H9000计算机监控系统在象山水电厂应用

牛保国，戴延君，佟 伟

(1.黑河市水务局，黑龙江黑河164300;2.黑河象山水电厂，黑龙江黑河164300;3.黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨150080)

黑河象山水电厂地处黑龙江省黑河市，属黑龙江水系法别拉河中游，坝址距黑河市72 km。枢纽工程主要有拦河坝、岸坡式溢洪道、引水系统、地面发电厂房及开关站等组成，水库总库容3.11亿m3，坝址以上控制流域面积1 972 km2，是一座以发电为主兼顾防洪、养鱼、净化水质等综合利用的水利枢纽工程，为一不完全多年调节水库。电厂装机容量18.32 MW，装有4台(3×6+1×0.32)MW水轮发电机组与两台容量16 MVA和8 MVA双绕组和三绕组变压器组成了扩大单元接线，电能输送分别以一回110 kV电压等级并入黑龙江电网和一回35 kV电压等级并入黑河电网，多年平均发电量4 130万kW·h。

电厂原计算机监控系统由东北勘测设计院设计，主机以计算机监控为主，常规控制为辅，如开关站、公用、保护、调速器、励磁装置、同期等设备未考虑在内，由于监控系统的结构和功能不十分完善同时由于设备已进入老化期，设备陈旧和技术的落后为电厂的管理和维护带来了困难，甚至严重影响系统的正常运行。2005年通过招标，选定北京中水科水电科技开发有限公司研发的H9000计算机监控系统。该系统采用分层分布式开放系统结构，以全面实现电厂的自动化监控和管理。

1 计算机监控系统配置及功能

1.1 系统结构

电厂以计算机监控系统为基础，不再另设常规集中监控设备。设备的运行监视和控制在中控室的操作员工作站上进行，同时也可在现地LCU上通过触摸屏实现对其所控设备运行的监视和控制。机组单元及开关站/公用单元通过光纤网络与全厂计算机监控系统连接并接受其监控。系统分两层，厂站级控制层和现地控制单元层。两层之间采用100MB快速以太网总线，构成高可靠的网络结构。网络通讯采用高性能的网络交换机进行连接，系统具有较高的传输速率和良好的抗电磁干扰能力。

1.2 主控级配置

主控级设备布置在中控室，系统主机兼操作员工作站配置两套，采用美国HP xw 4400工作站，每套配1台ViewSonie彩色LCD显示器，两台工作站以互为热备方式工作，完成对整个电厂的计算机监控系统的管理，正常时，一台为主机，完成监视和控制任务，另一台则为备用，可进行正常监视。当主站故障或退出时，备用站可自动或手动升为主站，完成监控任务。

1.3 主控级的功能

主要功能AGC/AVC计算和处理，数据库管理，在线及离线计算，各图表曲线的生成，事故、故障信号的分析处理、画面显示语音报警及人机联系等功能。

1)数据采集与处理功能。主要是采集各控制单元上传的操作和事件数据，并存入实时数据库，用于画面更新、控制调节、趋势分析、记录打印、操作指导及事故记录和分析;数据处理功能是进行各种数据编码，校验传输误差及数据传输查错，生成各种数据库，供显示、刷新、打印、检索等使用。

2)监视与控制功能。主控级对电厂主要运行参数及事故、故障状态，以数字、文字、图形 、表格、曲线等形式进行动态监视，并在主计算机LCD上显示;主控级的控制由值班人员通过LCD、键盘、鼠标等，对被控制对象进行调节和控制。

3)机组有功、无功调节功能。运行人员可通过操作调节画面，对机组进行有功、无功功率的调节。调节方式可以为设定值调节，也可以为设定步长的单步调节。设定值方式需经过人机对话，如选择调节对象、内容，进行操作闭锁条件检查，再由数据输入窗口完成数据的整定，并确认操作。单步调节方式可直接用鼠标点击机组的有功或无功功率的增减操作按钮即可。

