沐若水电站计算机监控系统设计.pdf

第44卷第8期人民长江Vo1．44．No．82013年4月YangtzeRiverApr．，2013文章编号：1001—4179(2013)08—0083一O3沐若水电站计算机监控系统设计陈红君，张杰，桂远乾，周强(长江勘测规划设计研究有限责任公司机电设计处，湖北武汉430010)摘要：马来西亚沐若水电站计算机监控系统是在满足沐若水电站EPC合同和遵循我国相关规程规范的基础上。针对电站监控范围广、对象多等特点，兼顾当地电网及用户要求，为保证电站安全运行而设计的。主要介绍了水电站计算机监控系统的总体设计原则、系统结构、系统设备配置及主要特点。系统实现了对水轮发电机组、主变压器、275kV开关站等设备的实时监控及洪水报警功能。该设计方案可以为今后类似电站项目的监控系统设计提供参考。关键词：计算机监控系统；系统结构；洪流报警；沐若水电站中图法分类号：TP391文献标志码：A沐若水电站位于马来西亚砂捞越州(Sarawak)境(1)电站按初期少人值班、远期无人值班(少人内拉让河(RajangRiver)流域的上游，是拉让河上游四值守)、机旁正常无人值班的设计原则进行设计。级梯级开发中的第1个梯级电站，装机容量4×236(2)整个系统采用全计算机监控结构。中控室取MW。紧邻沐若水电工程大坝下游侧的生态水电站，消常规的集中控制设备，采用计算机作为唯一的监控装机容量2×3．7MW。沐若水电站通过2回275kV设备；除水机后备保护外，现地控制单元取消常规布线线路接人电力系统，另通过2回11kV线路向沐若水逻辑回路，由具有冗余设计的计算机设备执行监控。电站提供厂用电源。(3)系统应具有可靠、完善的监控功能，良好的开沐若水电站计算机监控系统监控范围广，监控对放性，以确保系统的可扩展性和移植性。象不仅包括该电站的水轮发电机组及辅助设备、主变(4)系统应具有容错功能，主要控制设备采用冗压器、275kV开关站、电站公用设备等电站主辅设备，余配置。同时还涵盖生态水电站的机组、电站进水口、泄洪闸(5)系统采用分层分布式结构，保证系统中任何门、排水泵房、洪流警报等机电设备。局部设备的故障均不影响监控系统总体功能的实现。计算机监控系统与电力系统调度中心通过设在电(6)尽可能采用现场总线及远程I／O单元。监控站的RTU以通信及I／O接口方式，将相关信息送至调系统中的现地控制单元和各就地设备能独立工作。度中心，接受调度中心下达的控制调节和调度命令。2系统结构及配置1总体设计原则沐若水电站计算机监控系统采用分层分布式体系考虑到马来西亚沐若水电站在系统中所处的地结构，即分厂站级和现地控制单元级两层。位、业主的要求以及电站厂房形式特点，为保证电站安厂站级设备主要包括2台数据服务器、2台操作全运行，提高自动化管理水平，电站计算机监控系统设员工作站、1台培训仿真工作站、1台工程师工作站、2计遵循以下原则。台调度通信工作站、1台报表及电话语音报警工作站、收稿日期：2013—03—10作者简介：陈红君，女，高级工程师，长期从事水电、水利、电力工程电气二次设计研究工作。E—mail：chenhon~un2@cjwsjy 84人民长江1套模拟屏驱动工作站及模拟屏、2台便携式计算机、动操作员工作站、工程师工作站、培训仿真工作站的操冗余的GPS装置、打印机等。作系统选用WindowsXP。调度通信服务器选用Linux现地控制级设备包括4套机组现地控制单元操作系统。监控软件平台为ABB的800xAPGP。(LCU1～LCU4)、1套公用现地控制单元(LCU5)、1套LCU的核心设备为ABB的AC800M冗余控制器。开关站现地控制单元(LCU6)、1套生态电站现地控制每套LCU设有冗余配置的ACS00M控制器(双CPU单元(LCU7)。PM866，每个控制器2个网口共4个网口)、2个互为热在现地控制单元层，LCU根据控制对象的分布情备的电源装置、$800I／0模块等。况设置远程I／O单元，生态电站现地控制单元对每台网络设备采用HIRSCHMANN工业以太网交换生态机组各设置1套具有独立CPU的远程I／O。机。各机组现地控制单元由5块本地柜组成；公用两套容量为30kVA的不间断电源UPS互为备LCU5由2块本地柜和2块11kV厂用电远程I／O柜、用，输入电源失去后电池持续供电时间为8h。4块415V厂用电远程I／O柜、1块进水口远程I／0柜3洪流报警系统及1套电站洪流报警设备组成；开关站LCU6由3块本地柜、2块275kVGIS远程I／O柜及1块RTU接口根据沐若水电站合同规定，马来西亚沐若水电站屏组成；生态电站现地控制单元LCU7由2块本地柜、监控系统设计可实现洪流报警系统功能。2块1号生态机组远程I／O柜、2块2号生态机组远程在机组尾水以及坝区下游水位发生变化时，沐若I／O柜及2套大坝洪流报警系统装置组成。水电站洪流报警系统将发出可覆盖一定范围的声音报监控系统采用单层网络结构，厂站级与现地控制警和光报警，用以保护河道下游群众的生命财产安全。单元级所有设备通过冗余以太网相连。监控系统结构洪流报警系统可采用人工控制或自动控制两种方见图1。式：①人工控制时，操作员可直接在电站监控系统上数据服务器采用HPProLiantDL388G7服务器，激活报警系统。②自动控制时，当监控系统监测到任操作员工作站、移动操作员工作站、调度通信工作站等意一台机组从停机进入开机流程时，监控系统自动启厂站级主要设备采用HPZ800工作站，报表及电话语动尾水平台的声光报警以警示尾水的水位将产生变音工作站和模拟屏驱动计算机采用HPZ400工作站、化。