摘 要 分別介紹程江口水電站採用的計算機監控系統及各子系統的功能，其為程江口電站實現管理料學化、現代化提供了條件。
關鍵詞 程江口電站 監控系統 應用
一、概 述
程江口水電站工程位於湘江一級支流耒水中游，地處湖南省資興市香花鄉程江村，是一個以發電為主，兼顧航運、提灌、旅遊、生態治理等綜合利用的水利水電樞紐工程。本電站水頭6．3m，流量為2×235m3／s，裝機容量為2×12．5MW，為燈泡貫流式機組。
二、設計目標
按少人值班進行總體設計和系統配置，不設常規控制系統。電站的日常運行完全依靠計算機系統。
三、系統概況
本電站採用開放、分層分散式計算機監控系統結構，以保證各子系統選用不同計算機時的兼容性，系統擴展和設備更新時的可移植性，網路採用光纖乙太網。
計算機監控系統從功能上分為負責完成全廠集中監控任務的電站級控制層和負責完成機組、開關站、公共設備、大壩弧門等監控任務的現地控制單元層。各現地控制單元(LCU)以PLC為基礎，並與標準乙太網直接聯網。各系統均具有自診斷功能，即使電站控制層發生故障，仍可通過LCU上的顯示觸摸屏等設備對水輪機組及輔助設備、電站公用設備、110kV開關站、大壩弧門等進行操作和監視。
電站計算機監控系統能夠實現與調度中心、水情測報、大壩監測等系統的通信。
機組LCU能與勵磁系統、調速器系統、機組繼電保護系統進行通信；開關站及公用設備能與主變繼電保護系統、110kV線路繼電保護系統、廠變繼電保護系統、技術供水控制系統、消防供水控制系統、檢修排水控制系統、滲漏排水控制系統、高低壓氣機控制系統、油壓裝置控制系統、廠區排水控制系統等進行通信；大壩弧門等設備控制LCU與現場11孔弧門控制系統進行通信。
四、電站級功能
電站級負責協調和管理各現地控制單元的工作、收集有關信息並作相應處理和存儲。
1．數據採集和處理
包括採集電氣量、脈衝量、非電量、數字量、開關量。
2．安全運行監視
主要包括狀變監視、越限檢查、過程監視、趨勢分析和監控系統異常監視。
3．實時控制和調節
包括自動發電控制、自動電壓控制和運行人員通過操作員工作站實時調控。自動發電控制為監視系統按照預給定的負荷曲線或運行人員及時給定的負荷值，同時考慮上、下游水位各機組的運行效率等因素，避開機組振動、氣蝕等約束條件，確定最佳的運行機組台數、最優機組的組合方式及運行機組間最優負荷分配。自動電壓控制為滿足系統對本電站無功功率的需要或維持電站110kV出線電壓實時定值，實現各台機組間無功功率按比例分配。運行人員可以通過操作員工作站完成機組運行工況轉換控制、有功功率和無功功率調整、各電壓等級斷路器及110kV隔離開關的操作、各種限值的簽定、報警和復歸、越限報警點投入和退出控制、對大壩弧門完成單孔或成組弧門的操作。
4．事故順序記錄
電站發生事故或故障時，各現地控制單元採集繼電保護、自動裝置及電站主設備的狀態變數，並上送電站級完成故障順序排隊，顯示、列印和存檔記錄。
5．記錄列印
包括定時列印記錄、操作記錄列印、報警記錄列印、趨勢分析記錄列印、召喚列印記錄、屏幕列印，列印的內容包括各種報表、運行記錄報表、全廠設備投切操作記錄、設備事故或故障參數、監控系統對溫度和振動等變化趨勢的分析結果。
6．屏幕顯示
中央控制室的每套操作員工作站上裝設1台CRT，作為實時操作和實時顯示廠內主系統的運行狀態、設備的操作動態過程、設備事故和故障以及有關參數之用。事故報警的畫面具有最高的優先權(採用多窗口技術)。
7．事故處理指導和恢復操作指導
在設備異常情況下，通過操作員工作站的“幫助”功能鍵給出運行控制和消除故障的原理性指導意見。
8．數據通信
電站監控系統與電站控制層計算機之間、電站控制層與現地控制單元(LCU)之間由乙太網通訊。電站監控系統通過通訊工作站的串列通訊介面與廠長終端、調度系統等實現通訊。
9．電站運行和維護管理
積累電站運行數據，為提高電站運行、維護水平提供依據。
10．系統診斷
電站級硬體珍斷和電站級軟體診斷，可在線和離線自檢計算機和外圍設備的故障、各種應用軟體和基本軟體故障。
11．語音報警、電話自動報警及查詢
運行人員對系統資料庫進行設置、定義發生事故時，監控系統需要進行語音報警和電話自動報警。
五、機組現地控制單元功能
本單元監控範圍包括水輪機、發電機及輔助設備(包括勵磁裝置和調速器的測控)、發電機出口斷路器等。
1．數據採集和處理
