水電廠計算機監控系統改造工程

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摘要：基于案例，闡述監控系統存在AGC、AVC功能無法使用，調整時負荷偏差大；傳輸數據滯后的問題，提出監控系統的改造方案，新系統的設計原則、結構及配置、功能及效果。

關鍵詞：計算機工程；監控系統；數據傳輸

引言

隨著信息技術的不斷發展，其在多個領域都獲得了非常廣泛的應用，促進了社會生產水平的不斷提高。通過將其有效的應用于電廠的生產工作中，有助于實現生產的自動化控制[1-5]，進而降低了操作人員的工作強度，提高生產效率，為企業帶來良好的經濟效益。同時，自動化控制還能夠避免人為誤操作，進而能夠避免各種事故的發生，確保各項生產工作的順利開展。因此，在當前的新建電廠和老舊電廠的改造過程中，需要結合電廠運行的實際情況，對其進行信息技術改造，進而將信息技術有效地應用于實際生產控制工作中，為電廠的長遠發展建立良好的基礎。

1原有監控系統存在的問題

葉茂水電廠現在的計算機監控系統采用分層分布式綜合自動化結構形式，既有計算機自動化控制，同時又保留了中控室集控臺原有的開關設備手動操作部分。計算機控制系統下位機包括了三臺機組現場控制單元#1LCU--#3LCU及公用設備現地控制單元#4LCU，上位機為后臺操作工控機共兩臺，系統網絡為10M單光纖以太網。計算機監控系統自2002年開始技改并逐一投入運行，距今已有10年。由于監控系統長期不間斷地運行，設備元件老化及其他因素影響，系統故障率逐年提高，已經危及機組的安全運行，主要情況闡述如下：（1）前置工控機運行時機箱容易過熱。（2）前、后臺有部分工控機都曾出現過硬盤損壞的情況。（3）#2機組工控機發生主板元件損壞，顯示花屏現象。（4）后臺工控機多次出現死機或系統程序自動退出的現象。（5）工控機偶爾出現數據消失，無法查閱現象。（6）系統抗干擾能力低，測速及測溫信號經常出現誤動。（7）全廠共用一套同期裝置，回路復雜，維護困難，故障率高。（8）集控臺保留的原有手動操作回路開關觸點氧化。（9）現有的機組現地控制單元及公用設備對實現全站設備自動化有一定的局限性。（10）系統網絡數據傳輸滯后，存在報警誤發等缺陷。（11）監控系統本身不完善，諸如AGC、AVC功能不具備，對電網的發展要求有一定影響。因此，監控系統技術改造勢在必行。

2新建計算機監控系統的設計原則

結合當前水電站計算機監控系統的發展現狀，和實際工作的進行需求，對本站的生產運行方式進行全自動的升級改造。為了提高自動化系統的運行質量，將采用高質量的硬件和軟件，并配套先進的網絡技術，進而為控制工作的全面進行建立良好的基礎。系統為符合國際標準的開放分布式結構，本系統具有相互可操作性，系統的可擴展性及設備更新時的可移植性。系統可通過電站控制層的網絡通信服務器與上級調度中心進行通信，完成對本站的遙信、遙測等所有遠動功能。新建監控系統按以下主要原則設計：（1）實現本站計算機監控系統與上級調度中心之間的通信。（2）為了提高系統的兼容性，本系統將采用通用的軟件進行開發設計，并按照模塊化的方式進行開發，進而提高開發效率。（3）由國際標準化、結構化的軟硬件組成，系統組態靈活，兼容性、擴充性、互換性好。（4）系統的人機接口功能強，操作簡單、方便、靈活、易學。（5）系統的軟件采用開放性的設計思想，具有標準、開放的現場總線接口，可將通信協議不同的其他公司設備的信息接入本系統。（6）系統具備防誤操作功能和完備的自診斷、自恢復功能。（7）系統所有的交流和直流輸入量接入系統前均有完善的抗干擾措施。

