【文摘】旺隆水电站采用了计算机监控技术，取消了一些常规监控设备及模拟屏，提高了电站综合自动化水平。主要介绍了该电站计算机监控系统的结构、性能、功能及特点，并对运行中出现的问题及今后的设想作了探讨。图１幅。

【主题词】水电站自动化自动化系统计算机控制监控应用

１概述

旺隆水电站是易县旺隆水库一座引水式电站，装有２台水轮发电机组，单机容量４００ｋＷ，设计年发电量３１０万ｋＷ·ｈ，采用发—变单元结线方式，经１回１０ｋＶ出线与系统联网。

旺隆水电站是按照全厂综合自动化以计算机监控为主，常规控制为辅，以实现少人、无人值班方式的思想，并结合电站的规模和技术经济比较进行总体设计和设备配置的，它集数据采集、运行监视、生产过程控制操作、保护、机组调速和系统报警等多种功能为一体。电站于１９９８年５月建成投产，已安全稳定运行４年。实践表明：水电站应用计算机监控系统后具有安全、监控、经济等多种优点，能产生良好的经济效益。

２系统结构及性能

旺隆水电站计算机综合控制总接线（见图１），整个系统采用网络总线分布式系统结构，分为两层：就地控制单元（ＬＣＵ）和站控层（主计算机）。

２．１就地控制单元（ＬＣＵ）

１）每台机组设置１台，１０ｋＶ系统和公用设备设置１台，所有的就地控制单元（ＬＣＵ）均用专用电缆连结在ＤＨ＋网络上。

２）机组和１０ｋＶ系统的就地控制单元（ＬＣＵ）的组成：

器件组成包括可编程控制器（ＰＬＣ采用美国Ａｌｌｅｎ－Ｂｒａｄｌｅｙ公司的ＳＬＣ－５００系列可编程控制器，它的Ｉ／Ｏ模块数量可根据具体情况而定）；在线式正弦波ＵＰＳ及Ｉ／Ｏ电源；出口继电器。其中机组系统还包括速度调节器输入输出组件。

水轮发电机组和１０ｋＶ系统ＬＣＵ综合控制的开关量输入都是１６点，采用１７４６－ＩＢ１６开关量输入模块１块。模拟量输入都是８路，采用１７４６－ＮＩ４模拟量输入模块两块，电压变送器３台，电流变送器３台，无功功率变送器１台，频率变换组件１块。开关量输出机组系统共１６点，采用１７４６－ＯＢ１６开关量输出模块１块，分别接到功放组件和输出继电器。１０ｋＶ系统共８点，采用１７４６－ＯＢ８开关量输出模块１块，输出接继电器。

３）响应时间

开关量采集周期、模拟量采集周期、报警点采集周期均小于２ｓ，控制命令回答及接受执行命令响应时间均小于１ｓ。

２．２站控层（主计算机）

２．２．１站控层的组成

１）根据电站的实际情况和冗余度要求，主计算机采用奔腾５８６／１６６工业控制机，预装ＷＩＮＤＯＷＳ９５操作系统平台，应用软件采用美国Ａｌｌｅｎ－Ｂｌａｎｄｌｙ公司的ＲＳＶＩＥＷ计算机监控图形组态软件，人机界面友好，使用方便，并且与就地控制单元采用的用于数据采集和逻辑控制的ＳＬＣ－５００系列可编程控制器具有良好的数据交换能力和可操作性。

２）监视器采用的是ＰＨＩＬＩＰＳ高分辩率１８英寸彩色ＣＲＴ监视器。

３）根据实际打印输出需要，并不需要彩色输出及很高的打印质量，因此打印机采用的是打印成本较低的ＥＰＳＯＮＬＱ１６００Ｋ针式打印机。

４）ＤＨ＋网卡。

５）配有监视表计和一般控制操作开关的控制台。

６）在线式正弦波不间断电源ＵＰＳ。

７）由电铃、电笛组成的报警系统，并配有试验按钮。

２．２．２响应能力

１）数据采集响应时间：

从任一个就地控制单元采集变化的状态点或报警点、模拟量（电量或非电量）以及带时间的混合信息数据到实时数据库内的时间不超过２ｓ。

２）人机接口响应能力：

调用新画面响应时间、动态数据刷新时间、操作员命令发出到显示回答时间不超过２ｓ。

２．３Ｉ／Ｏ接口

开关量输入接口具有光隔，每一路开关量输入口有ＬＥＤ状态显示；模拟量输入信号采用变送器输入；开关量输出采用２４ＶＤＣ晶体管源流输出型式，每点最大连续电流为０．２５Ａ。

