大中型抽水蓄能电站国产计算机监控系统设计

电力18讯：    1 引言

抽水蓄能电站在电力系统中承担着“削峰填谷”作用，随着我国大型火电厂，特别是核电站在电网中所占的比重越来越大，兴建大规模抽水蓄能电站是现代电网的必然产物[1]。我国80、90年代兴建了一批大中型抽水蓄能电站，但是，这些电站的计算机监控系统则大多是从国外进口，如今这些早期引进的监控系统都存在着系统老化，控制方式落后，备品、备件不足和功能需要完善等一系列问题，迫切需要进行升级换代和改造[2]。而且，最近我国又着手筹建和兴建桐柏、泰安、宜兴和琅琊山等大中型抽水蓄能电站。

近些年来，我国水电事业发展迅速，水电站监控技术取得了长足的进步，不但取代了电站的常规控制，还实现了电站无人值班，技术处于世界先进之列。90年代以来，我国也开始了抽水蓄能电站计算机监控系统的研制工作，但主要集中于中小型电站的研究，已形成了中小型电站计算机监控系统解决方案，并在一些电站（响洪甸抽水蓄能电站、江苏沙河抽水蓄能电站和华北潘家口抽水蓄能电站等）得到了实施。现在，为了打破国外的技术壁垒，降低抽水蓄能电站的建设投资，提高抽水蓄能电站运行维护和服务水平，发挥抽水蓄能电站对电网安全运行的全面作用，使我国的抽水蓄能事业健康发展，我国又开始了大中型抽水蓄能电站计算机监控系统国产化的研究工作[3]，新研制的大中型抽水蓄能电站国产计算机监控系统已在北京十三陵蓄能电站投入运行，运行效果良好。本文主要研究大中型抽水蓄能电站国产计算机监控系统设计。

2 大中型抽水蓄能电站国产监控系统的设计原则

大中型抽水蓄能电站的主要作用是为电力系统承担调峰填谷、事故备用等任务，所以其监控系统设计首先应围绕这一主题进行，其次应考虑系统的性能价格比，亦即既要追求技术先进，又要遵循简单实用的原则。根据大中型抽水蓄能电站的运行特点和计算机控制技术的发展状况，大中型抽水蓄能电站国产监控系统在方案设计时应充分考虑以下各种因素[4]：

（1）开放性和可扩展性  

计算机硬件和软件技术的发展与更新非常迅速，计算机监控系统应选用尽可能先进的计算机及网络设施，不必过分强调所选产品的应用业绩，而应重点考察供货商在本领域的业绩及备件有较长时间的市场支持(因有无备件将直接影响整个监控系统的使用寿命)。监控系统应设置远程维护端口，这样，可为电厂维护人员或供货商提供系统远程维护的可能性。此外，电厂在使用计算机监控系统中也会不断提出新的用户要求，监控系统应留有一定的备用（约为系统的30％－40％），以便于用户修改、维护以及增加新的测点、画面和功能等。

（2）分层分布结构   

分层分布一方面是指物理结构的分层分布，另一方面是指系统功能、数据库等的分布。当上位机故障时，当地LCU应能完成对机组的监控；一台LCU的故障不能影响整个系统的运行。下位机部分应采用现场总线技术，应用分布式智能I/O，使智能I/O模块的位置尽可能靠近监控对象，减少智能I/O连接电缆，且现场总线技术在智能I/O的扩展上也非常灵活(智能I/O模块与可编程控制器可通过现场总线连接)。如解决好接口协调问题，下位机(可编程控制器)与电厂其它系统(如励磁、调速器、静态变频器（SFC）、保护、辅助设备控制系统等)可直接通过现场总线交换数据。当然，分层分布也不是绝对的，对于抽水蓄能电站的监控系统，由于考虑到SFC为多台机组公用，背靠背启动过程中要多台机组协调工作，所以考虑功能和结构的分层分布外，也应适当地考虑一些集中的因素。

（3）冗余技术    

大中型抽水蓄能电站由于其在电网中的重要作用，对监控系统的可靠性要求非常高，采用冗余技术是提高系统可靠性的重要手段之一。国产大型抽水蓄能电站监控系统可采用以下几种冗余方式：

上位机应采用双机冗余结构；下位机则对应一局部功能系统，故障影响小，加上可编程控制器本身非常可靠，可采用部分冗余结构，这样既简化系统又节省投资；

网络冗余配置，应采用双光纤以太环网，增强网络的可靠性；

监控系统与中调相连的接口及通道采用冗余结构，以保证中调对电站监控的可靠性；

重要的智能I/O接口采用冗余配置，提高测点的可靠性。

（4）测控单元的智能化

大中型抽水蓄能电站机组的测控信息量非常大，其测点数量大概是常规水电站的2倍左右，且处理内容十分丰富，既有测量又有控制，对速度响应要求也很高，现有的常规测控单元很难满足要求，需采用智能化模件技术。

（5）现场总线技术   

抽水蓄能电站机组与机组、机组与公用设备控制单元间联系非常密切，有大量数据需要交换,对相互间通信有很高的要求。大中型抽水蓄能电站国产监控系统应采用双光纤以太环网将各个LCU联接起来。

（6）无人值班技术

为了实现大中型抽水蓄能电站无人值班，电站监控系统必须