摘要：本文介绍了老渡口电站计算机监控糸统设计思路，提出了先进可靠的系统结构、配置技术方案，系统电源配置方案。可供同类电站计算机监控糸统设计参考。

关键词：老渡口电站监控系统结构配置电源

1概述

老渡口电站位于云南省罗平县老厂乡境内,属于径流式电站，电站建成后的任务是单一发电，在罗平县电网中承担负荷。电站装机3×12500kw，设计水头76.1m,设计流量55.3m3/s,多年平均发电量1.89亿kw•h。

发电机机端为6.3KV，110KV出线一回、备用一回，35KV出线一回、备用一回。发电机—变压器采用单元和扩大单元的混合接线，1#、2#发电机与1#三相双线圈变压器组成扩大单元接线，3#发电机与2#三相三线圈主变压器组成单元接线。厂用电源分别取自1#、2#发电机和3#发电机母线。发电机出口、主变高压侧、中压侧、厂变高压侧、出线均装设有断路器。110kV及35kV侧为单母线接线。

老渡口电站计算机监控系统按照“无人值班，少人值守”的原则设计。计算机监控系统设备由南京南瑞集团自动化控制公司提供。

电气主接线见图1。

图1老渡口电站电气主接线图

2监控系统基本结构

监控系统分为工作站、网络、控制站三个部分。通讯网络配置原则上设置为两层：信息层、控制层。信息层采用100Mbps交换式以太网，构成数据通讯网络，形成信息集中处理综合平台，采用全局分散式数据库管理系统。控制层分电气系统监控及机组系统监控两个部分。电气系统监控采用先进的智能化测控单元1：1分散配置完成现地控制；机组系统监控采用前端机方式分散控制３台机组及公用系统，实现分散控制的技术原则。

工作站配置工控机，配置与电网调度通讯接口的通讯机，建立负荷调度通道，具有人工/自动的负荷分配控制功能。后台配置工程师站。前台配置两台操作站，实现运行监控CRT一体化。

微机型励磁、调速装置，线路、发电机、变压器保护专用控制设备采用RS485接口总线通讯连接，通过通讯管理机和机组LCU接入数据通讯网。关口表、机组电度量表通过数据采集器接入。

控制层的机组、公用系统、首部、前池控制用前端机LCU，采用6套GE90PLC实现。监控系统具有系统时钟同步功能，保证工作站及控制层所有联网设备时钟同步，同步精度≤1ms。

系统网络结构见图2。


图2系统网络结构

3监控系统配置

3.1控制对象说明

（1）水轮发电机3台，单机容量1.25万KW。水轮机型号：HLA384-LJ-154；发电机型号：SF12.5-14/3250,福建南平电机厂制造。

（2）机组控制设备

励磁系统型式为FWL-B微机自并激励磁系统(南瑞集团公司生产)。DKT可编程调速器(武汉长控所生产)。蝶阀型号为2250KD741X-16Vk（长沙市阀门厂生产）

（3）机组辅组设备

空压气系统：气泵4台。

排水系统：水泵4台。

机组冷却水压控制：2台滤水器电机、5个阀门。

消防供水系统控制：1台水泵、1台滤水器电机、1个阀门。

调速器油压系统控制：3组6台油泵。

漏油箱油位控制：3组3台油泵。

中间油箱油位控制：1组1台油泵。

排气系统：气泵3台。

（4）闸门设备

首部7道、前池2道、尾水3道。

（5）电气设备

110kV系统：开关3台，刀闸7把（不含备用），微机保护1套。

35kV系统：开关2台，刀闸5把（不含备用），微机保护1套。

厂用变系统：开关3台，微机保护3套。

厂用电系统：开关3台。厂用备自投一套。

主变系统：微机保护2套。

机组系统：微机保护3套。

直流屏：1套。

3.2系统通讯网络配置

数据通讯网络采用100Mbps交换式冗余以太网，采用TCP/IP控制协议。以太网配用智能化集线器（HUBSwitch）联接，配置4台16口HUBSwitch，冗余配置，并留有系统节点扩展接口。

