引言：

       計(jì)算機(jī)的控制下，發(fā)電機(jī)組一直在較好的工況下運(yùn)行，上游水位被計(jì)算機(jī)精準(zhǔn)控制在一個(gè)合理的水位，既保證了上游安全，又保證了機(jī)組的出力，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)了電站管理的科學(xué)化、現(xiàn)代化。

　　一、概 述  
    程江口水電站工程位于湘江一級支流耒水中游，地處湖南省資興市香花鄉(xiāng)程江村，是一個(gè)以發(fā)電為主，兼顧航運(yùn)、提灌、旅游、生態(tài)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(jī)容量為2×12．5MW，為燈泡貫流式機(jī)組。
　　二、設(shè)計(jì)目標(biāo) 
    按少人值班進(jìn)行總體設(shè)計(jì)和系統(tǒng)配置，不設(shè)常規(guī)控制系統(tǒng)。電站的日常運(yùn)行完全依靠計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
　　三、系統(tǒng)概況 
    本電站采用開放、分層分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以保證各子系統(tǒng)選用不同計(jì)算機(jī)時(shí)的兼容性，系統(tǒng)擴(kuò)展和設(shè)備更新時(shí)的可移植性，網(wǎng)絡(luò)采用光纖以太網(wǎng)。       
     計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)從功能上分為負(fù)責(zé)完成全廠集中監(jiān)控任務(wù)的電站級控制層和負(fù)責(zé)完成機(jī)組、開關(guān)站、公共設(shè)備、大壩弧門等監(jiān)控任務(wù)的現(xiàn)地控制單元層。各現(xiàn)地控制單元(LCU)以PLC為基礎(chǔ)，并與標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)直接聯(lián)網(wǎng)。各系統(tǒng)均具有自診斷功能，即使電站控制層發(fā)生故障，仍可通過LCU上的顯示觸摸屏等設(shè)備對水輪機(jī)組及輔助設(shè)備、電站公用設(shè)備、110kV開關(guān)站、大壩弧門等進(jìn)行操作和監(jiān)視。
　電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)與調(diào)度中心、水情測報(bào)、大壩監(jiān)測等系統(tǒng)的通信。 
    電機(jī)組LCU能與勵(lì)磁系統(tǒng)、調(diào)速器系統(tǒng)、機(jī)組繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行通信；開關(guān)站及公用設(shè)備能與主變繼電保護(hù)系統(tǒng)、110kV線路繼電保護(hù)系統(tǒng)、廠變繼電保護(hù)系統(tǒng)、技術(shù)供水控制系統(tǒng)、消防供水控制系統(tǒng)、檢修排水控制系統(tǒng)、滲漏排水控制系統(tǒng)、高低壓氣機(jī)控制系統(tǒng)、油壓裝置控制系統(tǒng)、廠區(qū)排水控制系統(tǒng)等進(jìn)行通信；大壩弧門等設(shè)備控制LCU與現(xiàn)場11孔弧門控制系統(tǒng)進(jìn)行通信。
四、電站級功能
　電站級負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和管理各現(xiàn)地控制單元的工作、收集有關(guān)信息并作相應(yīng)處理和存儲。
　1．?dāng)?shù)據(jù)采集和處理
　包括采集電氣量、脈沖量、非電量、數(shù)字量、開關(guān)量。
　2．安全運(yùn)行監(jiān)視
　主要包括狀變監(jiān)視、越限檢查、過程監(jiān)視、趨勢分析和監(jiān)控系統(tǒng)異常監(jiān)視。
　3．實(shí)時(shí)控制和調(diào)節(jié) 
     包括自動發(fā)電控制、自動電壓控制和運(yùn)行人員通過操作員工作站實(shí)時(shí)調(diào)控。自動發(fā)電控制為監(jiān)視系統(tǒng)按照預(yù)給定的負(fù)荷曲線或運(yùn)行人員及時(shí)給定的負(fù)荷值，同時(shí)考慮上、下游水位各機(jī)組的運(yùn)行效率等因素，避開機(jī)組振動、氣蝕等約束條件，確定最佳的運(yùn)行機(jī)組臺數(shù)、最優(yōu)機(jī)組的組合方式及運(yùn)行機(jī)組間最優(yōu)負(fù)荷分配。自動電壓控制為滿足系統(tǒng)對本電站無功功率的需要或維持電站110kV出線電壓實(shí)時(shí)定值，實(shí)現(xiàn)各臺機(jī)組間無功功率按比例分配。運(yùn)行人員可以通過操作員工作站完成機(jī)組運(yùn)行工況轉(zhuǎn)換控制、有功功率和無功功率調(diào)整、各電壓等級斷路器及110kV隔離開關(guān)的操作、各種限值的簽定、報(bào)警和復(fù)歸、越限報(bào)警點(diǎn)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(fā)生事故或故障時(shí)，各現(xiàn)地控制單元采集繼電保護(hù)、自動裝置及電站主設(shè)備的狀態(tài)變量，并上送電站級完成故障順序排隊(duì)，顯示、打印和存檔記錄。