採集機組各電氣量和非電氣量，做工程值變換和預處理，並上送電站級，累計機組有功電度和無功電度，按需要上送電站級；收集主、輔設備、繼保裝置和自動裝置的狀態量，上送電站級。
2．安全運行監視
與電站調速器、勵磁裝置和繼保裝置相配合，完成監視、越限檢查、過程監視和現地控制單元異常監視。機組現地控制單元級在脫離電站級的情況下能保證機組安全運行。
3．控制和調整
(1)機組現地控制單元能自動完成機組工況變換和有功、無功功率的調整任務，無需依賴電站級。在接受命令后，整個工況轉換過程能自動完成，也能分步完成。
(2)機組自動停機方式分三種：
發電～正常停機：卸負荷后，解列，停機；
發電～快速停機：快速卸負荷后，解列，停機；
發電～緊急停機：直接解列，停機。
(3)機組同期併網。機組同期併網採用自動准同期方式，每台機組配備一套微機自動准同期裝置。
4．事件順序記錄和發送
自動檢測本單元所管轄的設備狀變、繼保和自動裝置的動作情況，當任何上述信號按順序檢測到后，將事件的性質上送電站級。
5．數據通訊
完成與電站級的數據交換，實時上送電站級所需的過程信息，接收來自電站級的控制和調整命令，實現與微機調速器、微機勵磁及保護設備間數據交換。
6．系統診斷
可在線自檢硬體、軟體故障。
六、開關站及公用設備現地控制單元功能
本單元監控範圍包括主變、110kV線路、全廠公用輔助設備和400V廠用電系統、220V直流系統等。
1．數據採集和處理
(1)採集全站6．3kV及以上配電裝置，全站公用的油、氣、水輔助系統及其保護裝置，400V廠用電及備用電源啟動投入裝置，220V直流蓄電池及直流系統等的電氣量和非電氣量，做工程值變換和預處理，並上送電站級。
(2)接受線路的有功電度和無功電度，求出送出有功電度、倒送有功電度、倒送無功電度的實際值，上送電站級。
(3)收集主變、110kV線路的高壓斷路器、隔離開關及相關繼保等設備的狀態。
(4)收集全站公用的油、氣、水輔助系統及其保護裝置的工作狀態信息和報警信號，400V廠用電進線開關、母線分段開關狀態，備用電源自動投入裝置動作情況，220V直流蓄電池及直流系統的工作狀態和報警信號。
2．安全運行監視
與監控對象的保護和自動裝置相配合，完成狀變監視、過限檢查、過程監視和現地控制單元異常監視。在脫出電站級的情況下，本單元仍能監視設備的運行，並能與機組現地控制單元協調工作。
3．控制
對6．3kV及以上的斷路器進行分、合操作，對110kV電動隔離開關進行分、合操作，對400V廠用電進線開關、母線分段開關的分、合操作，對全廠公用設備的啟、停操作，接受電站級控耐命令，完成前述操作。
4．其他功能
與機組現地控制單元一樣，具有事件順序檢測和發送、數據通信、系統診斷等功能。
七、大壩弧門設備控制單元
本單元監控範圍包括11孔弧形門。
1．數據採集和處理
(1)採集大壩11孔泄洪弧門，大壩水庫水位的電氣量和非電氣量，做工程值變換和預處理，並上送電站級。
(2)接受電站級指令，實現弧門的自動控制。
(3)現地單元內部自成一個獨立的系統，通過現地操作面板，可以完成相關設備的監控。
2．安全運行監視
與現場PLC相配合，完成狀態監視、越限檢查、過程監視和現地控制單元異常監視；在脫離電站級的情況下，本單元仍能監視設備的運行。
3．控制和調節
(1)弧門的控制方式有：常規控制、弧門PLC屏操作面板控制、計算機監控系統集中控制3種方式。
在計算機監控系統正常情況下，通過計算機集中控制來實現設備運行和監控；在監控系統異常情況下，通過現地操作面板實現運行和監控。在PLC出現故障情況下，通過切換弧門PLC屏上的切換開關，改由常規控制，常規控制級別最高。
(2)對弧門的控制包括單孔、多孔、自動3種模式。單孔控制可以對單扇弧門進行任意開度的啟閉，多孔控制可對多扇弧門進行控制。運行人員可根據情況選擇要啟閉的一組弧門。自動控制則是根據要泄的水流量及當時的庫水位，自動計算要啟閉的總開度並根據弧門調度規程選擇一組可遠程啟閉的弧門進行控制。
(3)接受電站級控制命令，實現對弧門的自動調節。
4．其他功能
與機組現地控制單元一樣，具有事件順序檢測和發送、數據通信、系統診斷等功能。
八、結 語
程江口水電站有運行人員10人，只有上游的石面坦水電站的1／20，節約了大量運行成本。在計算機的控制下，發電機組一直在較好的工況下運行，上游水位被計算機精準控制在一個合理的水位，既保證了上游安全，又保證了機組的出力，取得了很好的經濟效益，實現了電站管理的科學化、現代化。
