息并作相應(yīng)處理和存儲(chǔ)，操作員可以在工作站上通過人機(jī)接口對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)和畫面進(jìn)行在線修改、人工設(shè)定、設(shè)置監(jiān)控狀態(tài)、修改限制，并可下裝至LCU。

（2）通信處理站。通信處理站是電站監(jiān)控系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的輸人/輸出接口，負(fù)責(zé)與水庫(kù)集控系統(tǒng)、水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)、電力系統(tǒng)及樞紐內(nèi)部其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的通信。

（3）機(jī)組LCU。機(jī)組LCU應(yīng)能向電站控制級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)送信息以及執(zhí)行電站控制級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)下達(dá)的控制命令。同時(shí)，在脫離站級(jí)的狀態(tài)下能夠獨(dú)立完成其監(jiān)控范圍內(nèi)設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集處理、趨勢(shì)分析、設(shè)定值修改等任務(wù)。

（4）升壓站/公用LCU。升壓站/公用LCU作為分布式系統(tǒng)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)升壓站主變壓器、廠用變壓器、110kV線路、400V備自投、斷路器、接地刀閘等各主要電氣設(shè)備的自動(dòng)監(jiān)視和控制。

2.1.3? 系統(tǒng)硬件設(shè)備

（1）主控制級(jí)設(shè)備。①主機(jī)操作員工作站。采用高性能、多任務(wù)、多用戶型的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。主機(jī)工作站主要硬件配置：CPU≥Intel Xeon E5-2600V4，內(nèi)存4GB，SAS接口硬盤2TB，2臺(tái)27英寸TFT彩色液晶顯示器。②通信處理站。主要硬件配置：CPU≥Intel Xeon E5-2600V4，2.8GHz，內(nèi)存4GB，SAS接口硬盤2TB，1臺(tái)14英寸TFT彩色液晶觸摸顯示器。③GPS時(shí)鐘裝置。配置1套高精度系統(tǒng)主時(shí)鐘，準(zhǔn)確度優(yōu)于0.2微秒。④網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備為太網(wǎng)通信系統(tǒng)，采用光纖介質(zhì)通信，設(shè)備包括1套100Mbps網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。

（2）現(xiàn)地控制級(jí)設(shè)備。①機(jī)組LCU。每套機(jī)組LCU配置包括1臺(tái)可編程序控制器（PLC），I/O模塊為：192點(diǎn)開關(guān)量輸入，24點(diǎn)模擬量輸入，16點(diǎn)RTD溫度量輸入，64點(diǎn)開關(guān)量輸出，4點(diǎn)模擬量輸出;②升壓站/公用LCU。升壓站/公用LCU配置包括1臺(tái)可編程序控制器（PLC），I/O模塊為：192點(diǎn)開關(guān)量輸入，16點(diǎn)模擬量輸入，8點(diǎn)RTD溫度量輸入，64點(diǎn)開關(guān)量輸出。

2.1.4? 系統(tǒng)軟件

電站監(jiān)控軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件和輔助軟件。

（1）系統(tǒng)軟件：操作系統(tǒng)軟件（Win7專業(yè)版）、實(shí)時(shí)執(zhí)行軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件、高級(jí)編程語(yǔ)言和自診斷軟件等。

（2）應(yīng)用軟件：采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要包括以下功能模塊：基本應(yīng)用程序、監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（SCADA）、事件記錄、報(bào)警報(bào)告、趨勢(shì)分析、發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)和停機(jī)程序、機(jī)組附屬設(shè)備監(jiān)視程序、維護(hù)軟件等。

（3）輔助軟件：防病毒軟件、在線幫助軟件、遠(yuǎn)方診斷軟件。

2.2? 視頻監(jiān)視系統(tǒng)

電站設(shè)置1套視頻監(jiān)視系統(tǒng)，設(shè)計(jì)采用多媒體監(jiān)視技術(shù)，本電站的視頻監(jiān)視系統(tǒng)由1套視頻工作站及若干前端設(shè)備組成。

視頻監(jiān)視系統(tǒng)能完成渠首電站大壩及廠房等重要工程部位和場(chǎng)所的目標(biāo)監(jiān)視、警示聯(lián)動(dòng)、遠(yuǎn)方集中監(jiān)控、圖像網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)裙δ堋z像機(jī)的視頻信號(hào)以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式實(shí)時(shí)傳輸?shù)絅VR，由NVR進(jìn)行視頻采集、編碼，由視頻監(jiān)視主機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)傳輸。視頻監(jiān)視系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展能力，以滿足樞紐其他部門圖像遠(yuǎn)程監(jiān)視的要求。

2.3? 系統(tǒng)電源

為保證電站控制電源的可靠性，設(shè)置1套直流系統(tǒng)，額定電壓為DC220V，直流系統(tǒng)接線方式為單母線接線方式，配置1組容量為150Ah的閥控式密封鉛酸蓄電池組，設(shè)有合閘和控制回路，分別給控制保護(hù)設(shè)備、斷路器操作機(jī)構(gòu)和事故照明負(fù)荷提供電源，還提供綜合自動(dòng)化系統(tǒng)用的逆變AC220V電源。

3? 結(jié)語(yǔ)

馱英渠首電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)，將傳統(tǒng)水電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的監(jiān)控、保護(hù)、調(diào)速、勵(lì)磁、視頻等系統(tǒng)全部或部分整合在一起，減少了維護(hù)工作量，使其成本更低，配置更加簡(jiǎn)單，網(wǎng)絡(luò)更加清晰。提高了整個(gè)電站的運(yùn)行管理水平，為電站的長(zhǎng)期安全可靠、穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保證，是水利樞紐現(xiàn)代化管理的發(fā)展方向。

[作者簡(jiǎn)介] 秦裕（1993-），男（壯族），廣西賀州人，廣西水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院助理工程師，學(xué)士，主要從事電氣工程設(shè)計(jì)工作。