    5．記錄打印 
      包括定時(shí)打印記錄、操作記錄打印、報(bào)警記錄打印、趨勢分析記錄打印、召喚打印記錄、屏幕打印，打印的內(nèi)容包括各種報(bào)表、運(yùn)行記錄報(bào)表、全廠設(shè)備投切操作記錄、設(shè)備事故或故障參數(shù)、監(jiān)控系統(tǒng)對溫度和振動等變化趨勢的分析結(jié)果。
　6．屏幕顯示 
     中央控制室的每套操作員工作站上裝設(shè)1臺CRT，作為實(shí)時(shí)操作和實(shí)時(shí)顯示廠內(nèi)主系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備的操作動態(tài)過程、設(shè)備事故和故障以及有關(guān)參數(shù)之用。事故報(bào)警的畫面具有最高的優(yōu)先權(quán)(采用多窗口技術(shù))。
     7．事故處理指導(dǎo)和恢復(fù)操作指導(dǎo)
在設(shè)備異常情況下，通過操作員工作站的“幫助”功能鍵給出運(yùn)行控制和消除故障的原理性指導(dǎo)意見。
　8．?dāng)?shù)據(jù)通信 
     電站監(jiān)控系統(tǒng)與電站控制層計(jì)算機(jī)之間、電站控制層與現(xiàn)地控制單元(LCU)之間由以太網(wǎng)通訊。電站監(jiān)控系統(tǒng)通過通訊工作站的串行通訊接口與廠長終端、調(diào)度系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)通訊。
    9．電站運(yùn)行和維護(hù)管理
　積累電站運(yùn)行數(shù)據(jù)，為提高電站運(yùn)行、維護(hù)水平提供依據(jù)。
    10．系統(tǒng)診斷 
     電站級硬件珍斷和電站級軟件診斷，可在線和離線自檢計(jì)算機(jī)和外圍設(shè)備的故障、各種應(yīng)用軟件和基本軟件故障。
　11．語音報(bào)警、電話自動報(bào)警及查詢
　運(yùn)行人員對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行設(shè)置、定義發(fā)生事故時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)需要進(jìn)行語音報(bào)警和電話自動報(bào)警。
　　五、機(jī)組現(xiàn)地控制單元功能
　本單元監(jiān)控范圍包括水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及輔助設(shè)備(包括勵(lì)磁裝置和調(diào)速器的測控)、發(fā)電機(jī)出口斷路器等。
　1．?dāng)?shù)據(jù)采集和處理 
     采集機(jī)組各電氣量和非電氣量，做工程值變換和預(yù)處理，并上送電站級，累計(jì)機(jī)組有功電度和無功電度，按需要上送電站級；收集主、輔設(shè)備、繼保裝置和自動裝置的狀態(tài)量，上送電站級。
　2．安全運(yùn)行監(jiān)視 
      與電站調(diào)速器、勵(lì)磁裝置和繼保裝置相配合，完成監(jiān)視、越限檢查、過程監(jiān)視和現(xiàn)地控制單元異常監(jiān)視。機(jī)組現(xiàn)地控制單元級在脫離電站級的情況下能保證機(jī)組安全運(yùn)行。
　3．控制和調(diào)整
　(1)機(jī)組現(xiàn)地控制單元能自動完成機(jī)組工況變換和有功、無功功率的調(diào)整任務(wù)，無需依賴電站級。在接受命令后，整個(gè)工況轉(zhuǎn)換過程能自動完成，也能分步完成。
　(2)機(jī)組自動停機(jī)方式分三種：
　發(fā)電～正常停機(jī)：卸負(fù)荷后，解列，停機(jī)；
　發(fā)電～快速停機(jī)：快速卸負(fù)荷后，解列，停機(jī)；
　發(fā)電～緊急停機(jī)：直接解列，停機(jī)。
　(3)機(jī)組同期并網(wǎng)。機(jī)組同期并網(wǎng)采用自動準(zhǔn)同期方式，每臺機(jī)組配備一套微機(jī)自動準(zhǔn)同期裝置。
　4．事件順序記錄和發(fā)送 
    自動檢測本單元所管轄的設(shè)備狀變、繼保和自動裝置的動作情況，當(dāng)任何上述信號按順序檢測到后，將事件的性質(zhì)上送電站級。
　5．?dāng)?shù)據(jù)通訊 
     完成與電站級的數(shù)據(jù)交換，實(shí)時(shí)上送電站級所需的過程信息，接收來自電站級的控制和調(diào)整命令，實(shí)現(xiàn)與微機(jī)調(diào)速器、微機(jī)勵(lì)磁及保護(hù)設(shè)備間數(shù)據(jù)交換。
　6．系統(tǒng)診斷
　可在線自檢硬件、軟件故障。
　    六、開關(guān)站及公用設(shè)備現(xiàn)地控制單元功能
　本單元監(jiān)控范圍包括主變、110kV線路、全廠公用輔助設(shè)備和400V廠用電系統(tǒng)、220V直流系統(tǒng)等。
　1．?dāng)?shù)據(jù)采集和處理
