浅议如何进行水电站自动化监控系统的监理

陈泰山

陕西省水利工程建设监理有限责任公司 710032

引言

水电站自动化监控系统通过对电站各种设备信息进行采集、处理,实现自动监测、控制、调节、保护、在水电站中得到了广泛的应用。如今新建或改造的水电站都基本实现了自动化监控系统。本文根据拐子沱水电站计算机监控系统为例谈谈如何进行水电站自动化监控系统的监理

1.概述

拐子沱水电站位于四川省雅安市芦山县宝盛乡境内，玉溪河中游，为玉溪河梯级电站的最末一级电站。电站为混合式开发的中水头电站，由混凝土闸坝、进水口、左岸无压引水隧洞、主副厂房、开关站及进厂公路桥等组成。上游水库总库容567万m3，调节库容367万m3，具有日调节能力，正常蓄水位922.0m，设计水头77m，设计引用流量38m3/s，装机容量2×12.5MW，保证出力5.973 MW，年利用小时5235h，多年平均发电量12564万kWh。电站计算机监控系统按“无人值班”(少人值守)运行方式设计，整个系统应采用全分布开放式系统结构；电站计算机监控系统由电站控制中心系统和现地控制单元等组成。

2.熟悉电站计算机监控系统配置

2.1 明确电站监控系统结构

经过三次设计联络会最终确定了该电站监控系统的结构布置形式及整个系统采用全分布分层开放式系统结构。该电站采用湖南紫光SM-4D计算机监控系统，各保护测控屏内装紫光DCAP系列单元控制箱。电站设备的运行监视和控制在中控室的操作员工作站上进行，同时也可在各LCU上通过触摸屏和开关按钮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，同时在这些系统的现地控制柜上设有控制开关以及操作按钮，可以实现设备的现地监控。

2.2 熟悉LCU控制对象及功能要求

现地控制单元（LCU）包括两套机组LCU (LCU1-LCU2)、开关站LCU3及电站公用设备LCU (LCU4)、大坝公用LCU (LCU5)。LCU完成对监控对象的数据采集及数据预处理及与其它电站设备的通讯，负责向网络传送数据信息，并自动服从调度层上位机的命令和管理。同时各LCU也具有控制、调节操作和监视功能，配备有本地操作按钮和指示元件，当与上位机系统脱机时，仍具有必要的监视和控制功能。LCU采用PLC直接上以太网的方案。 LCU是一套完整的计算机控制系统。与系统联网时，作为监控系统的一部分，实现系统指定的功能。而当LCU与系统脱离时，则能独立运行，实现LCU的现地监控功能，并确保被控设备的安全稳定运行。LCU的基本功能如下：

PLC完成各种数据采集与预处理功能。事件顺序记录功能。数据通讯与网络通讯功能。运行工况的转换，LCU可完成各类设备的运行工况转换，如机组的运行工况转换，断路器的分合，设备运行方式的转换等。LCU现地人机联系功能。系统硬件及软件诊断与自恢复功能。时钟同步功能。通过硬件和软件同步手段，实现系统时钟同步。

机组现地控制单元(LCU)控制与调节功能：机组开、停机顺序控制；机组事故停机及紧急停机控制；机组辅助设备的控制；发电机出口断路器的分/合操作；主变中性点接地开关的分/合操作；机组有功功率调节；机组无功功率/电压调节；各种整定值和限值的设定；机组的自动/手动准同期并网操作；机组进水口闸门控制；水力机械保护功能。

公用设备/开关站现地控制单元(LCU)控制操作功能：开关站现地/远方控制方式的切换操作；开关站各断路器的分/合操作；开关站各隔离开关的分/合操作；开关站各接地开关的分/合操作；开关站各断路器的自动准同期合闸操作；厂用电进线及断路器的分/合操作；厂用电各种运行方式的确定及备用电源自动投入，大坝LCU主要实现闸门的启闭及现地/远方控制方式的切换操作。

3.加强自动化监控保护屏柜出厂验收

3.1 熟悉合同文件中关于水电站中自动化监控方面的技术条款。

在出厂验收前根据合同要求检查自动化监控系统的硬、软件的配置是否符合要求，设备数量是否满足合同要求，屏柜安装的元器件是否按合同要求采购和安装，布置和走线是否符合设计图纸和相关规范要求，接插件是否牢固。屏柜颜色是否和业主要求的一致等，上位机是否按照技术协议要求配置。