２．４系统冗余度

ＣＰＵ负载有足够裕度，５ｍｉｎ的平均负载率不超过５０％。主计算机的内存和硬盘在完全满足监控要求下，有５０％备用容量留给用户自己使用。系统配置有简易的控制台，在电厂控制后出现故障时，可从简易控制台进行控制操作和监视，不致于影响全厂的运行。

３系统功能

３．１人机交互功能

启动监控系统应用程序后，进入监控系统主界面，中部为系统主菜单，依次为帮助（Ｆ１）、旺隆水电站主接线图（Ｆ２）、１号机组主接线图（Ｆ３）、２号机组主接线图（Ｆ４）、故障查询（Ｆ５）、事故查询（Ｆ６）、保护整定值（Ｆ７）、退出（Ｆ８）。操作员可用快捷键（Ｆ１－Ｆ８）或用鼠标单击菜单旁边的按钮两种方式在各监控画面间进行切换。操作员通过按Ｆ１键可启动本系统的在线帮助，可以在线学习本系统操作方法，如果在操作中遇到问题，也可通过在线帮助快速查阅到相关主题；按Ｆ２键操作员可在监视器上看到１０ｋＶ回路的实时数据，并进行１０ｋＶ回路开关的分、合操作；按Ｆ３和Ｆ４键可分别显示１、２号机组的实时运行参数，控制１、２号机组的关停操作，增减１、２号机组的有功和无功功率或调节发电机电压；通过Ｆ５和Ｆ６键可查询故障或事故的位置、故障或事故值、发生时间及其内容；通过保护整定值菜单（Ｆ６）可进行保护值设定，设定值由主机自动输入ＳＬＣ可编程控制器，控制机组相应动作。

３．２数据采集和处理

系统通过就地控制单元（ＬＣＵ）进行数据采集和处理。

３．２．１对模拟量

定期扫描采集模拟量数据，并进行数据库更新和工程系数转换，越限检查与报警。

３．２．２对开关量

定期扫描采集开关量数据，并进行数据库更新、运行状态检查，同时对机组、主变线路保护来的开关量，还要根据其变位的性质，执行相应事故处理。

根据采集的数据进行有关有功功率和电度量等的计算。

３．３控制和调节

运行人员通过主计算机或控制台，向ＬＣＵ发出各种生产过程的控制或调节命令，执行机组的起、停操作，机组出口开关的跳闸，有功、无功功率调整，各种工况的转换和周期并网，各种工况的转换和同期并网，线路断路器的分、合操作等，并监视其全过程，必要时可以干预控制操作的执行。

３．４运行监视和事件报警

ＬＣＵ将采集的实时数据、经处理确认的事件、控制过程的有关信息上送给站控层主计算机，站控层主计算机实时更新数据库，进行相应处理，并在监视器上显示监视图、操作结线图及各种报表，定时刷新画面上的设备状况和运行数据。同时，对ＬＣＵ上报的模拟量越限、开关量状态变化、监控系统自诊断故障等各种事件进行相应处理，推出相应画面，启动事故电笛和故障电铃，并启动打印机打印。