　(1)采集全站6．3kV及以上配電裝置，全站公用的油、氣、水輔助系統(tǒng)及其保護(hù)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(tǒng)等的電氣量和非電氣量，做工程值變換和預(yù)處理，并上送電站級。
　(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(shí)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(guān)及相關(guān)繼保等設(shè)備的狀態(tài)。
　(4)收集全站公用的油、氣、水輔助系統(tǒng)及其保護(hù)裝置的工作狀態(tài)信息和報(bào)警信號，400V廠用電進(jìn)線開關(guān)、母線分段開關(guān)狀態(tài)，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(tǒng)的工作狀態(tài)和報(bào)警信號。
　2．安全運(yùn)行監(jiān)視 
     與監(jiān)控對象的保護(hù)和自動裝置相配合，完成狀變監(jiān)視、過限檢查、過程監(jiān)視和現(xiàn)地控制單元異常監(jiān)視。在脫出電站級的情況下，本單元仍能監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行，并能與機(jī)組現(xiàn)地控制單元協(xié)調(diào)工作。
　3．控制 
     對6．3kV及以上的斷路器進(jìn)行分、合操作，對110kV電動隔離開關(guān)進(jìn)行分、合操作，對400V廠用電進(jìn)線開關(guān)、母線分段開關(guān)的分、合操作，對全廠公用設(shè)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(jī)組現(xiàn)地控制單元一樣，具有事件順序檢測和發(fā)送、數(shù)據(jù)通信、系統(tǒng)診斷等功能。
　    七、大壩弧門設(shè)備控制單元
　本單元監(jiān)控范圍包括11孔弧形門。
　1．?dāng)?shù)據(jù)采集和處理
　(1)采集大壩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(yù)處理，并上送電站級
　(2)接受電站級指令，實(shí)現(xiàn)弧門的自動控制。
　(3)現(xiàn)地單元內(nèi)部自成一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，通過現(xiàn)地操作面板，可以完成相關(guān)設(shè)備的監(jiān)控。
　2．安全運(yùn)行監(jiān)視 
     與現(xiàn)場PLC相配合，完成狀態(tài)監(jiān)視、越限檢查、過程監(jiān)視和現(xiàn)地控制單元異常監(jiān)視；在脫離電站級的情況下，本單元仍能監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行。
　3控制和調(diào)節(jié)
　(1)弧門的控制方式有：常規(guī)控制、弧門PLC屏操作面板控制、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)集中控制3種方式。 
      在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)正常情況下，通過計(jì)算機(jī)集中控制來實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行和監(jiān)控；在監(jiān)控系統(tǒng)異常情況下，通過現(xiàn)地操作面板實(shí)現(xiàn)運(yùn)行和監(jiān)控。在PLC出現(xiàn)故障情況下，通過切換弧門PLC屏上的切換開關(guān)，改由常規(guī)控制，常規(guī)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(jìn)行任意開度的啟閉，多孔控制可對多扇弧門進(jìn)行控制。運(yùn)行人員可根據(jù)情況選擇要啟閉的一組弧門。自動控制則是根據(jù)要泄的水流量及當(dāng)時(shí)的庫水位，自動計(jì)算要啟閉的總開度并根據(jù)弧門調(diào)度規(guī)程選擇一組可遠(yuǎn)程啟閉的弧門進(jìn)行控制。
　(3)接受電站級控制命令，實(shí)現(xiàn)對弧門的自動調(diào)節(jié)。
　4．其他功能
　與機(jī)組現(xiàn)地控制單元一樣，具有事件順序檢測和發(fā)送、數(shù)據(jù)通信、系統(tǒng)診斷等功能。
　　八、結(jié) 語 
     程江口水電站有運(yùn)行人員10人，只有上游的石面坦水電站的1／20，節(jié)約了大量運(yùn)行成本。在計(jì)算機(jī)的控制下，發(fā)電機(jī)組一直在較好的工況下運(yùn)行，上游水位被計(jì)算機(jī)精準(zhǔn)控制在一個(gè)合理的水位，既保證了上游安全，又保證了機(jī)組的出力，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)了電站管理的科學(xué)化、現(xiàn)代化。

（轉(zhuǎn)載）