摘 要：基于青海黑泉水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計、配置、功能及特點，淺析了微機綜合自動化技術(shù)在中小型水電站的應(yīng)用，以實現(xiàn)電站的遙控、遙調(diào)、遙信和遙測等遠(yuǎn)動功能。從而達(dá)到電站的無人值班或少人值守的目的。
關(guān)鍵詞：微機綜合自動化 系統(tǒng)配置 監(jiān)控功能
1、前言
二十一世紀(jì)是信息時代，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和自動化程度的日益提高，微機綜合自動化在電力生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。但在我們青海，由于種種原因，經(jīng)濟還比較落后，科技不甚發(fā)達(dá)，微機綜合自動化技術(shù)只在幾個大型水電站得到應(yīng)用，而在中小型水電站的應(yīng)用受到了制約。1996年，隨著國家西部大開發(fā)政策的實施，青海省有史以來的水利工程黑泉水庫開工建設(shè)，其附屬工程――黑泉水電站（寶庫河一級站）也于2002年建成投運并網(wǎng)發(fā)電，而該電站微機綜合自動化的應(yīng)用，也是我省中小水電站的第一家，經(jīng)過三年多的運行，已顯現(xiàn)出了其優(yōu)越性，結(jié)合該電站的實際情況，現(xiàn)就微機綜合自動化在中小型水電站的應(yīng)用問題作一淺析探討。
2、電站概況
黑泉水庫位于青海省大通縣寶庫河上，距省會西寧市75KM，是一座大（Ⅱ）型綜合水利樞紐工程，庫容1.82億M 3，，主要功能為灌溉和城市供水，兼顧防洪和發(fā)電，大壩為混凝土面板砂礫石壩，壩高123.5M，其壩后引水式電站――黑泉水電站，是寶庫河梯級電站的第一級電站，設(shè)計水頭80M，水頭100M，裝機容量為3×4000KW＋1×2500KW，計14500KW（二級電站為3×3200KW，三級電站為3×5000KW，寶庫河梯級電站總裝機容量為39100KW），通過兩回35KV輸電線路并入西寧電網(wǎng)。
3、計算機監(jiān)控系統(tǒng)的配置
3.1 電站控制層配置
電站控制層設(shè)備設(shè)在中央控制室，由主機操作員工作站、通訊工作站、主控制臺、漢字打印機、GPS時鐘同步裝置、語音報警裝置、UPS電源等組成。
電站控制層負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和管理各現(xiàn)地控制層的工作；收集有關(guān)信息并作相應(yīng)處理和存儲；迅速、準(zhǔn)確、有效地完成對本站被控對象的安全監(jiān)視和控制。操作員可以在主控制室通過人機接口對數(shù)據(jù)庫和畫面在線修改，進(jìn)行人工設(shè)定、設(shè)置監(jiān)控狀態(tài)、修改限值、事故處理指導(dǎo)和恢復(fù)操作指導(dǎo)等功能，并可下傳至LCU.監(jiān)控命令輸出只有監(jiān)控主機取得控制權(quán)的工作執(zhí)行，作為另一臺工作站只作監(jiān)測、數(shù)據(jù)通信而無控制輸出，兩機可互相跟蹤，系統(tǒng)軟件根據(jù)監(jiān)控主機的運行和通信、硬件、軟件等狀態(tài)，進(jìn)行跟蹤判別，一旦出現(xiàn)異常，系統(tǒng)自動給出切換信號，由另一臺工作站代替主機的工作，同時給出主機故障提示，主機修復(fù)啟動后，自動監(jiān)測轉(zhuǎn)到主機并將數(shù)據(jù)輸入，并重新處于監(jiān)控狀態(tài)。
3.2 現(xiàn)地控制層（LCU）配置
現(xiàn)地控制層分機組LCU和公共LCU兩部分，由人機界面終端（液晶觸摸屏）、智能I/O控制器、I/O模塊、輸出繼電器、準(zhǔn)同期裝置、溫度測量裝置、轉(zhuǎn)速信號測量裝置、數(shù)字式測量儀表和交直流雙供電源等設(shè)備組成。
