蘇振華

(云南保山電力股份有限公司施甸分公司，云南保山 678000)

1 概述

勐梅河二級電站位于云南省保山市龍陵縣鎮(zhèn)安鎮(zhèn)境內(nèi)，為怒江支流——勐梅河流域開發(fā)的二級電站，設(shè)計水頭318m，引用流量6.1m3/s，屬無調(diào)節(jié)的引水式電站。裝機兩臺，容量為2×8MW，在系統(tǒng)中擔任基荷運行。電站于2003年2月開工建設(shè)，2004年11月竣工，年均發(fā)電量8302萬kW·h。

電站按“無人值班，少人值守”設(shè)計，其計算機監(jiān)控系統(tǒng)是通過招標采購，由南瑞自控公司設(shè)計并成套供貨。類型為SJ300水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的NT版EC2000系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和配置

整個系統(tǒng)采用開放式環(huán)境下全分布計算機監(jiān)控系統(tǒng)。電站控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分電站控制級和現(xiàn)地單元控制級。

2.1 電站控制級

電站控制級由以下各部分組成:

(1)主機/操作員工作站:采用雙機，互為冗余熱備用，切換無擾動。它是全電站監(jiān)控的主要人-機接口。其功能包括對整個電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理，在線和離線計算功能，各圖表、曲線的生成，事故故障信號的分析處理等。同時，供運行值班人員使用，具有圖形顯示、全站運行監(jiān)視和控制功能、發(fā)操作控制命令、作定值修改、設(shè)定與變更工作方式等功能。另外，其兼有工作站的功能，可供工程師維護系統(tǒng)和進行參數(shù)修改。

(2)通訊工作站:其主要完成與全站電子電能表、消防報警裝置、前池閘門控制系統(tǒng)及龍陵調(diào)度系統(tǒng)的通訊。

(3)報表打印站:由一臺操作人員工作站組成。

(4)事故順序記錄設(shè)備(SOE):為滿足系統(tǒng)內(nèi)事故順序記錄分辨率的要求，設(shè)置了SOE工作站，由GPS衛(wèi)星時鐘系統(tǒng)來進行同步對時。SOE輸入接口分布于1、2號機組和開關(guān)站/公用設(shè)備的每一個現(xiàn)地控制單元中。

(5)不間斷電源:電站控制級采用在線式UPS電源供電。

(6)時鐘同步系統(tǒng):為確保監(jiān)控系統(tǒng)電站控制級的時鐘信號和各現(xiàn)地控制級同步，電站控制級設(shè)置了GPS衛(wèi)星時鐘系統(tǒng)。

(7)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備:主計算機、通信服務(wù)器和各LCU通過10/100M網(wǎng)絡(luò)交換機聯(lián)結(jié)成快速以太網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)主要為光纖電纜，單網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)速率為100Mbps，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議為TCP/IP。

2.2 現(xiàn)地單元控制級

現(xiàn)地單元控制級主要由機組現(xiàn)地控制單元LCU和開關(guān)站/公用設(shè)備LCU構(gòu)成。為保證供電的可靠性，各LCU均采用交直流雙供電方式。各現(xiàn)地控制單元均配有一個操作人員工作站作為現(xiàn)地控制單元的人-機接口。根據(jù)被管設(shè)備的布置特點，機組LCU布置在發(fā)機層，開關(guān)站/公用設(shè)備LCU布置在中控室。

由于勐梅河二級站的LCU是按對象配置的，各LCU之間相對獨立的，某臺LCU發(fā)生故障時不會影響到其他LCU的正常運行，并且與上位機系統(tǒng)也是相對獨立的，上位機系統(tǒng)發(fā)生故障時，各LCU仍能獨立地工作維持監(jiān)控對象的安全運行，而當其與站位機系統(tǒng)恢復聯(lián)系后又能自動地服從上位機系統(tǒng)的控制和管理。

3 監(jiān)控系統(tǒng)功能

3.1 電站控制級與現(xiàn)地單元控制級的功能分配

監(jiān)控系統(tǒng)由電站控制級和現(xiàn)地單元控制級組成，現(xiàn)地控制級有3臺LCU，其分別執(zhí)行對應(yīng)于1、2號機組、開關(guān)站/公用設(shè)備等的實時監(jiān)控。LCU既作為電站監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)地控制層，向電站控制級上行發(fā)送采集的各種數(shù)據(jù)和事件信息，接受電站級的下行命令對設(shè)備進行監(jiān)控，又能脫離電站級獨立工作。因此在系統(tǒng)總體功能分配上，數(shù)據(jù)采集和控制操作的主要功能均由LCU完成。

3.2 現(xiàn)地單元控制級的功能

(1)數(shù)據(jù)采集與處理。LCU通過數(shù)據(jù)采集與處理功能對電站的主輔設(shè)備的運行狀態(tài)、運行參數(shù)及測量值進行實時采集、工程量化，存入實時數(shù)據(jù)庫，作為系統(tǒng)實時監(jiān)視、告警、控制、制表、計算和處理的依據(jù)。

(2)安全運行監(jiān)視。對電站主要設(shè)備運行狀態(tài)和運行參數(shù)進行巡回檢測、越限報警、趨勢分析、事故追憶和顯示記錄。

(3)控制和調(diào)節(jié)。LCU接受現(xiàn)地或來自上位機的命令，完成以下操作:機組LCU包括機組的開、停機操作，機組各工況的轉(zhuǎn)換操作，有功、無功負荷的增、減;開關(guān)站/公用設(shè)備LCU包括斷路器、廠用電和輔助設(shè)備的操作。

