水电厂计算机监控系统改造工程

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摘要：基于案例，阐述监控系统存在AGC、AVC功能无法使用，调整时负荷偏差大；传输数据滞后的问题，提出监控系统的改造方案，新系统的设计原则、结构及配置、功能及效果。

关键词：计算机工程；监控系统；数据传输

引言

随着信息技术的不断发展，其在多个领域都获得了非常广泛的应用，促进了社会生产水平的不断提高。通过将其有效的应用于电厂的生产工作中，有助于实现生产的自动化控制[1-5]，进而降低了操作人员的工作强度，提高生产效率，为企业带来良好的经济效益。同时，自动化控制还能够避免人为误操作，进而能够避免各种事故的发生，确保各项生产工作的顺利开展。因此，在当前的新建电厂和老旧电厂的改造过程中，需要结合电厂运行的实际情况，对其进行信息技术改造，进而将信息技术有效地应用于实际生产控制工作中，为电厂的长远发展建立良好的基础。

1原有监控系统存在的问题

叶茂水电厂现在的计算机监控系统采用分层分布式综合自动化结构形式，既有计算机自动化控制，同时又保留了中控室集控台原有的开关设备手动操作部分。计算机控制系统下位机包括了三台机组现场控制单元#1LCU--#3LCU及公用设备现地控制单元#4LCU，上位机为后台操作工控机共两台，系统网络为10M单光纤以太网。计算机监控系统自2002年开始技改并逐一投入运行，距今已有10年。由于监控系统长期不间断地运行，设备元件老化及其他因素影响，系统故障率逐年提高，已经危及机组的安全运行，主要情况阐述如下：（1）前置工控机运行时机箱容易过热。（2）前、后台有部分工控机都曾出现过硬盘损坏的情况。（3）#2机组工控机发生主板元件损坏，显示花屏现象。（4）后台工控机多次出现死机或系统程序自动退出的现象。（5）工控机偶尔出现数据消失，无法查阅现象。（6）系统抗干扰能力低，测速及测温信号经常出现误动。（7）全厂共用一套同期装置，回路复杂，维护困难，故障率高。（8）集控台保留的原有手动操作回路开关触点氧化。（9）现有的机组现地控制单元及公用设备对实现全站设备自动化有一定的局限性。（10）系统网络数据传输滞后，存在报警误发等缺陷。（11）监控系统本身不完善，诸如AGC、AVC功能不具备，对电网的发展要求有一定影响。因此，监控系统技术改造势在必行。

2新建计算机监控系统的设计原则

结合当前水电站计算机监控系统的发展现状，和实际工作的进行需求，对本站的生产运行方式进行全自动的升级改造。为了提高自动化系统的运行质量，将采用高质量的硬件和软件，并配套先进的网络技术，进而为控制工作的全面进行建立良好的基础。系统为符合国际标准的开放分布式结构，本系统具有相互可操作性，系统的可扩展性及设备更新时的可移植性。系统可通过电站控制层的网络通信服务器与上级调度中心进行通信，完成对本站的遥信、遥测等所有远动功能。新建监控系统按以下主要原则设计：（1）实现本站计算机监控系统与上级调度中心之间的通信。（2）为了提高系统的兼容性，本系统将采用通用的软件进行开发设计，并按照模块化的方式进行开发，进而提高开发效率。（3）由国际标准化、结构化的软硬件组成，系统组态灵活，兼容性、扩充性、互换性好。（4）系统的人机接口功能强，操作简单、方便、灵活、易学。（5）系统的软件采用开放性的设计思想，具有标准、开放的现场总线接口，可将通信协议不同的其他公司设备的信息接入本系统。（6）系统具备防误操作功能和完备的自诊断、自恢复功能。（7）系统所有的交流和直流输入量接入系统前均有完善的抗干扰措施。

