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〔摘要〕驮英渠首电站综合自动化系统按照“无人值班”（少人值守）的原则进行设计，以枢纽调度运行管理系统为核心，具有远方和现地监控功能，系统由远方控制级、主控制级和现地控制级构成，采用基于交换式快速以太网的开放全分布式结构。计算机监控系统能完成对电站水轮发电机组及其附属设备、升压站主要电气设备、公用辅助设备、进水口起闭设备和泄水闸门设备的集中监视和自动控制。各系统通过枢纽通信处理站进行通信，实现信息共享。
〔关键词〕驮英渠首电站 综合自动化系统 视频监视 自动控制 监控系统
1 工程概述
广西左江治旱工程驮英水库及灌区工程位于广西壮族自治区崇左市，工程开发任务为以灌溉、供水为主，兼顾发电等综合利用。驮英电站由渠首电站、河道电站两个相对独立的电站组成，总装机容量20.6MW，其中渠首电站装机2×3.8MW，多年平均发电量13.94GW·h，年利用小时数1834h，电站设计水平年为2030年。
渠首电站安装2台3800kW的立轴混流式水轮发电机组， 1#、2#机组与1台10000kVA双圈变压器组成发变组扩大单元接线。渠首电站110kV线路引至河道电站升压站，两个电站电能在河道电站汇合后统一送入电网。
2 电站综合自动化系统
驮英渠首电站按“无人值班（少人值守）”的管理模式设计，微机综合自动化系统的主要目的是监视和控制整个电站的主要机电设备，满足为实现工程目标而制定的各项规定和要求。电站以调度系统为核心，具有远方和现地监控功能。综合自动化系统包括电站计算机监控系统、电站直流系统、视频监视系统以及集控系统等。
2.1 电站计算机监控系统
2.1.1 系统构成
（1）渠首电站采用计算机监控系统，由主控级和现地控制级组成分布系統，主控级和现地控制级采用交换式以太网通信，采用光纤通信介质，各节点通过光纤电缆连接到LAN上。局域网按IEEE802.3设计，通信规约采用 TCP/IP，网络的传输速率不小于1000Mbps。
（2）电站计算机监控系统主控制级设置1套主机兼操作员工作站、1套通信处理站、1台打印机、1套局域网网络设备、1套GPS对时装置等。
（3）电站计算机监控系统现地控制级设备设计采用5套现地控制单元（LCU）：2套机组LCU，1套升压站/公用LCU，1套放水阀LCU。
2.1.2 系统功能
电站计算机监控系统能迅速、准确、有效地完成整个电站的主要机电设备的监控，且能实现数据采集和处理，实时控制和调节，安全运行监视，电站经济运行，屏幕显示，事故处理指导和恢复操作指导，数据通信，键盘操作，电站主要机电设备运行维护管理，系统诊断等功能，并实现数据采集和处理，安全运行监视，实时控制和调节，事件顺序检测，数据通信，系统自诊断等主要功能。
（1）主机兼操作员工作站。负责协调远方控制级、主控制级和现地控制单元的工作、收集有关信息并作相应处理和存储，操作员可以在工作站上通过人机接口对数据库和画面进行在线修改、人工设定、设置监控状态、修改限制，并可下装至LCU。
（2）通信处理站。通信处理站是电站监控系统与其他系统的输人/输出接口，负责与水库集控系统、水情测报系统、电力系统及枢纽内部其他计算机系统之间的通信。
（3）机组LCU。机组LCU应能向电站控制级计算机系统发送信息以及执行电站控制级计算机系统下达的控制命令。同时，在脱离站级的状态下能够独立完成其监控范围内设备的实时数据采集处理、趋势分析、设定值修改等任务。
（4）升压站/公用LCU。升压站/公用LCU作为分布式系统的一个节点，负责升压站主变压器、厂用变压器、110kV线路、400V备自投、断路器、接地刀闸等各主要电气设备的自动监视和控制。
2.1.3 系统硬件设备
（1）主控制级设备。①主机操作员工作站。采用高性能、多任务、多用户型的工业控制计算机。主机工作站主要硬件配置：CPU≥Intel Xeon E5-2600V4，内存4GB，SAS接口硬盘2TB，2台27英寸TFT彩色液晶显示器。②通信处理站。主要硬件配置：CPU≥Intel Xeon E5-2600V4，2.8GHz，内存4GB，SAS接口硬盘2TB，1台14英寸TFT彩色液晶触摸显示器。③GPS时钟装置。配置1套高精度系统主时钟，准确度优于0.2微秒。④网络设备。网络设备为太网通信系统，采用光纤介质通信，设备包括1套100Mbps网络交换机。
