隨著電力工業(yè)的不斷發(fā)展及科學(xué)技術(shù)的進步，新建水電廠管理模式都要按“無人值班、少人值守”的原則設(shè)計。毛陽河梯級電站就是基于以上思想而選擇計算機監(jiān)控系統(tǒng)一步到位的設(shè)計方案。根據(jù)綜合考慮，最后采用南京電力自動化設(shè)備總廠研制生產(chǎn)的性能價格比較優(yōu)的更新?lián)Q代產(chǎn)品WSZ-101型水電站自動化系統(tǒng)。
1 系統(tǒng)構(gòu)成
系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，分為現(xiàn)地控制層和上位管理層。上位管理層采用雙機冗余配置，兩臺操作員工控機互為備用；另設(shè)一臺通信處理機，完成梯級電站調(diào)度、與地調(diào)和模擬屏通信?，F(xiàn)地控制單元(LCU)以可編程控制器(PLC)為核心，包括用于采集開關(guān)量狀態(tài)的微機順控裝置，用于采集計算電網(wǎng)電量(交流采樣)的微機電量采集裝置，用于自動合閘并網(wǎng)的微機自動準(zhǔn)同期裝置。LCU通過以太網(wǎng)與上位機進行數(shù)據(jù)通信，也可獨立運行。
2 系統(tǒng)主要功能
2.1 監(jiān)視功能
對各種電量、非電量進行監(jiān)視，對設(shè)備的工況參數(shù)進行巡回檢測、定時打印、記錄、越限報警等。
2.2 事件順序記錄功能
對全廠主要設(shè)備的狀態(tài)，主要設(shè)備的繼電保護動作狀態(tài)以及事故和故障信號等各種開關(guān)量進行監(jiān)視，對其狀態(tài)的變化進行順序記錄。
2.3 控制功能
監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)預(yù)定的原則和運行人員輸入(或中調(diào)發(fā)來)的命令，發(fā)出開停機命令，進行斷路器、隔離開關(guān)的分合閘操作。當(dāng)電站主要設(shè)備正處于某一控制層控制之下時，監(jiān)控系統(tǒng)有閉鎖其主控制層的控制指令的措施，但現(xiàn)地控制屏上的手動緊急停機操作指令不受限制。
2.4 調(diào)節(jié)功能
根據(jù)運行的要求，以增減或改變設(shè)定值方式調(diào)節(jié)機組出力?？筛鶕?jù)一定的限制條件，自動調(diào)節(jié)和分配各機組有功、無功功率，實現(xiàn)全廠最優(yōu)運行。
2.5 人機對話功能
利用彩色屏幕顯示器，實現(xiàn)靈活、快捷的人機對話窗口。能自動或由運行人員召喚實時顯示廠內(nèi)各系統(tǒng)的運行狀態(tài)，主要設(shè)備的操作動態(tài)過程，事故和故障內(nèi)容以及有關(guān)參數(shù)和畫面；能在事故時自動或在運行人員召喚時打印主要設(shè)備的各類操作、事故和故障記錄，打印各種生產(chǎn)報表，并具有畫面硬拷貝功能。
2.6 運行管理指導(dǎo)功能
自動統(tǒng)計主要設(shè)備的運行小時數(shù)、動作次數(shù)，事故和故障次數(shù)等數(shù)據(jù)，建立設(shè)備運行檔案，為合理安排設(shè)備的運行和維護提供依據(jù)。根據(jù)需要提供事故處理及其它必要的運行管理指導(dǎo)。
2.7 通信功能
根據(jù)中調(diào)提供的通信協(xié)議，與中調(diào)自動化系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，發(fā)送規(guī)定的電站運行信息，并接收和執(zhí)行中調(diào)下達的系統(tǒng)AGC，AVC命令等。
2.8 故障自診斷和自恢復(fù)功能
對計算機系統(tǒng)的硬件、軟件工作進行監(jiān)視和保護，及時測出故障部位和性質(zhì)。當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)程序死鎖或失控時，能自動恢復(fù)到原來狀態(tài)。
3 系統(tǒng)采用的新技術(shù)
3.1 率先采用DSP(數(shù)字信號處理器)技術(shù)