機組LCU監(jiān)控范圍包括水輪機、發(fā)電機、進(jìn)水口主閥和機組附屬設(shè)備?，F(xiàn)地控制層負(fù)責(zé)對水輪發(fā)電機組、電氣一次設(shè)備及公用設(shè)備等實時監(jiān)控，通過工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)各現(xiàn)地控制層與全站控制層連接交換信息，實現(xiàn)現(xiàn)地設(shè)備的監(jiān)控及數(shù)據(jù)共享。當(dāng)電站控制層因故退出運行時，現(xiàn)地控制層可以獨立運行而不受影響。
微機保護裝置、轉(zhuǎn)速、溫度巡檢、調(diào)速器、勵磁系統(tǒng)等設(shè)備通過現(xiàn)地LCU與以太網(wǎng)聯(lián)接，實現(xiàn)相應(yīng)參數(shù)的監(jiān)視和控制。部分沒有通訊接口的設(shè)備則通過現(xiàn)地控制單元的I/0模塊實現(xiàn)設(shè)備的控制和狀態(tài)檢測。
3.3 通訊網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備配置
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式采用工業(yè)以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)為多模光纖和屏蔽雙交電纜線。網(wǎng)絡(luò)傳輸采用Modbus協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率為100Mbit/s，節(jié)點數(shù)可達(dá)340個，網(wǎng)絡(luò)上的任一節(jié)點可以實時向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送信息，某一節(jié)點故障，自動從網(wǎng)絡(luò)上退出，不影響網(wǎng)絡(luò)上的其它節(jié)點傳輸信息。
網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)完成電站控制層各工作站之間和來自現(xiàn)地控制層（LCU）的全部數(shù)據(jù)的傳輸和各種訪問請求。其網(wǎng)絡(luò)協(xié)議符合國際標(biāo)準(zhǔn)化組織OSI模型。具有良好的開放性。計算機監(jiān)控系統(tǒng)不會因任何一個元器件發(fā)生故障而引起系統(tǒng)的誤操作。網(wǎng)絡(luò)成熟可靠，符合國際標(biāo)準(zhǔn)。
3.4 系統(tǒng)軟件配置
（1） 系統(tǒng)軟件：采用中文版的美國微軟Windows NT 軟件，具有良好的實時性、穩(wěn)定性、可靠性，NT系統(tǒng)管理保密性好。用于操作系統(tǒng)，它管理整個計算機系統(tǒng)的所有資源，包括CPU、存儲器、外部設(shè)備等，提供其它軟件與系統(tǒng)資源的接口，是其它軟件運行的環(huán)境。
（2） 應(yīng)用軟件：采用FIX7.0開發(fā)軟件、3D圖形軟件和PLC編程軟件，用于程序的編輯、編譯、軟件連接等。具有良好的人機界面和全開放特性。它是可以運行多種通訊協(xié)議的監(jiān)控軟件，與網(wǎng)上有不同通訊協(xié)議的設(shè)備交換數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)庫生成、監(jiān)控畫面、控制流程、報表等配置靈活，使用和維護方便。
3.5 繼電保護系統(tǒng)的配置
采用美國ABB公司生產(chǎn)的微機綜合繼電保護裝置。發(fā)電機、變壓器和線路保護裝置均有8個開關(guān)量輸入和7個開關(guān)量輸出，一個用于變化自檢的轉(zhuǎn)換接點輸出。輸入與輸出可以邏輯編程用于控制斷路器的分合閘或者發(fā)信號。
有多種通訊協(xié)議可供選擇，ABB2000R型微機保護選用Modbus Plus通訊協(xié)議，可以通過該協(xié)議向系統(tǒng)傳送和存儲保護內(nèi)測量記錄的數(shù)據(jù)。
保護的配置整定：對于保護裝置的使用，首先要進(jìn)行配置整定，輸入相關(guān)參數(shù)，保護裝置通過這些參數(shù)進(jìn)行保護功能和測量功能的計算，配置整定可以通過前面板的MMI或者ECP軟件進(jìn)行操作。