4)3种运行方式功能:①自动控制方式功能。在正常运行方式下，由监控系统的电厂控制层设备实现对电厂的自动或手动控制，例如，由AGC/AVC进行机组的自动开停机控制。②现地控制方式功能。运行人员通过LCU的人机联系手段实现对电厂机组或有关设备的控制或调节。LCU的人机联系手段可包括操作触摸屏、操作控制按钮及操作开关等。现地控制方式的实现仍由监控系统的LCU设备自动完成。③现地手动方式。在LCU屏上设有“现地/远方”位置和“手动准同期/自动准同期”位置等切换开关，当该切换开关分别在现地和手动准同期位置时，运行人员可通过LCU屏上的控制开关直接作用LCU实现对机组的控制。

2 现地控制级结构配置功能

PLC配置结构采用CIWA—35系列PLC。CPU模块采用MX315－2AG10，现地控制级设5个LCU，1～4号机组单元控制级为1～4 LCU，开关站/公用设备系统单元控制级5 LCU，正常运行时，机组自动操作由机组单元控制级的主PLC(可编程控制器)完成，通过中控室主控级或机组单元控制级的控制命令，实现机组开、停机等全部控制操作;各单元控制级的具体监控对象及其功能如下所述。

1)机组单元控制级。1～4LCU布置在发电机层机旁，监控对象为:进水口闸阀，水轮机及其辅助设备，发电机及其辅助设备，发电机出口断路器，主变压器设备等。

2)110 kV系统单元控制级。该单元控制级5 LCU布置在继电保护室内，监控对象包括:2条线路出口断路器，隔离开关，接地开关，母线设备等。

3)公用设备单元监控对象为:厂用电系统，厂用直流系统，厂内排水系统，高低压气机、供油系统等。

现地控制级的功能主要是。数据采集与处理，显示监视，控制与调节，音响及信号，通讯与控制，自诊断功能。现地控制级数据采集包括:在正常工作情况下对各控制单元模拟量、开关量和脉冲量进行采集工作;在事故和故障情况下能自动采集事故或故障发生时刻的有关数据，并按其发生的顺序记录事故或故障的性质、发生的时间等。现地控制级既可接受主控级指令，同时可在现地进行操作。现地控制级具有与主控级的通讯功能，向主控级传送所需要的全部过程信息，也可根据主控级指令随时上传要求的信息;在发生故障或事故情况下，及时向主控级传送故障或事故信息，并可接受主控级发来的控制指令，同时将执行情况和结果回送到主控级。

3 计算机监控系统的特点

象山水电厂采用全计算机监控手段，取消了所有的常规控制方式，因此要求计算机监控系统必须具备系统的实时性、高可靠性、易维护性和安全性等。

3.1 系统的实时性

系统的实时性反映在系统的响应时间上，系统现地控制级的数据采集时间＜1 s，事件顺序点分辨率＜5 ms，执行控制的响应时间＜1 s，主控级的人机响应时间＜2 s，联合控制有功、无功功率的执行周期为3～6 s，可完全满足整个生产过程对数据采集、人机通讯、控制命令执行时间的要求。

3.2 系统的高可靠性

由于整个系统由高可靠性进口元件组成和高度冗余的配置，并且整个网络采用光纤连接，具有较好的抗电磁干扰和防雷能力，因此能长期可靠运行。

3.3 系统的易维护性

系统完善的远程自诊断及监视功能，能快速自动监视诊断到故障的部位，及时通知维护人员更换故障的部件，同时部分模块可以带电拔插，也简化了维护工作。

3.4 系统的安全性

系统对每一功能和操作都进行检查和校核，发现有误时自动实现操作闭锁及报警，以避免误操作事故。

4 结语

象山水电厂计算机监控系统的配置及功能较为全面和完善，采用了国内外的最新技术 ，在国内监控领域中处于领先地位。分层分布式开放系统结构适合于电厂生产和管理体制的分层次管理及集中控制的要求;同时系统具有实时性、高可靠性、易维护性和安全性的特点，为电站实现“无人值班”(少人值守)创造了有利条件。

［1］赵臣，张殿民，戴延君.象山水电厂机电设备技术更新改造成果回顾［J］.黑龙江水利科技，2008，36(5):54 －55.