江口水电厂计算机监控系统改造

夏 敏

（江西新余江口水电厂，江西 新余338000）

0 引言

江口水电厂位于江西省赣江支流袁河中游，现装机容量4×10MW。设计水头19.5m，多年平均发电量1亿kW·h，是一座以发电为主，兼有防洪、灌溉、航运、给水等综合功能的大型水利枢纽。电厂自1961年投运以来至今已运行50多年，机电设备老化严重。目前，电厂机组的控制方式是微机监控＋常规控制模式，即微机监控与常规的水机自动盘车、仪表、继电器等并存，整体自动化水平较低，未能达到规范规定的水电厂自动化要求。因此，电厂从2013年10月开始对监控系统进行全面改造。

1 计算机监控系统的结构和配置

经过招标，江口水电厂采用了南京南瑞集团公司自动控制公司生产的SJ－500型现地控制装置与新一代计算机监控系统软件NARI－NC2000。该系统运行安全、可靠，具有充分的开放性和可扩展性，由SJ－500装置、LCU工作站、操作员工作站、WEB服务器／通讯管理机等部分组成。改造后的监控系统采用基于以太网的全开放、分层分布式结构，有主控级和现地控制单元级2级。

1.1 主控级结构和配置

（1）2个操作员工作站。整个系统配置原装工控机工作站2个，互为热备用，由网络系统软件监测并自动进行切换。功能包括AGC、AVC、对整个计算机监控系统的管理、实时图形显示、各种报表生成、事故故障信号的分析处理、语音报警，全厂运行监视和控制等。操作员工作站布置于中控室的操作台内。

（2）1个调度通讯工作站。通讯工作站主要用于完成与上级调度的通信。

（3）1个厂内通讯工作站。与MIS系统、水情系统、大坝监测、五防闭锁及工业电视监控等系统的接口。计算机监控系统设1套语音报警系统，与通讯工作站相连，可以在中控室对电厂故障和事故发语音告警信号及音响报警。

（4）1个工程师工作站。采用原装工控机，主要用于修改定值、增加和修改画面，并可进行系统维护、软件开发及远程维护诊断等。此外，还可用于离线设置参数、对运行人员进行仿真培训。布置于中控室的操作台。

（5）2个厂长终端兼调试工作站。设置2个厂长终端兼调试工作站，采用IBM商用笔记本电脑，主要用于厂长的日常工作管理，为厂长的决策提供可靠运行数据，同时也可作为对运行维护人员进行培训和指导的依据。

（6）1台网络激光打印机。用于报表、操作及报警历史记录、文件和图纸等资料的打印。

（7）1套GPS卫星时钟系统。整个系统配置1套多串口时钟系统，采用GPS同步接收卫星时钟信息，通过串口与操作员工作站相连发送对时信号，为整个监控系统提供时钟同步，实现精确对时。

（8）1套光纤网络设备。整个系统所选用的网络设备主要是100M工业级网络交换机（国际知名品牌），有24个100M RJ45接口。

（9）2个3kVA逆变电源模块。电厂控制层电源配置2个逆变模块，为上位机等设备提供电源。

（10）1个控制室操作台。中控室设置1个三席运行人员控制台，取消原来的信号返回屏、控制台。

1.2 现地控制单元结构和配置

单元控制级按控制对象性质分为机组控制单元、公用开关站控制单元。全厂共设置5个现地控制单元（LCU），即4台机组各设置1台LCU柜，公用开关站设置1台LCU柜。机组LCU主要由一体化工控机、PLC、电量采集装置、自动准同期装置、温度巡检装置和不间断电源（500VA）组成。

2 计算机监控系统的主要功能

2.1 电厂级功能

（1）数据采集和处理。现地控制单元采集电厂设备的实时运行状态和各种运行参数，并作必要的预处理，然后通过以太网交换机上送至上位机，存于实时数据库，用于统计、累加、比较、综合计算分析，得出各主要电气设备的电流、电压、功率、功率因数及电度量，计算出电厂上下游水位、水头、机组流量、机组运行温度、导／浆叶开度（其中2台机组为转浆式），统计电厂主要设备运行工况及继电保护和自动化装置动作等情况，形成各种实时计算数据库和历史数据库，显示各类生产报表。