３．５保护

３．５．１发电机保护

包括过电流速断保护、复合电压过电流保护、定子过电压保护、失磁保护、过负荷保护。

３．５．２水轮机保护

包括机组过速保护、轴温过高保护、冷却水中断保护、转速升高保护、轴温升高保护、剪断销剪断保护、调速器操作油压过低保护。

３．５．３１０ｋＶ线路保护

包括过电流速断保护、复合电压过电流保护、重瓦斯保护、低周解列保护、轻瓦斯保护、过负荷保护、主变油温升高保护、１０ｋＶ低电压保护。

３．６系统安全

分两级权限：设有开机密码和保护整定值设置密码，可对不同操作员授予不同级别的权限。当操作员按保护整定值（Ｆ７）按钮后，输入正确的用户名（ＵＳＥＲ）和密码（ＰＡＳＳ-ＷＯＲＤ）后才能进入保护整定值设置画面，其密码设置可由主菜单下面的密码输入按钮设定。

４系统特点

１）本系统采用开放式的网络总线分布式系统结构，易于功能参数的修改和硬件扩充。

２）积木结构的输入输出设备。就地控制单元（ＬＣＵ）直接控制和监视主设备运行，它作为一智能终端，也可作为独立的装置单独运行，ＬＣＵ执行级的功能模件采用能独立完成各自任务的装置。

３）系统可靠性高，有足够的冗余配置。系统的ＭＴＢＦ（大于１００００小时），ＭＴＴＲ（小于３０ｍｉｎ）及各项可用性指标均达到部颁《水电站计算机监控系统技术要求》的规定。

５运行期间的情况及今后设想

此电站建成后进行了为期１年的试运行，在试运行期间，针对出现的问题采取了各种技术措施加以解决。

１）由于值班人员对电脑系统的不熟悉发生误操作，导致电脑系统瘫痪，只好改由常规设备控制了很长一段时间，直到请厂家进行系统恢复。对此，考虑到此电站装机较小，也非骨干电站，发电时间有季节性，从经济方面考虑，没有必要采用两台电脑进行双重或双工备份。因此，我们在电脑空闲的Ｄ盘上安装了克隆软件ＧＨＯＳＴ，使用它把Ｃ盘（操作系统和监控软件等应用软件所在盘）中的内容克隆到Ｄ盘。这样万一由于各种原因导致系统瘫痪，只需用系统软盘启动电脑，在ＤＯＳ下运行命令Ｄ：＼ＧＨＯＳＴ．ＥＸＥ，即可把存于Ｄ盘中的Ｃ盘的映像文件复原到Ｃ盘，使系统恢复到最近的一次状态。整个过程不需要复杂的电脑知识，只需几分钟，简单的几步即可完成，不需厂家帮助，对操作人员也不需培训即可自己修复故障，避免了冗长的系统和各种应用软件的重装。

２）在试运行时，曾出现执行机构动作不正常和监控软件不能根据情况变化做出精确动作。经过仔细检查，排除电脑硬件、软件原因后，发现是某些测量元件的质量不高或精度不够，导致反馈信号不准确，换用质量更佳的元件后故障得以解决。由此我们认识到系统中的各测量元件，特别是担负非电量信号测量的各类变送器，应选用质量高、精度高的元件，以确保各运行参数的测量准确，同时应对关键部位采取屏蔽措施，以提高系统抗干扰能力和可靠性。

旺隆电站是我地区第一座计算机监控的电站，本着边运行、边完善、边改进的办法，我们计划今后对以下两方面加以改进：

１）计划用ＶＢ编写软件，可以对监控系统中的各数据加以提取，自动生成电站各主要设备的运行小时、动作次数、功率因数、事故和故障记录、信号变化情况等，从而建立主设备运行档案，并可自动统计发电和上网电量、设备年利用小时、发电出力、用电负荷等数据生成各种生产快报。相应计划更换大容量硬盘以便存储这些数据，并不定期用外置硬盘做备份。由这些数据，我们可掌握电站历年运行情况，为以后完善系统和设计新电站提供参考。

２）积累运行经验后，计划把此电站和附近的五座梯级电站加以连网，由中心站统一控制，真正实现无人值守，远程监控。

易县旺隆水电站是我地区第一座具有计算机综合监控功能的水电站，是我地区在水电站设计和运行中为减少劳动人员强度，提高水电站运行综合管理水平，优化电站运行等方面做出的有益尝试，这必将对我市水电站的设计、建设、运行、管理产生深远影响。

作者单位：保定市小水电管理站