3新建计算机监控系统的结构及功能配置

由于过去的监控系统结构模式，系统的全部数据都集中在计算机中，一旦计算机出现故障，数据库将会丢失，系统的监控功能也会丢失。另外由于计算机更新换代的速度很快，即使是现在非常先进的设备，随着运行时间的增加，其整体性能将会逐渐降低，并且配套的元器件也会出现各种不同程度的故障，进而会影响电厂各项工作的顺利进行。同时，由于设备处于不断淘汰的过程中，其配件会相应消失，这就给系统的正常维护造成不小的阻碍，这些问题正是叶茂水电厂当面所遇到的，需要予以充分的关注，并采取有效的改善控制措施。因此，为了解决上述面临的难题，国际上推出了开放分布式系统结构，同时也是目前水电站计算机监控系统中最先进的系统，能够为各项管理工作的高效进行提供可靠保障。本系统中的所有节点都配备有节点运行相关的数据库、控制以及执行程序等，进而能够大大提高系统的运行效率。同时，节点的独立运行还能避免相互之间的影响，进而提高系统的可靠性。计算机监控系统改造后满足以下主要功能：（1）监视控制：水轮发电机组的起动、停止、同期并列，发电、运行方式的转换；功率、频率和电压的调整；10kV、110kV线路断路器、主变压器、厂用变压器高压侧断路器的控制；电站综合自动装置的投入、切除和整定值的改变；电站上、下游水位、水头、闸门位置及拦污栅压差的测量与监视。（2）自动检测：需要检测的设备包括机组及其辅助设备、变电和开关设备、电站的公用设备、水工建筑物等，检测的电量有电流、电压、功率、电能、频率、功率因数等，非电量有温度、转速、液位、压力、流量、振动等。（3）自动操作：机组的自动操作，要求自动按照预定的顺序完成机组自动开机到并网、停机等操作；电站公用设备包括压缩空气系统、技术供水系统、渗漏排水系统、直流电源系统、厂用电系统等；全厂性操作，如报警信号系统、远动、通信系统，开关设备的操作等。（4）自动控制：励磁和调速器控制。（5）自动保护：当发电机出现故障后，例如定子温度超过正常运行的温度上限、油槽中的油温过高以及机组冷却水源无法连续供应等，控制系统就能检测到异常情况，并向后台的控制人员发出报警信号，能够第一时间对故障采取有效的控制措施，将损失降到最低。计算机监控系统改造后完成的基本任务如下：（1）实现机组的自动起、停、自动并网和带负荷。（2）根据电力系统的要求，自动改变机组的运行工况和自动投入备用机组。（3）进行有、无功功率、频率和电压的调节。（4）完成水力机械系统的安全监视与保护。（5）实时采集电站主要设备的运行状态、参数，对电站各控制点和监视点进行自动安全检测、越限报警、事件顺序记录、事故、故障原因提示。（6）具有灵活、友好的人机接口界面以及各种运行数据统计和报表的生成。（7）实现全厂优化的自动发电控制（AGC）和自动电压控制（AVC）。（8）实现水轮发电机组的自动顺序起、停控制等；断路器、隔离刀闸等重要电气设备的投、切操作以及辅助设备的自动控制监视功能等。（9）实现电气设备、直流系统的监视功能。（10）实现厂房通风系统、闸门控制系统的监视功能。

4结语

叶茂水电厂计算机监控系统通过系统全面的改造升级后，系统整体的运行效率得到明显提升，并且能够在恶劣的工作环境中始终保持稳定运行的状态，能够适应多种不同工作环境的要求。同时，自动化的监控运行，还能够大大减轻操作人员的劳动强度，提高工作效率，进而为电厂带来良好的经济效益，为电厂的可持续发展建立良好的基础。

参考文献

[1]王德宽,袁宏,王峥瀛,迟海龙,郭洁.H9000V4.0计算机监控系统技术特点概要[J].水电自动化与大坝监测,2007(03):16-18.

[2]李嘉,杨佃福.嵌入式远程监控系统的开发[J].自动化仪表,2002(04):7-9.

[3]刘媛,张伟,王知学.基于B/S和C/S架构的嵌入式远程监控系统[J].仪表技术与传感器,2008(10):39-41.

[4]刘志超,丁建民,任锦兴,张邦彬,承文新.基于以太网的分布式发电厂电气监控系统实现[J].电力系统自动化,2004(08):84-87.

[5]周民,姚维达,张毅,袁宏.H9000计算机监控系统的新版本[J].水电自动化与大坝监测,2002(04):17-18.

作者：刘东 单位：广西水利电力建设集团有限公司