当监控系统监测到大坝上游水位超过报警水位或厂内通信服务器采用HPProLiantDL180G6服务器。水位上升速度过快时，启动大坝的声光报警系统。数据服务器、报表及电话语音工作站、厂内通信服务器洪流报警系统采用高分贝的声光电子蜂鸣器作为操作系统为WindowsServer2008。操作员工作站和移警报源，该蜂鸣器自带音源，报警灯为闪烁报警。系统图1系统结构示意 第8期陈红君，等：沐若水电站计算机监控系统设计85电站内设1套洪流报警系统，由1套电源控制回全评估标准的EAL4+认证，WindowsServer2003标准路和2个室外声光电子蜂鸣器组成。电源控制回路由版／企业版／数据中心版于2006年9月通过CC安全公用现地控制单元(LCU5)实现，室外声光电子蜂鸣器评估标准的EAIA+及增强ALC—FLR．3(保证生命期安装于主厂房下游墙顶，面对尾水平台处。缺陷补救措施)的认证，可见按EAL评测标准判断，沐若电站大坝设置2套洪流报警系统，每套由1Windows操作系统的安全性与Unix相当。②电监会套电源控制回路和2个室外声光电子蜂鸣器组成。大等行业管理机构提出的安全防护准则对控制系统与其坝洪流报警系统的电源控制回路均由生态电站现地控他非生产区的互连作出了严格的限定，对操作系统并制单元(LCU7)实现。2个室外声光电子蜂鸣器安装无强制必须采用Unix要求。国外很多水电行业采用于大坝顶部，2个室外声光电子蜂鸣器安装于大坝下Windows操作系统。③Windows使用维护方便，只要游1km处的支撑杆架或水泥柱上。严格执行电力二次系统安全防护准则，系统安全及用户利益都可得到保证。4监控系统主要特点(4)模拟屏驱动器采用HPZ400工作站。模拟屏根据沐若水电站合同规定及业主的要求，沐若水工作站从计算机监控系统取得数据，然后以串行总线电站计算机监控系统具有以下特点。方式送模拟屏各表计。这种方式既有利于设备运行、(1)监控系统内部通讯采用基于IEC61850的维护，又能满足技术发展。MMS协议，符合网络信息技术发展方向。根据需要，(5)马来西亚沐若水电站监控系统所具有的洪流对外可实现与其他IEC61850设备的连接，即以本监控报警系统功能，能在沐若河的水流量迅速增加或因水系统为基础，可以非常方便地扩充到数字化水电厂系电站排水造成洪流时，及时向当地居民发出声响警报，统。满足了马来西亚当地的需要。(2)厂站级设备与本地LCU、远程I／O的连接全5结语部采用冗余光纤，抗干扰能力强，可靠性高。(3)厂站级计算机操作系统采用Windows操作系本项目为国外项目，电站监控系统的设计是在满统，主要考虑如下：①WindowsNT版本以后的操作系足项目EPC合同和我国相关规程规范的基础上，结合统稳定性与Unix相当。目前应用比较广泛的反映计现代控制技术发展及工程实际特点，同时又充分适应算机系统安全级别的指标是基于CC(CommonCrite．马来西亚当地电网及用户的要求而制定实施的。沐若ria)安全评估标准的EAL(EvaluationAssuranceLeve1)水电站监控系统对今后类似电站的监控系统设计有一等级标准(ISO15408)，EAL安全评估认证等级越高，定的借鉴作用。操作系统安全的可信度越高。SunSolaris98／03(Sun(编辑：邓玲)公司的Unix操作系统版本)于2005年1月通过CC安DesignofcomputermonitoringsystemofMurumHydropowerStationinMalaysiaCHENHongjun，ZHANGjie，GUIYuanqian，ZHOUQiang(MechanicalandElectricalDesignDepartment，ChangfiangInstituteofSurvey，Planning，DesnandResearch，Wuhan430010，China)Abstract：ThecomputermonitoringandcontrollingsystemforMurumHydropowerStationinMalaysiaisdesignedundertheconditionsofmeetingEPCcontractofMurumHydropowerStation，followingthecorrelativespecificationsandproceduresofChi·na，andaccordingtothecharacteristicsoflargemonitoringscopeandmultiplemonitoringobjectsaswellasthedemandsofelec-tricitynetworkandusers．Wemainlypresentthegeneralprinciples，structure，configurationandmaincharacteristicsofthesys-tern．Themonitoringsystemcanrealizerealtimemonitoringonturbineunits，maintransformerand275kVswitchyardandfloodalarmfunetion．Keywords：computermonitoringsystem；systemstructure；floodalarm；MurumHydropowerStation