浅谈计算机监控系统在乌鲁瓦提水电厂中的应用

浅谈计算机监控系统在乌鲁瓦提水电厂中的应用

刘晓燕

（乌鲁瓦提水力发电厂，新疆 和田 848000）

摘要：随着国民经济的持续发展，我国兴建的水力发电厂越来越多，其容量也越来越大，这就需要大量的复杂运算才能实现水力发电厂的经济运行。 关键词：计算机监控系统；水电厂；应用

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：

一、计算机监控系统在水电厂中的作用 （一）确保设备运行的可靠性

之所以说计算机监控系统能够确保设备的可靠运行，是指在给定的条件下机组设备和监控系统能够持续保持精确的工作能力。计算机监控系统，以快速，准确地反映水电厂设备的运行状态和参数，来确定设备是否正常运行，若在非正常操作的情况下，控制系统将自动发出报警信号，以引起工作人员的注意。而当设备正常可靠的运行时，计算机监控系统可以自动地控制发电机的电压幅度和频率的大小，根据电力调度系统的基本要求，实现发电，供电，用电的调节平衡。从而使该厂发出的电能质量和电网稳定得到保证。从而使水电站的安全运行可靠性得到了大大提高。

（二）优化水电厂的运行功能

计算机监控系统在水电站中的广泛应用，优化了水电站的运行功能，首要表现在避免了一些经常开、停机的常见性错误操作事件；其次带动了主要设备的技术改造，使设备健康状况得到了很大程度的提高；再次，“无人值班”（少人值守）机制的推广拥有了技术支撑，获得了广泛的认可，而且在减少机组操作人员、机组可利用率、开停机的执行时间等方面均有了显著的提高。其次，导致重大装备的技术改造，设备的健康状态已大大提高;再次，“无人值班”（少人值守）的机制，以促进技术的支持，获得广泛的认可，而且在减少机器操作员，机组的可用性，关闭执行时间等，均是是一个显著的改善。最后，一般的水力发电厂的安全性能已大大提高，甚至创造了长期安全无事故记录。

二、水电厂计算机监控系统的设计原则

(1)在满足可靠性和实用性的前提下，尽量按照国际先进水平进行设计，采用“无人值班(少人值守)”的运行值班方式。监控系统采用全计算机监控模式，设置统一的全厂计算机监控系统，不再设置独立的常规集中监控设备。另设置简单的紧急停机、安全闭锁和事故动作的硬线回路，满足对水电站重要设备进行紧急处理的可靠性要求。

(2)系统上位机采用双机冗余热备结构，监控网络采用双光纤冗余环网配置，LCU采用双网双CPU热备冗余配置，系统本身的局部故障不影响现场设备的正常运行，系统的MTBF和MMTTR及各项可用性指标均满足相关要求。

(3)实现水电站计算机监控系统与省调和网调监控系统、电站MIS系统(信息管理系统)、电站设备状态监测与分析系统、全厂火灾自动报警系统、全厂通风空调系统、厂用电系统、电能计量系统等的通信。计算机监控系统的通信满足相关安全防护规定。

(4)系统高度可靠，实时性好，抗干扰能力强，适应现场环境。选用开放式、全分布的系统结构，系统配置和设备选型具有先进I生和兼容性，能充分节省投资。

(5)人机接口功能强大、界面友好，人机联系操作方法简便、灵活、可靠，符合水电站运行操作习惯。

（6）与调速器、监控系统、保护以及厂用供排水、气、油系统控制单元之间的通讯规约转换由计算机监控系统供货单位完成。

（7）具有反映机组震动声音、机组烟雾火警的监测能力。

（8）系统应留有局域网接口，实现厂区局域网用户数据共享。并保留INTERNET接口，以扩展远程监视。 （9)系统具有远程诊断的功能。 三、现地可编程控制器的程序设计