微機保護裝置還有故障錄波，故障、運行和操作記錄，測量等功能。接入保護裝置的輸入信號和保護裝置內(nèi)所有數(shù)據(jù)都有數(shù)據(jù)可能通過網(wǎng)絡(luò)接口傳送到網(wǎng)絡(luò)上的其它設(shè)備內(nèi)。
關(guān)鍵詞：微機綜合自動化 系統(tǒng)配置 監(jiān)控功能
1、前言
二十一世紀(jì)是信息時代，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和自動化程度的日益提高，微機綜合自動化在電力生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。但在我們青海，由于種種原因，經(jīng)濟還比較落后，科技不甚發(fā)達(dá)，微機綜合自動化技術(shù)只在幾個大型水電站得到應(yīng)用，而在中小型水電站的應(yīng)用受到了制約。1996年，隨著國家西部大開發(fā)政策的實施，青海省有史以來的水利工程黑泉水庫開工建設(shè)，其附屬工程――黑泉水電站（寶庫河一級站）也于2002年建成投運并網(wǎng)發(fā)電，而該電站微機綜合自動化的應(yīng)用，也是我省中小水電站的第一家，經(jīng)過三年多的運行，已顯現(xiàn)出了其優(yōu)越性，結(jié)合該電站的實際情況，現(xiàn)就微機綜合自動化在中小型水電站的應(yīng)用問題作一淺析探討。
2、電站概況
黑泉水庫位于青海省大通縣寶庫河上，距省會西寧市75KM，是一座大（Ⅱ）型綜合水利樞紐工程，庫容1.82億M 3，，主要功能為灌溉和城市供水，兼顧防洪和發(fā)電，大壩為混凝土面板砂礫石壩，壩高123.5M，其壩后引水式電站――黑泉水電站，是寶庫河梯級電站的第一級電站，設(shè)計水頭80M，水頭100M，裝機容量為3×4000KW＋1×2500KW，計14500KW（二級電站為3×3200KW，三級電站為3×5000KW，寶庫河梯級電站總裝機容量為39100KW），通過兩回35KV輸電線路并入西寧電網(wǎng)。
3、計算機監(jiān)控系統(tǒng)的配置
3.1 電站控制層配置
電站控制層設(shè)備設(shè)在中央控制室，由主機操作員工作站、通訊工作站、主控制臺、漢字打印機、GPS時鐘同步裝置、語音報警裝置、UPS電源等組成。
電站控制層負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和管理各現(xiàn)地控制層的工作；收集有關(guān)信息并作相應(yīng)處理和存儲；迅速、準(zhǔn)確、有效地完成對本站被控對象的安全監(jiān)視和控制。操作員可以在主控制室通過人機接口對數(shù)據(jù)庫和畫面在線修改，進(jìn)行人工設(shè)定、設(shè)置監(jiān)控狀態(tài)、修改限值、事故處理指導(dǎo)和恢復(fù)操作指導(dǎo)等功能，并可下傳至LCU.監(jiān)控命令輸出只有監(jiān)控主機取得控制權(quán)的工作執(zhí)行，作為另一臺工作站只作監(jiān)測、數(shù)據(jù)通信而無控制輸出，兩機可互相跟蹤，系統(tǒng)軟件根據(jù)監(jiān)控主機的運行和通信、硬件、軟件等狀態(tài)，進(jìn)行跟蹤判別，一旦出現(xiàn)異常，系統(tǒng)自動給出切換信號，由另一臺工作站代替主機的工作，同時給出主機故障提示，主機修復(fù)啟動后，自動監(jiān)測轉(zhuǎn)到主機并將數(shù)據(jù)輸入，并重新處于監(jiān)控狀態(tài)。
3.2 現(xiàn)地控制層（LCU）配置
現(xiàn)地控制層分機組LCU和公共LCU兩部分，由人機界面終端（液晶觸摸屏）、智能I/O控制器、I/O模塊、輸出繼電器、準(zhǔn)同期裝置、溫度測量裝置、轉(zhuǎn)速信號測量裝置、數(shù)字式測量儀表和交直流雙供電源等設(shè)備組成。
機組LCU監(jiān)控范圍包括水輪機、發(fā)電機、進(jìn)水口主閥和機組附屬設(shè)備?，F(xiàn)地控制層負(fù)責(zé)對水輪發(fā)電機組、電氣一次設(shè)備及公用設(shè)備等實時監(jiān)控，通過工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)各現(xiàn)地控制層與全站控制層連接交換信息，實現(xiàn)現(xiàn)地設(shè)備的監(jiān)控及數(shù)據(jù)共享。當(dāng)電站控制層因故退出運行時，現(xiàn)地控制層可以獨立運行而不受影響。
