浅谈云峰发电厂监控系统的现状及未来

赵小丹　龙元刚　程兴智

摘 要：介绍云峰发电厂监控系统的结构、性能、配置，并对我厂监控系统的未来和改造原则进行了简单的介绍。改造后的新系统具备事件分辨率高、响应速度快、数据采集周期短等特点，可以保证电站的安全稳定运行，提高电站的经济效益。

关键词：监控系统；现地控制单元；操作员工作站

中图分类号：TM76 文献标识码：A

1 概述

云峰发电厂是位于吉林省集安市境内，是鸭绿江干流中上游的一座大型国际水力发电厂，隶属于国电东北公司。全厂共有4台机组，2台单机容量为100MW的水轮发电机组（2、4号机组），2台单机容量为115MW的水轮发电机组（1、3号）总装机容量430MW。1、3号机组向中方50Hz系统供电。2、4号机组向朝方60Hz系统供电。云峰发电厂实施监控系统工程后，将形成一个完整的电站实时闭环过程控制系统，既可通过调度中心对电站的进行集中远方监控，也可由电站的现地监控系统独立完成本站的闭环控制功能。

2 监控系统的结构

监控系统采用双层分布式的系统结构，分为上位机控制层和现地单元控制层。其中上位机控制层即云峰厂区中控室控制系统。通过上位机控制系统可以实现对发电机组主要设备的远方集中监控。中控室控制是一个完整的实时闭环过程控制系统，可独立完成各种现地闭环控制功能。云峰厂区控制系统的数据通过MB+网获得。现地单元控制层包括机旁工控机、机组PLC、调速器PLC、百抄表，现地单元层的主要作用是采集机组的各种数据并传送给操作员站，同时接收操作员站下发的指令，使机组运行在指定的工况。

2.1系统的结构

系统结构与配置如下：远方监控系统采用交换式快速以太网结构，在云峰设一台数据交换机、两台操作员站、两台大屏幕高分辨率显示器、一台数据库服务器、一台打印机、一台语音报警工作站。双机热备用数据库服务器设在二楼监控机房，以实现与MIS系统联网。现场的PLC和工控机通过多膜光纤与交换机进行连接。

2.2系统的性能

网络速率，云峰控制系统的网络为100Mbps以太网，系统的实时性，电气模拟量、开关量采集周期、画面动态刷新时间<1s；温度量采集周期7s，非电气模拟量采集周期<2s；操作员指令发出到显示回答时间 <2s。

云峰电厂监控系统目前有两台操作员工作站，两台操作员工作站对同一设备操作具有同等权限，所以这两台操作员站只能有一台设为主站进行操作，保证对设备操作的唯一性，在通讯通道完好情况下两台操作员站任意一台设为主站，另一台自动跟踪为从站， 只进行正常监视，从而避免同时有一台以上操作员站对同一设备进行操作。当主工作站故障时，可将一台从站手动升为监控站。

2.3监控系统的平台及软件配置

我厂及各站计算机监控系统软件包括三部分——计算机系统软件、工具软件和应用软件。系统软件由厂商提供；工具软件是监控系统所必须的软件，如INTOUCH、VB、POWER BUILDER等软件；应用软件是自己开发的程序。

服务器以Windows 2000 Server作为操作系统，采用大型数据库Microsoft SQL Server 6.5。 操作员工作站及其他机器均作为客户机安装Windows 2000 Workstation作为客户环境。以太网网络全部采用TCP/IP协议。网上所有计算机都安装了同步时钟程序。

2.4监控系统的功能

2.4.1数据的采集和处理，每台机组可采集的模拟量共计196点，可采集的开关量共306点，事故及故障光字牌信号292个。

2.4.2远方控制和调节功能，可进行各种设备的远方操作和调节。

2.4.3安全监视，实时运行状态监视，故障及参数越限报警与记录，防误操作提示功能，历史趋势和实时趋势曲线.