毛陽河計算機監(jiān)控系統(tǒng)中對交流電量測量系統(tǒng)的要求為2 s內(nèi)完成256路交流信號的采樣，并計算頻率、電流、電壓、有功功率及無功功率，傳送至上位機。采用以MPU為CPU的測量系統(tǒng)并不能很好地勝任高速計算任務(wù)，以數(shù)字信號處理見長的DSP作為系統(tǒng)的CPU就成了必然。目前，一些發(fā)達國家已經(jīng)開始將DSP應(yīng)用到電力系統(tǒng)中，并取得了較好的效果，在國內(nèi)DSP的應(yīng)用尚處于萌芽狀態(tài)。海南毛陽河水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)中率先在交流電量采集方面采用DSP數(shù)字處理技術(shù)，實現(xiàn)其精確性、高速性。其方案為：采用DSP為核心處理器以鎖相環(huán)電路對電網(wǎng)進行動態(tài)跟蹤，利用倍頻電路對電壓、電流信號進行無相位差同時采樣，運用FFT將時域信號變換成頻域信號，求得各電量。
3.2 現(xiàn)場總線技術(shù)與FCS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方案
傳統(tǒng)DCS結(jié)構(gòu)(集散型)的網(wǎng)絡(luò)方案發(fā)展前景在先進性、靈活性、建網(wǎng)投資、開發(fā)維護等方面具有一定的局限性，主要表現(xiàn)在：
(1) 底層設(shè)備不具備互聯(lián)通信能力；
(2) 監(jiān)控層PC機功能過于集中，故障風(fēng)險大；
(3) 一對一模式的通信電纜接線繁雜；
(4) 功能模板的擴充容量和靈活性有限制。
FCS結(jié)構(gòu)在以上幾方面均具有明顯的優(yōu)越性，因此采用FCS結(jié)構(gòu)對于水電廠自動化系統(tǒng)的未來發(fā)展、維護，節(jié)省投資，保持系統(tǒng)的先進性，積累FCS系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗都有積極意義。
毛陽河梯級電站在機組順控系統(tǒng)的應(yīng)用中貫徹了FCS結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)方案(如圖1)。
圖1 網(wǎng)絡(luò)方案圖
3.3 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與分布式數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)全站數(shù)據(jù)共享
采用PLC直接上網(wǎng)方案，可提高系統(tǒng)可靠性，節(jié)省前置機投資。網(wǎng)上各工作站和LCU可共享各PLC的實時數(shù)據(jù)。
4 安裝、調(diào)試與運行
經(jīng)過水電九局機工處安裝接線及南自總廠技術(shù)人員現(xiàn)場調(diào)試后，海南毛陽河梯級電站一、三級電站及聯(lián)合變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)，于1998年4月投入正式運行。在安裝調(diào)試過程中，WSZ-101計算機監(jiān)控系統(tǒng)有很好的監(jiān)視保護作用，它能檢測外部接線的錯誤，例如現(xiàn)場有一條35 kV線路TA二次接線錯誤，通過WSZ-101計算機監(jiān)控系統(tǒng)可判斷其中哪一相TA接線錯誤，方便了現(xiàn)場接線檢查。
系統(tǒng)各功能的實現(xiàn)，方便了現(xiàn)場運行維護，減輕了操作人員的工作強度。由于部分技術(shù)參數(shù)不全，系統(tǒng)AGC、AVC功能未能實施，但由于系統(tǒng)的開放性，今后能方便地增加該部分功能。
5 與實現(xiàn)少人值守的差距
(1) 自動化元件可靠性不高，使得WSZ-101系統(tǒng)的部分功能發(fā)揮不好?，F(xiàn)場許多執(zhí)行元件、信號器件、電磁閥動作可靠性不高，運行不穩(wěn)定，部分器件需要更換質(zhì)量過關(guān)的產(chǎn)品，斷路器輔助接點動作可靠性需提高。
(2) 一、三級水電站水情測報系統(tǒng)需要建立、完善，設(shè)立進水口閘門的遙測、遙控。
(3) 完善計算機系統(tǒng)的對外聯(lián)網(wǎng)，對運行人員進行業(yè)務(wù)培訓(xùn)，拓寬知識領(lǐng)域。
毛陽河梯級電站采用了技術(shù)先進的WSZ－101型水電站自動化系統(tǒng)，利用其全開放、模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)越特性，使其為實現(xiàn)“無人值班、少人值守”的管理模式有了一個高起點的基礎(chǔ)。
作者簡介：曾淵
（轉(zhuǎn)載）