微機保護裝置、轉(zhuǎn)速、溫度巡檢、調(diào)速器、勵磁系統(tǒng)等設(shè)備通過現(xiàn)地LCU與以太網(wǎng)聯(lián)接，實現(xiàn)相應(yīng)參數(shù)的監(jiān)視和控制。部分沒有通訊接口的設(shè)備則通過現(xiàn)地控制單元的I/0模塊實現(xiàn)設(shè)備的控制和狀態(tài)檢測。
3.3 通訊網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備配置
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式采用工業(yè)以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)為多模光纖和屏蔽雙交電纜線。網(wǎng)絡(luò)傳輸采用Modbus協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率為100Mbit/s，節(jié)點數(shù)可達(dá)340個，網(wǎng)絡(luò)上的任一節(jié)點可以實時向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送信息，某一節(jié)點故障，自動從網(wǎng)絡(luò)上退出，不影響網(wǎng)絡(luò)上的其它節(jié)點傳輸信息。
網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)完成電站控制層各工作站之間和來自現(xiàn)地控制層（LCU）的全部數(shù)據(jù)的傳輸和各種訪問請求。其網(wǎng)絡(luò)協(xié)議符合國際標(biāo)準(zhǔn)化組織OSI模型。具有良好的開放性。計算機監(jiān)控系統(tǒng)不會因任何一個元器件發(fā)生故障而引起系統(tǒng)的誤操作。網(wǎng)絡(luò)成熟可靠，符合國際標(biāo)準(zhǔn)。
3.4 系統(tǒng)軟件配置
（1） 系統(tǒng)軟件：采用中文版的美國微軟Windows NT 軟件，具有良好的實時性、穩(wěn)定性、可靠性，NT系統(tǒng)管理保密性好。用于操作系統(tǒng)，它管理整個計算機系統(tǒng)的所有資源，包括CPU、存儲器、外部設(shè)備等，提供其它軟件與系統(tǒng)資源的接口，是其它軟件運行的環(huán)境。
（2） 應(yīng)用軟件：采用FIX7.0開發(fā)軟件、3D圖形軟件和PLC編程軟件，用于程序的編輯、編譯、軟件連接等。具有良好的人機界面和全開放特性。它是可以運行多種通訊協(xié)議的監(jiān)控軟件，與網(wǎng)上有不同通訊協(xié)議的設(shè)備交換數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)庫生成、監(jiān)控畫面、控制流程、報表等配置靈活，使用和維護方便。
3.5 繼電保護系統(tǒng)的配置
采用美國ABB公司生產(chǎn)的微機綜合繼電保護裝置。發(fā)電機、變壓器和線路保護裝置均有8個開關(guān)量輸入和7個開關(guān)量輸出，一個用于變化自檢的轉(zhuǎn)換接點輸出。輸入與輸出可以邏輯編程用于控制斷路器的分合閘或者發(fā)信號。
有多種通訊協(xié)議可供選擇，ABB2000R型微機保護選用Modbus Plus通訊協(xié)議，可以通過該協(xié)議向系統(tǒng)傳送和存儲保護內(nèi)測量記錄的數(shù)據(jù)。
保護的配置整定：對于保護裝置的使用，首先要進(jìn)行配置整定，輸入相關(guān)參數(shù)，保護裝置通過這些參數(shù)進(jìn)行保護功能和測量功能的計算，配置整定可以通過前面板的MMI或者ECP軟件進(jìn)行操作。
微機保護裝置還有故障錄波，故障、運行和操作記錄，測量等功能。接入保護裝置的輸入信號和保護裝置內(nèi)所有數(shù)據(jù)都有數(shù)據(jù)可能通過網(wǎng)絡(luò)接口傳送到網(wǎng)絡(luò)上的其它設(shè)備內(nèi)。