摘要：水电站运行20多年，机械和电气设备老化严重，为保证电站设备的运行安全和值班人员的人身安全，在以人为本的前提下，在坚持"无人值班"（少人值守）的原则下，决定进行技术改造，即增设监控监视设备，实施电站计算机监控系统。文章对水电站计算机监控系统的技术要求、设计原则、系统的结构、配置，以及监控系统实施试运行后的效果，做了全面介绍。认为计算机监控系统方案实施后，提高了电站运行的经济效益并保证了设备与人身安全，满足了电力企业发展及远方调度部门集控的要求。
关键词：水电站；计算机监控系统；实施方案
一、计算机监控系统的主要监控对象
3台8MW水轮发电机组、调速系统、励磁系统及其辅属设备；3台发电机出口开关、1台20MVA和1台10MVA主变压器，1台1.25MVA近区变压器；110kV开关站；1回110kV出线；4回10kV出线全厂公用设备：包括10kV、6.3kV、400V配电系统、厂区排水泵、渗漏排水泵、消防供水泵、低压气系统、220V直流系统、空压机系统、火灾自动报警系统等。
二、计算机监控系统作用
对本电站主要设备进行运行监视和数据记录。对主要设备实施自动控制或直接控制。机组事故紧急停机、公用设备的启/停及自动切换操作由计算机自动完成，无须人工干预。对重要故障和事故进行语音报警。实现与上级调度部门通信。主要控制和监视功能均能在上级调度部门实现。
三、计算机监控系统构成
本电站计算机监控系统为分层式结构，由厂站层和现地控制单元层二部分组成。厂站层节点配置包括2台套操作员工作站、1台套通讯员工作站、1套同步时钟装置（内含GPS对时）、1台打印机。现地控制单元节点配置包括3台机组LCU、1套公用LCU。两层结构通过1套交换机实现通讯联接。
四、全站计算机监控系统结构分析
4.1操作员工作站
系统配置2台操作员工作站，1台通讯工作站等人机接口设备，工作站互为冗余。电站运行人员对电站设备的监视及控制，通过操作员工作站完成；维护和管理人员对系统的开发与维护，通过其中1台操作员兼工程师站完成。采用株洲南车基于交叉平台的电力系统监控组态软件SDP3000负责全站计算机监控系统，该系统提供强大的组态功能，可自由定义数据信息，制作监控画面、报表，支持多种标准通讯规约，稳定可靠、扩展性强、兼容性好，满足水电站、变电站、闸门调度等多种系统的使用要求。组态系统软件的立足于网络，其逻辑层次结构分为驱动程序层，实时数据库系统层，图形显示层，以及实现三层功能配套的设置及运行程序。可按功能或现场条件自由配置软件，使组网中的各台计算机运行相同或不同的程序模块，实现多种监控模式。主要组成模块有：实时画面监控报警、历史数据查询（以报表、曲线、柱状图等形式）、实时数据库、历史数据库、通讯管理及各种组态工具（监控画面制作、报表制作、数据信息定义等）。运行人员非常直观清晰地了解全站的设备运行状况，软件同时设置光字牌掉牌及语音报警功能，可让运行人员第一时间获取报警内容及时作出响应。
4.2现地控制单元（LCU）
4.2.1每台机组设置1套现地控制单元（LCU），每套LCU包括GE的PLC、施耐德的触摸屏、交流采样装置、温度测控和巡检智能仪表、自动准同期装置、转速信号装置、功率变送器、通讯设备、开出继电器及其他电子元件，通过随机组配套的励磁装置、调速器、非电量传感器、微机保护装置、高压室开关柜以及机组辅机等，形成一套完整的现地控制系统，来完成对机组的监视、控制和调节。现地控制单元LCU设有触摸屏，可实现人机对话，操作员可以在面板上进行相应操作，也可选择操作控制盘上的按钮和转换开关分步操作，而操作反馈信息会显示在触摸屏上。LCU上还设有“紧急停机”按钮，这个按钮是独立于计算机监控系统的硬接线回路完成。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过操作“紧急停机”按钮，可以直接跳发电机断路器、跳灭磁开关、关调速器，关闭进水钢管闸门。当负责主控的PLC退出控制时，紧急情况之下可以完成手动控制。机组辅助设备均各自构成独立的控制单元，通过双网（以太网与串口）通讯到LCU的PLC，由LCU统一完成机组自动控制全过程。机组LCU上设有交流采样装置、温度测控和巡检智能仪表实时监测，而机组监控中所需的非电量测量，皆以模拟量输入至LCU中的PLC，再以数字量输出，以便运行人员监视。
4.2.2公用LCU开关站与公用辅助设备设置1套现地控制单元（LCU），包括GE的PLC、触摸屏、自动准同期装置、通讯设备、继电器及其他电子元件，通过与机组LCU、开关站、非电量传感器、微机保护装置、高压室开关柜以及公用辅机的联系，来完成对隔离开关状态、跳变的监视、控制。
4.2.3洪闸门控制采用LCU集中控制模式，包括PLC、触摸屏、通讯设备、继电器及其它电子元件。各扇闸门皆有控制箱，其中闸门的开度皆由旋转编码器以数字量至闸门开度仪中，所监测数据，以4-20mA电流型模拟量输入至LCU，而闸门状态信号则以开关量输入至LCU，再由LCU通过光纤经网络通讯屏通讯至操作员工作站，便于运行人员直接在上位机监控大坝泄洪闸门。
4.3微机保护单元
本电站监控系统微机保护单元采用中国南车SDP-3000数字式测控保护装置，该装置采用整体面板，加强型单元箱，抗强振动、强干扰设计。该装置还设有完全独立的测量、保护模拟量输入隔离采样通道，采用专门的模拟和数字滤波设计，以及高精度交流采样技术，既满足了对测量精度的要求又满足了对保护动作大动态范围的要求，性能优越，安全可靠。
4.4辅机系统
辅机系统主要由油、水、气系统及其辅助设备组成，我站计算机监控系统中，各辅助设备均设置独立的自动控制单元，主要包括调速器油泵控制、技术供水控制、渗漏排水控制、集水井排水控制、高低压气机控制、升压站风机控制等。
4.5高压室开关柜
高压室开关柜升级采用中国南车KYN28A-12型交流高压成套开关设备，金属封闭开关柜由柜体和可移动部件（手车）两大部分组成，柜体用金属隔板分成多个功能隔室。保证其安全可靠，提高了开关的安全性，灵活性，减少占地面积。手车在柜体有断开位置，实验位置和工作位置，每一个位置分别有定位装置，必须按照联锁防误操作顺序才能进行操作，大大提高了安全性和可靠性。手车需要移开柜体时，用一只专用运转车就可以方便取出，进行各种检修维护，而且采用中置式，整个小车体积小，检查，维护都比较方便。二次航空插头与手车位置联锁手车位置只有在实验/断开位置，才能插上或者拔出插头，保证了操作安全。开关柜内还设有带电显示装置，与电磁锁配合强制闭锁开关和隔离门，防止误入带电隔离，提高了设备的防误性能。
结束语
通过对水电站进行技术改造，设备投运后，计算机监控系统的实时性、可靠性、维护性、安全性、可扩充性、可变性得到了实际检验，真正实现了“少人值班”“智能监控”，保证了我站的电力生产安全可靠，保障了人身与设备安全。
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论文作者:李朝辉
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/30
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