(4)事故停機處理。一是由LCU的I/O模件直接對采集到的事故信息進行響應(yīng)和處理，執(zhí)行事故停機流程;二是在機組LCU柜和開關(guān)站/公用LCU柜上均設(shè)置緊急停機按鈕，按鈕設(shè)多對接點，一方面接至LCU的PLC作為事故量來啟動事故停機流程，另一方面通過硬布線直接由緊急停機按鈕作用于緊急停機電磁閥和機組出口開關(guān)跳閘回路。

(5)數(shù)據(jù)通信。LCU的通信包括兩部分:一是作為監(jiān)控系統(tǒng)以太網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點與站控級進行通信，向上位機發(fā)送數(shù)據(jù)采集和事件信息，并接受其下行的控制命令;二是作為現(xiàn)地單元控制實現(xiàn)和微機勵磁、調(diào)速、保護、智能采集裝置等設(shè)備的通信。

3.3 電站控制級的功能

(1)數(shù)據(jù)采集和處理。從各個LCU采集電站各主輔設(shè)備的實時數(shù)據(jù)，按收到的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)庫刷新、報警登錄。根據(jù)各LCU上送的事件，依據(jù)時間順序記入相應(yīng)的一覽表。

(2)安全監(jiān)視及事件報警。①運行實時監(jiān)視。運行人員通過操作人員工作站對電站各主設(shè)備及輔助設(shè)備、公用設(shè)備的運行狀態(tài)和運行參數(shù)進行實時監(jiān)視;②事故順序記錄。當電站發(fā)生事故時，監(jiān)控系統(tǒng)立即響應(yīng)啟動語音報警，推出相關(guān)畫面，并按事故發(fā)生的先后順序記錄;③故障及狀態(tài)顯示記錄。監(jiān)控系統(tǒng)定時掃查各故障及狀態(tài)信號，一旦發(fā)生狀變將予以記錄并顯示故障狀變名稱及其發(fā)生時間;④事故追憶。電站發(fā)生事故時，監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的事故追憶點，按采樣周期對事故前和事故后一段時間內(nèi)的數(shù)值進行記錄，形成事故追憶記錄。

(3)監(jiān)控系統(tǒng)異常監(jiān)視。監(jiān)控系統(tǒng)能自動顯示節(jié)點計算機的工作狀態(tài)，如主/從機故障等。其中故障指網(wǎng)絡(luò)通訊中斷、主要功能喪失等情況。監(jiān)控系統(tǒng)能顯示出網(wǎng)絡(luò)的拓撲圖，并用顏色標明網(wǎng)絡(luò)正?；蚬收稀?/p>

(4)控制操作。①控制方式?？刂品绞街饕譃殡娬局锌睾驮O(shè)備現(xiàn)地共兩級，優(yōu)先順序從下至上，進行控制方式切換。平時監(jiān)控系統(tǒng)的控制方式主要使用前一級，設(shè)備現(xiàn)地僅用于調(diào)試和應(yīng)急處理;②控制與調(diào)節(jié)。電站監(jiān)控系統(tǒng)能根據(jù)遠方及當?shù)氐目刂泼?，按預(yù)定的步驟，對電站設(shè)備進行控制及調(diào)節(jié)，包括機組狀態(tài)轉(zhuǎn)換;機組有功功率、無功功率調(diào)節(jié);斷路器分、合操作;輔助設(shè)備及公用設(shè)備的啟、停操作;閘門的啟、閉操作等。機組的有功和無功功率給定可以由運行值班人員在中控室輸入，系統(tǒng)將對該給定值的合法性進行檢查，在調(diào)節(jié)過程中按功率給定值與測定值的偏差進行PID運算。按計算結(jié)果向調(diào)速器或勵磁調(diào)節(jié)器發(fā)出負荷或調(diào)節(jié)命令。

(5)統(tǒng)計記錄及生產(chǎn)管理。系統(tǒng)在實時采集電站各設(shè)備的運行參數(shù)和工況的基礎(chǔ)上進一步完成統(tǒng)計制表等一系列運行管理工作，使運行人員不必再進行手工抄表，電站發(fā)電運行記錄、主要電氣設(shè)備動作及運行記錄、操作記錄、事故及故障統(tǒng)計記錄、運行日志及報表打印、參數(shù)越復限統(tǒng)計等一系列技術(shù)管理工作自動進行。

4 結(jié)語

勐梅河二級電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)于2003年7月完成招標，2004年9月監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備投入調(diào)試，2004年10月，監(jiān)控系統(tǒng)投入主設(shè)備(2#機現(xiàn)地控制單元除外)隨1#機組同步投入運行，2004年11月2#機組投入運行，電站機組建成發(fā)電。從9年多的運行情況看，計算機監(jiān)控系統(tǒng)與主設(shè)備之間的接口較好，設(shè)備本身的可靠性較高，監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和配置合理，人機接口功能強，操作控制簡潔、方便、靈活，具備監(jiān)視控制和自動化基本功，能實時、準確、有效地完成對電站被控對象的安全監(jiān)控，可以滿足電站生產(chǎn)運行需要。