（2）现地控制级设备。①机组LCU。每套机组LCU配置包括1台可编程序控制器（PLC），I/O模块为：192点开关量输入，24点模拟量输入，16点RTD温度量输入，64点开关量输出，4点模拟量输出;②升压站/公用LCU。升压站/公用LCU配置包括1台可编程序控制器（PLC），I/O模块为：192点开关量输入，16点模拟量输入，8点RTD温度量输入，64点开关量输出。
2.1.4 系统软件
电站监控软件系统包括系统软件、应用软件和辅助软件。
（1）系统软件：操作系统软件（Win7专业版）、实时执行软件、数据库管理软件、高级编程语言和自诊断软件等。
（2）应用软件：采用模块化结构，主要包括以下功能模块：基本应用程序、监控和数据采集（SCADA）、事件记录、报警报告、趋势分析、发电机组启动和停机程序、机组附属设备监视程序、维护软件等。
（3）辅助软件：防病毒软件、在线帮助软件、远方诊断软件。
2.2 视频监视系统
电站设置1套视频监视系统，设计采用多媒体监视技术，本电站的视频监视系统由1套视频工作站及若干前端设备组成。
视频监视系统能完成渠首电站大坝及厂房等重要工程部位和场所的目标监视、警示联动、远方集中监控、图像网络传输等功能。摄像机的视频信号以点对点方式实时传输到NVR，由NVR进行视频采集、编码，由视频监视主机进行远程网络传输。视频监视系统具有良好的扩展能力，以满足枢纽其他部门图像远程监视的要求。
2.3 系统电源
为保证电站控制电源的可靠性，设置1套直流系统，额定电压为DC220V，直流系统接线方式为单母线接线方式，配置1组容量为150Ah的阀控式密封铅酸蓄电池组，设有合闸和控制回路，分别给控制保护设备、断路器操作机构和事故照明负荷提供电源，还提供综合自动化系统用的逆变AC220V电源。
3 结语
驮英渠首电站综合自动化系统设计利用先进的计算机和通信技术，将传统水电站自动化系统中的监控、保护、调速、励磁、视频等系统全部或部分整合在一起，减少了维护工作量，使其成本更低，配置更加简单，网络更加清晰。提高了整个电站的运行管理水平，为电站的长期安全可靠、稳定运行提供了有力保证，是水利枢纽现代化管理的发展方向。
[作者简介] 秦裕（1993-），男（壮族），广西贺州人，广西水利电力勘测设计研究院助理工程师，学士，主要从事电气工程设计工作。
〔关键词〕驮英渠首电站 综合自动化系统 视频监视 自动控制 监控系统
1 工程概述
广西左江治旱工程驮英水库及灌区工程位于广西壮族自治区崇左市，工程开发任务为以灌溉、供水为主，兼顾发电等综合利用。驮英电站由渠首电站、河道电站两个相对独立的电站组成，总装机容量20.6MW，其中渠首电站装机2×3.8MW，多年平均发电量13.94GW·h，年利用小时数1834h，电站设计水平年为2030年。
渠首电站安装2台3800kW的立轴混流式水轮发电机组， 1#、2#机组与1台10000kVA双圈变压器组成发变组扩大单元接线。渠首电站110kV线路引至河道电站升压站，两个电站电能在河道电站汇合后统一送入电网。
2 电站综合自动化系统
驮英渠首电站按“无人值班（少人值守）”的管理模式设计，微机综合自动化系统的主要目的是监视和控制整个电站的主要机电设备，满足为实现工程目标而制定的各项规定和要求。电站以调度系统为核心，具有远方和现地监控功能。综合自动化系统包括电站计算机监控系统、电站直流系统、视频监视系统以及集控系统等。
2.1 电站计算机监控系统
2.1.1 系统构成
（1）渠首电站采用计算机监控系统，由主控级和现地控制级组成分布系統，主控级和现地控制级采用交换式以太网通信，采用光纤通信介质，各节点通过光纤电缆连接到LAN上。局域网按IEEE802.3设计，通信规约采用 TCP/IP，网络的传输速率不小于1000Mbps。
（2）电站计算机监控系统主控制级设置1套主机兼操作员工作站、1套通信处理站、1台打印机、1套局域网网络设备、1套GPS对时装置等。
（3）电站计算机监控系统现地控制级设备设计采用5套现地控制单元（LCU）：2套机组LCU，1套升压站/公用LCU，1套放水阀LCU。
2.1.2 系统功能