3.2 核查自动化厂家的出厂调试报告

检查自动化厂家对于该项目的《装置出厂调试报告》、《上位机调试报告》及《屏蔽及通讯接地检测报告》。①《装置出厂调试报告》内容包括：开入量检测、开出量检测、精度及线性度检测、保护功能检测。② 通讯及上位机试验的内容：检查数据库定义是否正确。保证项目在调试及通电拷机的过程中按照设计要求的网络结构进行连接并通讯。所有开入信号、保护信号报信、模拟量测量应同时在上、下位机检测其正确性。检测后台机报表、曲线、故障录波功能是否正常。后台监控人机界面是否友好。③《屏蔽及通讯接地检测报告》保证所有自动化保护测控装置（包括PLC部分）必须可靠接大地，大地即屏蔽地。一个通信网络只允许一点接大地，不允许多点接大地。通信网络的接地点选在屏体端，而不在串口卡端。每个分散安装的装置的保护地分别单独连接在高压开关柜的接地铜排上，保证可靠接大地。所有装置的机箱外壳通过接地螺钉与保护地端子相连。

3.3 检测直流系统

检查直流系统充电模块数量和型号是否符合设计要求，并且检查模块的通讯、均流、充电控制等各项功能的详细调试记录；同时必须对电池屏的配线、电池型号、安装方式等进行检查，确保电池能够正确安装；若配有绝缘监察模块，必须检测其接地选线及上位机报警功能。

4.确保现场自动化屏柜安装质量

4.1 做好设备到现场开箱验收

按照随箱设备清单进行验收，认真核查设备是否和随箱设备清单一致，特别要检查屏内元器件和设计要求是否一致；在运输过程中是否发生碰撞和损坏等问题。如果发现与实际情况不符，要求自动化厂家更换或处理，只有符合要求的屏柜才允许安装。

4.2 确保屏柜安装质量

屏柜安装质量好坏直接影响全厂自动化监控实现的程度。依照设备平面布置图检查屏柜是否按设备布置图就位安装，安装是否符合有关技术规范要求，并对安装质量进行验收。

5.保证计算机监控系统综合调试

5.1 开入量的调试

保证现场自动化元器件设备信号能够正确无误的传送给PLC,从而才可保证自动控制的正确性。用一段电线将开关输入量从端子排上短接；检测只有连续三次正确动作才算检测合格；同时观察的对象包括PLC指示、上位机、触摸屏。首先检测PLC然后才是上位机或触摸屏：每做一个遥信要先看PLC上对应的指示灯是否亮了；通过编程软件监视所定义相应变量是否由0变1，查看上位机的遥信及报警是否正确，查看触摸屏的遥信是否变位。

5.2 开出量的测试

从编程软件直接强制开出看PLC上对应的指示灯是否亮，开出继电器相应指示灯是否亮。并用万用表在端子排上测量相应输出端子；检测只有连续三次正确动作才算检测合格；观察的对象包括PLC指示、上位机、触摸屏。

5.3 模拟量的测试

加量前检查PLC所设量程是否正确，中间元件输出是否正确；加量测试功率必须结合单元箱所测功率算出校正系数加以校正；检测按调试报告来做不能直接对PLC加量；观察的对象包括PLC、上位机、触摸屏。

5.4 流程测试

检测只有完全按流程图动作才算检测合格；整个过程由编程软件在线来模拟；用PLC编程软件监控，由指令变量强制完成流程。

6.继电保护试验

6.1 检查调试厂家提供继电保护试验大纲

大纲内容包括保护的种类、试验的方法、安全措施、微机继保测试仪的型号、试验数据的填写表格等。

6.2 输入继电保护整定值

将设计院或供电部门提供的继电保护整定值输入到相应的保护装置中，并确认输入正确无误。利用微机保护测试仪对所有要求的保护按照试验大纲进行继保试验，并提供继保试验报告。

最后，在所有项目调试完成都准确无误的情况下，进行联动试车，并向业主提交监控系统的现场综合调试报告。

7. 结语

作为一名监理工程师，必须具备较强的理论知识和丰富的实践经验；由于自动化控制技术发展很快，需不断拓宽自己的视野，努力更新自己的知识结构，跟上时代的步伐。同时，必须熟悉水电站机电设备原理和运行规律，在工作中不断加强自动化监控方面业务水平的学习和监理水平的总结，提高自己的监理水平。

[1]黄少敏 .水电站微机监控与保护.黄河水利出版社

[2]陈光大.计算机监控系统.武汉水利电力大学出版社