2.4.4系统实时时钟管理功能，全厂及各站计算机监控系统使用一个卫星时钟系统，以中控室的高精度卫星实时时钟装置为基准，定时校对系统内各计算机系统的实时时钟，

2.4.5语音报警系统，语音报警系统是监控系统重要组成部分，机组语音报警系统包括8类报警： 事故报警、电气故障报警、机械故障报警、压力异常报警、液位异常报警、温度异常报警、油混水异常报警、通讯故障报警，近300个事故和故障报警，语音报警近700句。

2.4.6生产设备运行日志的填写、查询及打印，根据运行日志的要求，将其内容按时、日、月进行记录，形成运行日志。运行日志也可召唤显示、打印，以便于运行人员了解机组运行情况。根据需要，可随机召唤打印。目前机组监控系统能制订如下报表：电气量参数报表，非电量报表；报警记录报表；操作记录报表。

2.4.7监控系统自动统计主设备的运行小时数、投切次数、事故和故障次数等数据，建立主设备的运行档案。

2.4.8当重要设备发生事故时，监控系统及时响应，记录事故动作设备器件的名称和内容，并以时、分、秒、毫秒记录事故发生的时间。同时显示打印事故报警语句，并进行语音播报。如果发生事故时多个设备器件先后动作，监控系统可按动作先后顺序以毫秒级的分辨率进行记录，并将数据存入主站数据库，形成事件顺序记录。计算机系统定期扫测故障讯号，当发生故障时，以同样的方式进行故障记录，语音播报，并存入主站数据库，形成顺序故障记录和全天故障记录。

3 监控系统的改造

根据电站对监控系统的要求，对云峰发电厂计算机监控系统进行改造，我们从两个界面、三个接口、四个层次入手。所谓两个界面是指厂站级丰富人机界面和现地控制单元的简单操作型人机界面；所谓三个接口是指梯级或调度控制的信息交换接口、厂级计算机安全隔离信息交换接口、现地控制单元的现场总线与通信接口；所谓四个层次是指梯级及调度层、厂级计算机设备层、现地控制装置及辅机控制装置层、现场自动化元件层。

云峰发电厂监控系统改造的基本技术原则：

3.1具备先进的系统结构

现地控制单元的各部分均要采用全开放式结构，方便后期改造或发展。现场监控设备的可靠性、可用性、可维护性、可扩展性，数据精度及事件响应指标不仅要符合当前电力系统的规定，也要达到云峰厂实际安全生产的要求。

3.2具备可靠的监控网络

机组LCU网络应采用双网冗余，在发生大量突发事件时，仍能完整地、准确的将事件送到操作员工作站、应用程序工作站进行处理，并将数据存入历史数据站。机组LCU网络的传输介质应设计足够宽的数据传输宽带，保证数据传输的快速性和及时性。

3.3降低误操作风险

接入机组LCU的重要信号应屏蔽良好、可靠接地、连接牢固，并在数据库中分类单独管理这些测点，该类测点为流程中的主要信任对象。对于重要设备的操作，在操作流程中应加入必要的判断逻辑，闭锁不正常操作，并在操作指令执行前予以确认。

3.4充当其它控制系统的后备保护

机组LCU是一套独立的控制系统，并未取代保护、励磁、调速器、主变等智能控制单元，只参与故障的预测和报警，必要时可与保护、励磁、调速、主变等控制单元构成冗余保护，与之建立通信，以获取对侧CPU内的系统信息和数据，并进行状态、数据及信息交换。

3.5丰富的人机接口功能

电站的运行人员可通过操作员站、模拟屏、大屏幕设备、监测终端、触摸屏、语音/电话报警设备、工业电视设备及报表管理机等人机接口对全厂设备进行全方位的、实时的监视、控制和管理。设备维护人员可通过工程师工作站、移动式工作站等对设备进行维护和管理。

结语

按照以上原则对我厂监控系统进行改造后，不仅保留了原有系统功能，新系统还具备事件分辨率高、响应速度快、数据采集周期短等特点，可以保证电站的安全稳定运行，并且方便运维人员操作，降低电站维护检修成本，提高电站的经济效益。

参考文献

[1]袁秀英，石梅香.计算机监控系统的设计与调试-组态控制技术（第2版）.北京：电子工业出版社，2012.

[2]张永健.电网监控与调度自动化（第四版）.北京：中国电力出版社，2012.

[3]王士政.电力系统控制与调度自动化（第二版）.北京：中国电力出版社，2012.