电站计算机监控系统能迅速、准确、有效地完成整个电站的主要机电设备的监控，且能实现数据采集和处理，实时控制和调节，安全运行监视，电站经济运行，屏幕显示，事故处理指导和恢复操作指导，数据通信，键盘操作，电站主要机电设备运行维护管理，系统诊断等功能，并实现数据采集和处理，安全运行监视，实时控制和调节，事件顺序检测，数据通信，系统自诊断等主要功能。
（1）主机兼操作员工作站。负责协调远方控制级、主控制级和现地控制单元的工作、收集有关信息并作相应处理和存储，操作员可以在工作站上通过人机接口对数据库和画面进行在线修改、人工设定、设置监控状态、修改限制，并可下装至LCU。
（2）通信处理站。通信处理站是电站监控系统与其他系统的输人/输出接口，负责与水库集控系统、水情测报系统、电力系统及枢纽内部其他计算机系统之间的通信。
（3）机组LCU。机组LCU应能向电站控制级计算机系统发送信息以及执行电站控制级计算机系统下达的控制命令。同时，在脱离站级的状态下能够独立完成其监控范围内设备的实时数据采集处理、趋势分析、设定值修改等任务。
（4）升压站/公用LCU。升压站/公用LCU作为分布式系统的一个节点，负责升压站主变压器、厂用变压器、110kV线路、400V备自投、断路器、接地刀闸等各主要电气设备的自动监视和控制。
2.1.3 系统硬件设备
（1）主控制级设备。①主机操作员工作站。采用高性能、多任务、多用户型的工业控制计算机。主机工作站主要硬件配置：CPU≥Intel Xeon E5-2600V4，内存4GB，SAS接口硬盘2TB，2台27英寸TFT彩色液晶显示器。②通信处理站。主要硬件配置：CPU≥Intel Xeon E5-2600V4，2.8GHz，内存4GB，SAS接口硬盘2TB，1台14英寸TFT彩色液晶触摸显示器。③GPS时钟装置。配置1套高精度系统主时钟，准确度优于0.2微秒。④网络设备。网络设备为太网通信系统，采用光纤介质通信，设备包括1套100Mbps网络交换机。
（2）现地控制级设备。①机组LCU。每套机组LCU配置包括1台可编程序控制器（PLC），I/O模块为：192点开关量输入，24点模拟量输入，16点RTD温度量输入，64点开关量输出，4点模拟量输出;②升压站/公用LCU。升压站/公用LCU配置包括1台可编程序控制器（PLC），I/O模块为：192点开关量输入，16点模拟量输入，8点RTD温度量输入，64点开关量输出。
2.1.4 系统软件
电站监控软件系统包括系统软件、应用软件和辅助软件。
（1）系统软件：操作系统软件（Win7专业版）、实时执行软件、数据库管理软件、高级编程语言和自诊断软件等。
（2）应用软件：采用模块化结构，主要包括以下功能模块：基本应用程序、监控和数据采集（SCADA）、事件记录、报警报告、趋势分析、发电机组启动和停机程序、机组附属设备监视程序、维护软件等。
（3）辅助软件：防病毒软件、在线帮助软件、远方诊断软件。
2.2 视频监视系统
电站设置1套视频监视系统，设计采用多媒体监视技术，本电站的视频监视系统由1套视频工作站及若干前端设备组成。
视频监视系统能完成渠首电站大坝及厂房等重要工程部位和场所的目标监视、警示联动、远方集中监控、图像网络传输等功能。摄像机的视频信号以点对点方式实时传输到NVR，由NVR进行视频采集、编码，由视频监视主机进行远程网络传输。视频监视系统具有良好的扩展能力，以满足枢纽其他部门图像远程监视的要求。
2.3 系统电源
为保证电站控制电源的可靠性，设置1套直流系统，额定电压为DC220V，直流系统接线方式为单母线接线方式，配置1组容量为150Ah的阀控式密封铅酸蓄电池组，设有合闸和控制回路，分别给控制保护设备、断路器操作机构和事故照明负荷提供电源，还提供综合自动化系统用的逆变AC220V电源。
3 结语
驮英渠首电站综合自动化系统设计利用先进的计算机和通信技术，将传统水电站自动化系统中的监控、保护、调速、励磁、视频等系统全部或部分整合在一起，减少了维护工作量，使其成本更低，配置更加简单，网络更加清晰。提高了整个电站的运行管理水平，为电站的长期安全可靠、稳定运行提供了有力保证，是水利枢纽现代化管理的发展方向。
[作者简介] 秦裕（1993-），男（壮族），广西贺州人，广西水利电力勘测设计研究院助理工程师，学士，主要从事电气工程设计工作。