伊江电源电站计算机监控系统的设计与实现

刘泳新，颜现波

（1.中电投云南国际投资有限公司，云南 昆明650224；2.中国水利水电科学研究院中水科技公司，北京100038）

伊江电源电站计算机监控系统的设计与实现

刘泳新1，颜现波2

（1.中电投云南国际投资有限公司，云南 昆明650224；2.中国水利水电科学研究院中水科技公司，北京100038）

主要介绍伊江上游电源水电站H 9000V 4.0计算机监控系统的设计与实现。

电源水电站；计算机监控系统；孤网；设计；实现

伊江上游水电项目电源电站（以下简称“电源电站”）位于缅甸克钦邦伊洛瓦底江上游重要支流恩梅开江与其一级支流其培河（ChipwyHka）交汇处，上距其培镇约10km。工程由大坝、发电引水系统和电站厂房等组成。大坝正常蓄水位740m，最大坝高47.5m，坝址多年平均流量40.4m3/s，电站装机容量99MW，多年平均年发电量6.09亿kW·h。电站装机3×33MW，采用110kV一级电压接入系统，主接线方式为双母线接线，出线为3回（包括1回备用出线）。

电源电站计算机监控系统采用北京中水科水电科技开发有限公司研制开发的H9000V4.0计算机监控系统。电站按“无人值班”（少人值守）原则设计。电源电站计划2011年5月首台机组发电。其后每隔一个半月投产一台。H9000V4.0计算机监控系统与首台机组同步投运。

值得一提的是，本电站目前属孤网运行，对H9000V4.0计算机监控系统的实际实现，提出了新的要求，在整体设计、功能实现和设备选型上，都注意了要适应孤网负荷变化和快速运行稳定的特点，其采用的GE PAC RX3i PLC,也是该PLC平台在孤网上的首次实际使用，从设计、研发、集成、调试等方面来看，对中国水电监控的发展将积累许多成功经验。

1 电源水电站计算机监控系统设计原则

伊江电源水电站的运行值班方式按“无人值班”（少人值守）的原则设计。计算机监控系统采用全开放式分层分布系统结构，系统功能和实时数据均分布到各个现地控制单元中，站内的各个现地控制单元通过交换机和光缆，构成一个可靠的双环形网络，当系统中任何一部分设备发生故障时，系统整体以及系统内的其它设备仍能继续正常工作且功能不受影响。

计算机监控系统能对全厂主要机电设备进行控制，并对所有机电设备的运行情况进行全面监视。

计算机监控系统网络结构图如图1：

2 伊江电源水电站计算机监控系统总体功能

电站计算机监控系统由站控级和现地控制单元构成。站控级主机、工作站及现地各LCU均使用实时多任务多窗口操作系统，监控软件采取国际上流行的模块化体系结构，实现监控数据处理、计算和储存的实时性和分布性。监控系统集成软件采用C/S或B/S架构，保证系统响应的实时性和稳定性。通过中控室及计算机房工作站上的集中监控画面对设备进行监视控制，并自动快速响应控制设备状态信息。

计算机监控系统历史数据库软件采用商用数据库软件，在网关工作站内，用于监控系统秒级、分钟、小时等历史数据存储与检索，为电站的故障查询提供了良好的操作平台。

由于该电站地处缅甸，为了适应中、缅双方运行、维护的方便，H9000V4.0系统开放了中-英文双语系统环境，并一键切换其中-英文双语系统。

3 计算机监控系统实现

3.1 上位机系统构成

站控层由主站兼操作员站1、主站兼操作员站2、工程师/培训站、厂内通信服务器、报表及电话语音报警服务器、网关工作站等构成，实现监视控制现地设备等功能，形成全站监控中心。其中操作包括：机组操作、功率调节、断路器操作、隔离开关及刀闸操作、设备操纵及闸门升、降、停操作等。主要设备详细配置及实现功能如下：

操作员工作站：Sun U24工作站，Solaris 10操作系统，实现中控室运行人员监视与控制功能。主要负责厂站层的数据采集、处理、归档、历史数据库的生成、转储，系统时钟管理、厂站层高级应用软件（AGC、AVC）及其它应用软件运行，也作为操作员人机接口工作台，负责监视、控制及调节命令发出等人机界面（MMI）功能。除画面显示等与人机接口相关功能以并行方式工作外，数据采集、处理归档等其它功能。两台操作员站互为热备用。

工程师兼仿真培训工作站：Sun U24工作站，Solaris 10操作系统。主要负责系统的维护管理、功能及应用的开发、程序下载及运行人员的操作培训等工作。

图1 伊江电源电站计算机监控系统配置图

厂内通信服务器：HP Z400工作站，中文Windows 2003操作系统，实现监控系统与厂内的机组状态监测系统、火灾报警系统等其它系统的通讯功能。

报表及电话语音报警服务器：HP Z400工作站，中文Windows 2003操作系统。主要负责报表的生成及打印、语音报警、电话查询等。

网关工作站：HP Z400工作站，中文Windows 2003操作系统。主要负责与对侧变电所及上级调度系统之间的通信，实现对对侧变电所信息的远程采集和电站的远方控制。