现地可编程控制器南瑞MB80智能可编程逻辑控制器可通过模块的组合及站点的扩展，具有多点输入、输出及模拟量采集功能；采用MB或MB+方式与外部进行网络通信形成MODBUSPLUS网络，并通过以太网接口实现以太网连接； 应用软件为Unity,程序采用5种标准的IEC61131—3编程语言，即功能块图(FBD)、梯形图(LD)、结构化文本(ST)、顺序功能图(SFC)、指令表(IL)。其具体程序结构如

下：

(1)I／O(输入输出)处理程序。 · DI_PROC 开入量处理 · AI_PROC 模拟量处理 · RTD_ PROC 温度量处理 · DOUT_ PROC 开出管理 · AO_ PROC 模出量处理 · SOE_ PROC SOE量处理 (2)控制流程处理程序。

· AUTO_ST 自启动流程判断

· CTI_CHK 对接收到的控制令进行正确性检查 · CTL_ ST 控制流程标志设置 · SEQ_MAN 流程控制管理 · SEQ_JZ 机组对象顺控流程 · SEQ_O11 对象号顺控流程

(3)PID调节控制程序(主要用于机组负荷调节)。 · PID_ P 有功PID调节处理 · PID_Q 无功PID调节处理 (4)报警处理程序。

· DO_ REC 开出变位事件处理 · SEQ_ALM 流程结束处理及报警 (5)PLC与上位机通信处理程序。

· COMMUN1 PLC与上位机通信管理程序

· SEND PLC与上位机通信上行信文组织处理 · RECEIVE PLC与上位机通信下行信文解释处理 (6)PLC与触摸屏数据交换处理程序。

· LCD_SHOW PLC组织触摸屏需显示的数据 · LCD_CTRL PLC处理触摸屏的控制命令 四、水电厂计算机监控系统的功能

监控系统具有远方自动、现地自动及手动三种控制方式，以适应不同工况要求。远方控制功能由上位机下达命令，可编程控制器接受命令，各功能模块执行命令来实现，运行人员可在中控室完成各设备的操作。现地自动控制功能由触摸屏、可编程控制器共同实现，I／O模块负责接受、输出操作命令及采集开关信号，模拟量采集板负责模拟量的采集及处理，运行人员可登录触摸屏操作平台进行设备的操作。现地手动控制则完全由人为操作。该水电厂计算机监控系统能实时、准确、有效地完成对水电厂被控对象的安全监控， 同时能够通过通信通道实现“四遥”功能。系统的功能如下：

(1)数据采集、处理功能。监控系统能完成主要设备的工况参数检测、定时打印、越限报警、显示、记录，能监视重要参数的变化趋势。

(2)控制功能。除设备本身具备自动控制功能外，还可根据需要在上位机控制操作设备。

(3)事故追忆功能。事故发生后，能打印并查询有关参数的历史值和事故期间的采样值。

(4)自诊断功能。监控系统能及时发现自身故障，并指出故障部位。 (5)自恢复功能。监控系统出现死锁或失控时， 能自动恢复到原来正常运行状态。

(6)上位机与LCU间的有效通信。

(7)异常情况下数据处理。机组运行时，LCU或上位机失电再送电，PLC各设备保持原有状态，有功无功不波动。

(8)自动发电控制(AGC)。 (9)自动电压控制(AG)。 (10)统计记录和生产管理。 (11)历史数据库。 五、结束语

该计算机监控系统采用了先进的现代计算机控制技术，实现了容错和冗余功能，确保了水电站的稳定性、可靠性，减少了工作量，提高了水电厂自动化水平，为最终实现水电厂的“无人值守”奠定了坚实的基础。

参考文献：

[1] 周振安,范良龙,王秀英,陆小华.数据采集系统的设计与实践[M].北京:地震出版社,2005.

[2]王定一.水电厂计算机监视与控制[M].北京:中国电力出版社,2000,(1):128-129.

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/m1x3.html