隨著電力工業(yè)的不斷發(fā)展及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，新建水電廠管理模式都要按“無(wú)人值班、少人值守”的原則設(shè)計(jì)。毛陽(yáng)河梯級(jí)電站就是基于以上思想而選擇計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)一步到位的設(shè)計(jì)方案。根據(jù)綜合考慮，最后采用南京電力自動(dòng)化設(shè)備總廠研制生產(chǎn)的性能價(jià)格比較優(yōu)的更新?lián)Q代產(chǎn)品WSZ-101型水電站自動(dòng)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(jī)冗余配置，兩臺(tái)操作員工控機(jī)互為備用；另設(shè)一臺(tái)通信處理機(jī)，完成梯級(jí)電站調(diào)度、與地調(diào)和模擬屏通信。現(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(jī)順控裝置，用于采集計(jì)算電網(wǎng)電量(交流采樣)的微機(jī)電量采集裝置，用于自動(dòng)合閘并網(wǎng)的微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置。LCU通過(guò)以太網(wǎng)與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，也可獨(dú)立運(yùn)行。
2 系統(tǒng)主要功能
2.1 監(jiān)視功能
對(duì)各種電量、非電量進(jìn)行監(jiān)視，對(duì)設(shè)備的工況參數(shù)進(jìn)行巡回檢測(cè)、定時(shí)打印、記錄、越限報(bào)警等。
2.2 事件順序記錄功能
對(duì)全廠主要設(shè)備的狀態(tài)，主要設(shè)備的繼電保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)以及事故和故障信號(hào)等各種開關(guān)量進(jìn)行監(jiān)視，對(duì)其狀態(tài)的變化進(jìn)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(yùn)行人員輸入(或中調(diào)發(fā)來(lái))的命令，發(fā)出開停機(jī)命令，進(jìn)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(shí)，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(dòng)緊急停機(jī)操作指令不受限制。
2.4 調(diào)節(jié)功能
根據(jù)運(yùn)行的要求，以增減或改變?cè)O(shè)定值方式調(diào)節(jié)機(jī)組出力?？筛鶕?jù)一定的限制條件，自動(dòng)調(diào)節(jié)和分配各機(jī)組有功、無(wú)功功率，實(shí)現(xiàn)全廠最優(yōu)運(yùn)行。
2.5 人機(jī)對(duì)話功能
利用彩色屏幕顯示器，實(shí)現(xiàn)靈活、快捷的人機(jī)對(duì)話窗口。能自動(dòng)或由運(yùn)行人員召喚實(shí)時(shí)顯示廠內(nèi)各系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，主要設(shè)備的操作動(dòng)態(tài)過(guò)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(shí)自動(dòng)或在運(yùn)行人員召喚時(shí)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(bào)表，并具有畫面硬拷貝功能。
2.6 運(yùn)行管理指導(dǎo)功能
自動(dòng)統(tǒng)計(jì)主要設(shè)備的運(yùn)行小時(shí)數(shù)、動(dòng)作次數(shù)，事故和故障次數(shù)等數(shù)據(jù)，建立設(shè)備運(yùn)行檔案，為合理安排設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)提供依據(jù)。根據(jù)需要提供事故處理及其它必要的運(yùn)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(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，發(fā)送規(guī)定的電站運(yùn)行信息，并接收和執(zhí)行中調(diào)下達(dá)的系統(tǒng)AGC，AVC命令等。
2.8 故障自診斷和自恢復(fù)功能
對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件、軟件工作進(jìn)行監(jiān)視和保護(hù)，及時(shí)測(cè)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(shí)，能自動(dòng)恢復(fù)到原來(lái)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(hào)處理器)技術(shù)
毛陽(yáng)河計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中對(duì)交流電量測(cè)量系統(tǒng)的要求為2 s內(nèi)完成256路交流信號(hào)的采樣，并計(jì)算頻率、電流、電壓、有功功率及無(wú)功功率，傳送至上位機(jī)。采用以MPU為CPU的測(cè)量系統(tǒng)并不能很好地勝任高速計(jì)算任務(wù)，以數(shù)字信號(hào)處理見長(zhǎng)的DSP作為系統(tǒng)的CPU就成了必然。目前，一些發(fā)達(dá)國(guó)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(guó)內(nèi)DSP的應(yīng)用尚處于萌芽狀態(tài)。海南毛陽(yáng)河水電站計(jì)算機(jī)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(shí)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(duì)電網(wǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，利用倍頻電路對(duì)電壓、電流信號(hào)進(jìn)行無(wú)相位差同時(shí)采樣，運(yùn)用FFT將時(shí)域信號(hào)變換成頻域信號(hào)，求得各電量。
3.2 現(xiàn)場(chǎng)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(jìn)性、靈活性、建網(wǎng)投資、開發(fā)維護(hù)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(jī)功能過(guò)于集中，故障風(fēng)險(xiǎn)大；
(3) 一對(duì)一模式的通信電纜接線繁雜；
(4) 功能模板的擴(kuò)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(duì)于水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展、維護(hù)，節(jié)省投資，保持系統(tǒng)的先進(jìn)性，積累FCS系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)都有積極意義。
毛陽(yáng)河梯級(jí)電站在機(jī)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(kù)實(shí)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(jī)投資。網(wǎng)上各工作站和LCU可共享各PLC的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
4 安裝、調(diào)試與運(yùn)行
經(jīng)過(guò)水電九局機(jī)工處安裝接線及南自總廠技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試后，海南毛陽(yáng)河梯級(jí)電站一、三級(jí)電站及聯(lián)合變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，于1998年4月投入正式運(yùn)行。在安裝調(diào)試過(guò)程中，WSZ-101計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)有很好的監(jiān)視保護(hù)作用，它能檢測(cè)外部接線的錯(cuò)誤，例如現(xiàn)場(chǎng)有一條35 kV線路TA二次接線錯(cuò)誤，通過(guò)WSZ-101計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可判斷其中哪一相TA接線錯(cuò)誤，方便了現(xiàn)場(chǎng)接線檢查。
系統(tǒng)各功能的實(shí)現(xiàn)，方便了現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)，減輕了操作人員的工作強(qiáng)度。由于部分技術(shù)參數(shù)不全，系統(tǒng)AGC、AVC功能未能實(shí)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(shí)現(xiàn)少人值守的差距
(1) 自動(dòng)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(chǎng)許多執(zhí)行元件、信號(hào)器件、電磁閥動(dòng)作可靠性不高，運(yùn)行不穩(wěn)定，部分器件需要更換質(zhì)量過(guò)關(guān)的產(chǎn)品，斷路器輔助接點(diǎn)動(dòng)作可靠性需提高。
(2) 一、三級(jí)水電站水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)需要建立、完善，設(shè)立進(jìn)水口閘門的遙測(cè)、遙控。
(3) 完善計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的對(duì)外聯(lián)網(wǎng)，對(duì)運(yùn)行人員進(jìn)行業(yè)務(wù)培訓(xùn)，拓寬知識(shí)領(lǐng)域。
毛陽(yáng)河梯級(jí)電站采用了技術(shù)先進(jìn)的WSZ－101型水電站自動(dòng)化系統(tǒng)，利用其全開放、模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)越特性，使其為實(shí)現(xiàn)“無(wú)人值班、少人值守”的管理模式有了一個(gè)高起點(diǎn)的基礎(chǔ)。
作者簡(jiǎn)介：曾淵
（轉(zhuǎn)載）