3.2 现地控制单元构成

现地单元由各现地控制单元（LCU）构成，包括：3套机组LCU（LCU1～LCU3）、1套 110kV 开关站 LCU（LCU4）、1套公用设备LCU（LCU5），共5套LCU设备。现地LCU主控制器采用主频300MHz的GE PACRX3i产品，为单CPU、双电源模块、双网络模块、单现场总线结构型式。LCU完成对监控对象的数据采集及数据预处理，负责向网络传送数据信息，并自动执行上位机的命令和管理。同时各LCU也具有控制、调节操作和监视功能，配备有人机触摸屏，当与上位机系统脱机时，仍具有必要的监视和控制功能。

3 套机组LCU：现地控制单元PLC均采用主频300MHz的GE PAC RX3i产品，完成系统的数据采集、电厂主辅设备的控制及设备的调节与控制。进行全厂闭环控制与调节，保证全厂发电运行可靠。并实现了现地LCU与励磁、调速、辅机等其它设备的通讯。

开关站LCU：现地控制单元PLC均采用主频300MHz的GE PACRX3i产品，完成系统的数据采集及控制。

公用系统LCU：现地控制单元PLC均采用主频300MHz的GE PACRX3i产品，完成系统的数据采集及控制。

GE PACRX3i系统特点：

（1）上有2块高性能的控制系统，1GHz主频，64MB内存

（2）完全冗余的系统架构，不存在任何单点失效风险

（3）2GHz的冗余同步链路，实现无扰切换－最快的同步时间

（4）每一个机架冗余网络模块，意味着更高的系统可用性

（6）用户可根据项目要求，选择GPS通讯方式，而无需产生额外的费用

（6）IO总线采用实时、确定的内存映射技术，提高了通讯可靠性

（7）2GHz光纤冗余IO网络，不加中继情况下可以达到300m

（8）1.0ms SOE时标精度

（9）所有远程IO机架都能连接第3方通讯设备，如profibus,devicenet,modbus,ethernet etc.

3.3 网络结构设计与实现

监控系统局域网按IEEE 802.3设计，采用全开放的分层分布式结构，网络主干采用光纤组成的100M工业以太网双环网结构，传输速率应为自适应式，通信规约TCP/IP，网络的传输速率不小于100Mbps。网络硬件设备应采用赫斯曼工业级以太网管理级主交换机及现地控制网络交换机，该网络设备满足多个输入输出，适应各种类型数据的传输要求，适应电力工业现场的电磁干扰、温度、振动等环境要求，在实现计算机监控系统功能的前提下满足数据实时性要求。

3.4 GPS对时系统

GPS不仅为监控系统提供时钟信息，还为保护系统等电站内其它设备提供时钟信息。除配置监控系统内部对时所需的各类接口外，GPS时钟还配置至少32路脉冲接口（分、秒脉冲可任意配置）及24路IRIG-B码对时接口，用于同保护等智能现地设备的对时。

4 DLP大屏幕投影系统

4.1 图像拼接控制器

100 /1000 M以太网接口：≥2个；视频输入接口：≥2路；RGB接口：≥4个；图像处理器具有256、64K、16M等多种颜色模式。控制器留有充分余量，满足日后系统升级及扩展的需要。

4.2 大屏幕投影显示墙

大屏幕投影显示墙（包括基座），由6套60″DLP一体化显示单元组成，组合方式为2×3（行×列），大屏幕投影显示墙配置要求如下：投影仪：多屏、背投式；显示方式：DLP方式；单元物理分辨率：≥1024×768，屏幕对分辨率从640×480到1600×1200的图像均应能清晰显示。

5 结束语

H9000V4.0计算机监控系统在伊江电源水电站的合理设计与实现，为伊江电源水电站首台机组并网发电奠定了坚实的基础，也为GE PAC RX3i系列PLC在孤网运行时提供了宝贵的经验；本着“为了一切用户、为了用户一切、一切为了用户”的原则，我们还将继续关注和开发相关的技术，为孤网类型电站的自动化事业，提供更多的技术支撑。

【1】GE PAC RX3i系列技术手册[Z].

【2】王德宽,等.H9000与水电厂计算机监控技术的发展与回顾[J].水电站自动化.2002，（3）.

【3】王德宽，等.H9000分布式开放式水电站计算机监控系统[J].水利水电技术，1996，（3）.

TV273+.5

B

1672-5387（2011）03-0030-03

2011-04-11

刘泳新，主要从事水电站机电设备管理、维护、研究。