（2）安全运行监视。实时监视电厂各类设备的运行状态和参数，当发生运行状态异常、运行状态变更或参数越限时，计算机监控系统自动根据事件性质区分不同情况，以声、光、文字、图形等多种形式向值班运行人员报警或作出提示，同时实时记录备查。安全运行监视包括事故报警与记录、故障报警与记录、参数越限报警与记录、事件顺序记录、电气设备操作记录、事故追忆记录、计算机监控系统综合信息记录、实时状态和过程监视、重要参数的变化趋势监视等内容。

（3）实时控制与调节。运行人员以人机对话方式对电厂设备进行指令操作控制，实现机组开停机、紧急停机、有功／无功调节，断路器投切，机组辅助设备启停等控制操作功能。还可根据自动化控制与调节功能的计算结果，自动发出控制命令，以实现机组启停控制、有功／无功调节、自动电压控制等功能。

（4）屏幕显示。能够以自动和召唤方式显示电厂电气主接线、各台机组运行工况及辅助系统运行工况、各电压等级配电装置运行状况、运行报表、报警一览表、事件一览表。

（5）打印记录。能自动随机打印系统的各种操作记录，事故、故障等各类报警记录，可定时或召唤打印各类统计报表、运行记录及运行日志、报警及事件一览表等。

（6）运行指导。根据当前的状态进行条件判断，计算机提供操作指导意见。如开停机操作指导，倒闸操作指导，事故、故障原因及处理提示、操作票等。

（7）数据通讯。计算机监控系统内部由以太网实现通讯；机组LCU与调速器、励磁装置的接口采用I／O接点接口和RS485串行口通信方式，公用LCU与各辅助设备控制的接口采用I／O接点接口和RS485串行口通信方式；计算机监控系统通过调度通讯服务器与上级调度通讯，通过厂内通讯服务器与视频监控、五防闭锁、消防报警系统、大坝安全检测、水雨情测报以及其他系统通讯。

2.2 机组LCU功能

完成水轮发电机组、调速器、调速器油压装置、励磁系统等的实时数据采集处理、安全监视和控制操作，传送电厂级所需数据和信息，接收、执行电厂级的命令，并具有现地自诊断功能。此外，机组LCU独立于电厂级，具有部分设备状态现地显示及必要的常规操作功能，使运行人员在现地也能完成机组的各项操作。

2.3 机组自动控制功能

利用PLC可实现下列机组自动控制功能：

（1）机组自动开机、并网、发电、停机。

（2）当发生以下情况时，进行故障报警：轴承温度升高；发电机空气冷却器温度升高；主轴密封无润滑水；压油装置油压异常；开、停机未完成。

（3）当发生以下情况时，进行事故停机：手动事故停机指令；油压事故下降；轴承温度过高；发电机着火报警；电气事故保护动作停机；水机及其辅助设备事故。

（4）当发生以下情况时，进行紧急停机：机组转速达到额定转速的140%；事故停机过程中剪断销剪断；手动紧急事故停机指令。

3 结语

经过改造，江口水电厂计算机监控系统为机组运行与操作指导、事故及故障原因分析判断提供了良好的帮助，减轻了运行人员的劳动强度，提高了工作效率。监控系统与新余市区办公楼进行通讯连接后，有关领导和生产管理职能部门的人员坐在自己办公室的计算机前，轻点鼠标，就能将全厂的生产运行情况掌握得一清二楚。新的监控系统是江口水电厂综合自动化水平显著提高的重要标志，其一旦投运，必将为电厂的安全、经济、稳定运行发挥十分积极的作用。

［1］DL／T5081—1997 水力发电厂自动化设计技术规范［S］

［2］DL／T5065—1996 水力发电厂计算机监控系统设计规定［S］