电气系统升压站、发电机及厂用电系统测控单元采用分段（共2段）现场总线通讯联接，Ⅰ段配接测控单元5个，通讯距离>300m；Ⅱ段配接测控单元9个，通讯距离>150m，分别通过通讯单元直接接入数据通讯网络，以太网卡冗余配置。

机组、公用系统控制、闸门控制前端机（共6套）配用以太网卡接入数据通讯网络，配10.4寸彩色液晶触摸屏用于现地操作。

微机型励磁（３台），调速（３台），线路、发电机、变压器保护（12套），直流屏专用控制设备通过RS485总线（协议与专用设备厂家协商确定）通讯联接，通过通讯管理机和机组LCU接入以太网，以太网卡冗余配置，实现专用设备信息共享。

线路关口电度表（型号：ENERGYMETER-SYSTEM2000-04004块）、机组电度表（型号：ENERGYMETER-SYSTEM2000-04006块）通过数据采集器（1台）联网接入RS485总线，实现线路及机组电度量数据记录、存储管理。

数据通讯网络通信介质按光纤方案配置，通讯距离按总长1000m、最长节点距离200m（控制室至发电机层）考虑。首部闸门监控LCU至控制室距离5Km，前池闸门监控LCU至控制室距离500m，通信按光纤方案配置。

3.3工作站

配置2台操作站，监视操作功能同时可用，互为备用，配置如下：

CPU：32位，时钟频率2.0GHz，512MB内存，40GB硬盘(7200转)，16倍速DVD-ROM，声卡，工业TV视频图像接口卡，1.44MB软驱，操作专用键盘，球标、电源线等，高密度显卡，21”彩色纯平(1600×1280)CRT监视器，100Base-TX以太网卡。

配置1台工程师站（后台安装），完成系统软件组态、电气系统录波曲线显示及历史数据存储，配置要求如下：

CPU：32位，时钟频率2.0GHz，512MB内存，40GB硬盘(7200转)，16倍速DVD-ROM，声卡，1.44MB软驱，标准键盘，鼠标、电源线等，高密度显卡，21”彩色纯平(1600×1280)CRT监视器，100Base-TX以太网卡。

3.4控制层设备

（1）电气系统监控

电气设备监控采用智能化测控单元按电气开关1：1方式配置。刀闸状态接入相关电气开关配置的测控单元，并留有电气闭锁控制输出接点（DO）。现场总线分别通过通讯单元接入数据通讯网络。现场总线分设为两段：

I段——升压站网控部分，110KV线路1条，35KV线路1条。开关5台，刀闸（手动）１2台。配置测控单元5个，通讯距离300m。

II段——厂用电及发电机—变压器部分。厂用电母线两段，发电机３台，主变压器两台，厂用变压器３台，开关９台，配置测控单元９个，通讯距离150m。

（2）机组、公用及水工系统监控

采用GE90系列PLC前端机分散配置，配置6套，分别控制#1~#３机及公用系统、闸门。PLC的开入、开出及模拟量的数量配置参见表1。模拟变送器（两线制）、DI电源由监控系统供电；DO输出采用统一型号的小型继电器隔离输出，继电器控制电源24VDC，继电器接点容量220VAC、5A；220VDC、5A。

表1PLCI/O配置表


发电机有功、无功控制信号及励磁、调速设备故障状态信号采用硬接线接入对应机组控制的前端机。

同期设备硬接线接入公用系统前端机，同期装置的同期点、同期方式选择及启、停操作在操作站软手操完成。同期控制合闸信号硬接线接入对应的发电机、主变压器、线路开关。配置2套深圳智能SID-2CM微机自动准通期装置，一套用作3台发电机出口开关的同期，一套用作主变压器高（中）压侧开关、线路等5个开关的同期。