3新建計算機監控系統的結構及功能配置

由于過去的監控系統結構模式，系統的全部數據都集中在計算機中，一旦計算機出現故障，數據庫將會丟失，系統的監控功能也會丟失。另外由于計算機更新換代的速度很快，即使是現在非常先進的設備，隨著運行時間的增加，其整體性能將會逐漸降低，并且配套的元器件也會出現各種不同程度的故障，進而會影響電廠各項工作的順利進行。同時，由于設備處于不斷淘汰的過程中，其配件會相應消失，這就給系統的正常維護造成不小的阻礙，這些問題正是葉茂水電廠當面所遇到的，需要予以充分的關注，并采取有效的改善控制措施。因此，為了解決上述面臨的難題，國際上推出了開放分布式系統結構，同時也是目前水電站計算機監控系統中最先進的系統，能夠為各項管理工作的高效進行提供可靠保障。本系統中的所有節點都配備有節點運行相關的數據庫、控制以及執行程序等，進而能夠大大提高系統的運行效率。同時，節點的獨立運行還能避免相互之間的影響，進而提高系統的可靠性。計算機監控系統改造后滿足以下主要功能：（1）監視控制：水輪發電機組的起動、停止、同期并列，發電、運行方式的轉換；功率、頻率和電壓的調整；10kV、110kV線路斷路器、主變壓器、廠用變壓器高壓側斷路器的控制；電站綜合自動裝置的投入、切除和整定值的改變；電站上、下游水位、水頭、閘門位置及攔污柵壓差的測量與監視。（2）自動檢測：需要檢測的設備包括機組及其輔助設備、變電和開關設備、電站的公用設備、水工建筑物等，檢測的電量有電流、電壓、功率、電能、頻率、功率因數等，非電量有溫度、轉速、液位、壓力、流量、振動等。（3）自動操作：機組的自動操作，要求自動按照預定的順序完成機組自動開機到并網、停機等操作；電站公用設備包括壓縮空氣系統、技術供水系統、滲漏排水系統、直流電源系統、廠用電系統等；全廠性操作，如報警信號系統、遠動、通信系統，開關設備的操作等。（4）自動控制：勵磁和調速器控制。（5）自動保護：當發電機出現故障后，例如定子溫度超過正常運行的溫度上限、油槽中的油溫過高以及機組冷卻水源無法連續供應等，控制系統就能檢測到異常情況，并向后臺的控制人員發出報警信號，能夠第一時間對故障采取有效的控制措施，將損失降到最低。計算機監控系統改造后完成的基本任務如下：（1）實現機組的自動起、停、自動并網和帶負荷。（2）根據電力系統的要求，自動改變機組的運行工況和自動投入備用機組。（3）進行有、無功功率、頻率和電壓的調節。（4）完成水力機械系統的安全監視與保護。（5）實時采集電站主要設備的運行狀態、參數，對電站各控制點和監視點進行自動安全檢測、越限報警、事件順序記錄、事故、故障原因提示。（6）具有靈活、友好的人機接口界面以及各種運行數據統計和報表的生成。（7）實現全廠優化的自動發電控制（AGC）和自動電壓控制（AVC）。（8）實現水輪發電機組的自動順序起、停控制等；斷路器、隔離刀閘等重要電氣設備的投、切操作以及輔助設備的自動控制監視功能等。（9）實現電氣設備、直流系統的監視功能。（10）實現廠房通風系統、閘門控制系統的監視功能。

4結語

葉茂水電廠計算機監控系統通過系統全面的改造升級后，系統整體的運行效率得到明顯提升，并且能夠在惡劣的工作環境中始終保持穩定運行的狀態，能夠適應多種不同工作環境的要求。同時，自動化的監控運行，還能夠大大減輕操作人員的勞動強度，提高工作效率，進而為電廠帶來良好的經濟效益，為電廠的可持續發展建立良好的基礎。

參考文獻

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作者：劉東 單位：廣西水利電力建設集團有限公司