（3）电源

监控系统电源采用两路220VAC50Hz电源、一路220VDC电源，由监控系统厂家提供配电柜，内部完成电源分配。两路220VAC来自不同厂用电源段，直供配电柜，柜内完成切换。工作站、LCU供电回路配置UPS分散供电，UPS不配蓄电池，采用厂用直流电源220V供给。配电柜完成监控系统各组成部件供电分配，采用1:1配置分散的UPS装置供电（见图3）。配电柜各回路容量按回路最大耗电量的2～3倍配置。


图3

4功能要求

4.1数据处理功能

包括数据预处理（数据判断、标度变换等），数据实时处理（建立实时数据库、参数越限检查及报警），数据实时计算处理（如kWh累计等）。具有事故追忆、故障录波、开关量监视记录及事件顺序记录功能。

4.2电气设备和发电机组及其相关辅助设备正常控制和操作功能

包括机组的自动开机、升压至并列，机组自动停机，机组紧急停机关球阀，机组的AGC和AVC自动控制，保护装置动作停机、关球阀，发电机出口断路器开/合控制。开关、刀闸的操作控制。水泵、气泵、油泵的操作和控制。

4.3发电机自动发电控制AGC（机组部分）

在满足各项限制条件的前提下，以迅速、经济的方式控制机组的有功功率。根据给定需发功率，计算推荐当前水位下的最佳运行机组数和组合。根据电厂供电可行性，设备的实际安全、经济状况确定运行机组数。在运行机组间实现负荷的经济分配或人工分配，校核各项限制条件（若不满足时进行各项修正）。有与电网调度的AGC切换应答逻辑，有AGC画面。

4.4发电机组自动电压控制AVC（机组部分）

根据母线电压实测值和设定值及不同运行工况对机组作出实时决策指令控制以维持高压母线电压设定值，并合理分配机组间的无功功率，有AVC画面。

4.5紧急控制和恢复控制

机组发生事故和故障时应自动跳闸和紧急停机，电力系统发生故障或失去大量负荷时能迅速采取校正措施和提高稳定措施。如频率过低应增加机组出力，投入备用机。频率过高，应减少机组出力或切除机组。当系统稳定后进行恢复控制。

4.6自诊断、自恢复功能

具备完善的自诊断能力，能及时发现自身故障，并在操作站CRT画面显示故障信息，当出现程序死锁或失控时，应自动恢复到原来正常运行状态，现场控制单元配置完备的硬件及软件诊断功能。

4.7多媒体技术的运用

语言功能:语音报警，电话语音及信息查询。动画功能:主要用于表现主接线的带电情况及开关的断合状态，显示电力系统潮流方向以及各种实时参数。可视化功能:可将自动发电控制、负荷分配、各液位、压力等信息用图示的方法表示出来。具备灵活、方便、快速的人机对话功能。

5结束语

老渡口电站计算机监控系统结构、配置设计采用了先进的通讯网络技术，交换式以太网络使厂内控制层的各类控制设备信息联网共享，符合目前控制系统网络化技术发展的方向。针对水电厂动力工艺系统及其电气系统的控制技术特点、要求，进行了认真的探讨和研究，结合目前控制系统设备的应用技术发展，控制层分电气系统监控及机组系统监控两个部分。电气系统监控采用先进的智能化测控单元1：1分散配置完成现地控制；机组系统监控采用前端机方式分散控制３台机组及公用系统，实现分散控制的技术原则。电气系统控制采用了现场总线技术，改变了以往采用前端机集中控制电气系统时存在实时性和可靠性不足的状况。

监控系统电源由监控系统提供配电柜，采用两路来自不同厂用电源段220VAC50Hz电源在配电柜内自动完成切换，并完成电源分配。工作站、LCU供电回路配置UPS分散供电，UPS不配蓄电池，采用厂用直流电源220V供给。有效可靠的保证了监控系统电源的安全稳定。

参考文献：

[1]王定一等.《水电厂计算机监视与控制》中国电力出版社

[2]《水电发电厂自动化设计技术规范》DL/T5081-1997中国电力行业标准中国电力工业部，98.6.10

[3]《水力发电厂计算机监控系统设计规定》DL/T5065-1996中国电力行业标准中国电力工业部，97.9.10