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[摘要]：本文详细阐述了龙口水电站计算机监控系统的设计原则、系统结构、主要功能和软硬件配置，以及NC2000软件的功能应用和软件的特点等。在同类电站中具有较好的代表性和先进性，并很好满足了监控的适用性、实时性和可靠性等的要求。
[关键词]：计算机监控系统 龙口水电站 系统结构 功能 应用
中图分类号：F224-39 文献标识码：F 文章编号：1009-914X（2012）29- 0257 -01
1 概述
黃河龙口水利枢纽位于黄河北干流托龙段尾部、山西省和内蒙古自治区的交界地带，左岸是山西省忻州市的偏关县和河曲县，右岸是内蒙古自治区鄂尔多斯市的准格尔旗。龙口水电站型式为河床式，左岸布置电站厂房，右岸布置大坝的泄流建筑物。电站装设4台单机容量100MW的轴流转桨式水轮发电机组用于晋蒙电网调峰和1台单机容量20MW的混流式水轮发电机组用于非调峰期向河道泄放基流，小机组参与基荷运行。电站以220kV电压等级接入电力系统。
2 系统结构
黄河龙口水电站计算机监控系统选用南瑞公司提供的监控系统，在满足可靠性和实用性的前提下，按照“无人值班、少人值守”的原则进行设计和配置。黄河龙口水电站计算机监控系统采用了分层分布式结构控制，该系统由主站和现地两级组成。主站采用两台美国Sun公司生产的Sun Ultra 45型工作站作为厂级计算机，两台美国Sun公司生产的Sun Ultra 45型工作站作为操作员工作站，一台美国Sun公司生产的Sun Ultra 45型工作站为工程师站，一台HP机作为厂内通讯服务器，它们分别与GPS系统、MIS系统、电度表盘等连接，两台SJ30机作为厂外通讯服务器，它们分别用于山西侧内蒙侧远动。龙口电站LCU包括5套机组LCU（1LCU-5LCU）、2套220kV开关站LCU（6LCU-7LCU）、1套公用LCU（8LCU）LCU采用SJ—600型单元监控装置，模件为南瑞公司的MB 80系列智能模件，在每块模件上（无论是CPU模件、I/O模件或串口通讯模件）均根据功能的要求配置了不同的CPU芯片，具有自身数据处理能力及自诊断功能。并且在开关量输出模件中，设置了专有的开关量输出重漏选保护功能，以保证开关量信号输出的准确可靠性。LCU所有控制流程都放在PLC中，保证了上位机或网络故障时LCU仍能正常工作。电站主控层及现地控制层之间通过100Mb/s冗余双光纤以太网连接。
3 系统主要功能
计算机监控系统应能实时、准确、有效地完成对本站被控对象的安全监控，系统主要功能如下：
（1）数据采集及运行监视：系统自动采集各现地控制单元的各类实时数据，自动采集电站监控系统外接系统的数据信息并接收由操作员向计算机监控系统手动登录/输入的数据信息。采集后更新实时数据库，运行数据存盘并进行历史数据保存。
（2）数据处理和事件报警：监控系统对采集的模拟量数据进行合理性检查、工程单位变换、模拟量数据变化（死区、梯度等检查）及越限检查等，并根据规定的格式产生报警和记录；对状态数据进行防抖滤波、软件抗干扰滤波、异位立即传送异位点和周期定时传送全部采集点、数据质量码显示等，并根据规定的格式产生报警和记录。状态量变化次数、LCU开出点动作情况也做相应记录并归档。监控系统可根据实时采集到的数据进行周期、定时或召唤计算分析，形成各种计算数据库与历史数据库，包括：脉冲累积、电度量、水量的分时累计和总计；机组温度综合分析计算；主、辅设备动作次数和运行时间等的统计；分段负荷运行时间统计；其它分析统计计算：包括功率总加、机组及输电线路电流和功率不平衡度计算、功率因数计算等；进行数字量、模拟量的计算，用于监视、控制和报警；辅助设备智能分析、报警。
（3）人机联系及操作：系统配置完善的人机联系设备，管理电站的运行，对历史数据进行检索，完成实时的监视、控制调节和参数设置等。系统具有多种调控方式，以满足水电站运行的需要。为了保证控制和调节的正确、可靠，操作中考虑安全闭锁（包括对出口断路器、隔离开关、接地刀闸等的控制与操作）。对于全厂有功功率、全厂无功功率/母线电压能够按照设定值进行闭环调节；机组的转速/有功功率、电压/无功功率和导叶开限能够按照设定值进行闭环调节；
（4）自动发电控制（AGC）：在满足上级正常调度要求的前提下，使发电总功率按安全、可靠、最优、经济的原则进行分配，在保证发电满足给定总功率及其它的限制条件下，使发电耗水量或弃水量最少。电站的自动发电控制应充分考虑电站运行方式，具有有功联合控制、电站给定频率控制和经济运行等功能。
（5）自动电压控制（AVC）：自动电压控制能根据电站开关站220kV母线电压，对全厂无功进行实时调节，使开关站母线电压维持在给定值处运行，并使电站无功在运行机组间合理地分配。AVC对电站各机组无功功率的控制，应按机组分别设置“联控/单控”方式。当某机组处于“联控”时，该机组参与AVC联合控制，当某机组处于“单控”时，该机组不参与AVC联合控制，但可接受其它方式控制。AVC对机组的“联控/单控”控制方式可由电站操作员设定。
（6）一次调频：在监控系统中投入频率校正回路，即当机组工作在协调或AGC方式时，由监控系统和电液调速器共同完成一次调频功能。一次调频功能是机组的必备功能之一，不可由运行人员随意切除。保证一次调频功能始终在投入状态。
（7）通信和信号报警功能：系统根据要求与上级调度、水情等系统通信，通过局域网网络与现地控制单元、智能设备等进行通信。电站的所有事故信号、预报信号、报警等均能在计算机监控系统中打印、显示、记录，发出声光报警信号并根据故障和事故的分类、级别向指定人员发送手机短信报警信号及电话拨号语音报警（ON—CALL功能）。
（8）自诊断和远程诊断：系统具备自诊断能力，硬件及其接口自检，包括外围设备、通信接口、各种功能模件等。当诊断出故障时，能自动发出信号；对于冗余设备，应自动切换到备用设备；计算机监控系统具有远程诊断与维护功能，即可通过电话拨号方式连通远方计算机与电站计算机监控系统，进行在线诊断和远程维护。在实现该功能中，软件上应使用“防火墙技术”，以防病毒侵入本系统。
（9）现地单元控制：实现对各生产对象的监控，各现地控制单元的CPU完成各现地控制单元的管理，实现全开放的分布式系统的数据库分布。
4 监控系统的特点
（1）整个系统高度可靠，实时性好，抗干扰能力强，适应现场环境。采用开放的、分层、分布的系统结构，主要设备的冗余设计，主机服务器、网络设置、LCU数据采集控制器等均采用双机热备的工作方式。
（2）LCU采用两路电源供电，由一路直流和一路交流接入LCU的UPS电源，由UPS电源装置保证LCU设备供电的可靠。
（3）支持多种的通讯方式和通讯协议，使外部信息和系统能够灵活的接入监控系统。
（4）监控系统满足二次系统的安全防护规定要求。
5 结语
自NC2000计算机监控系统投运以来，该系统运行稳定、可靠性高、界面友好、操作和维护方便，大大降低了运行人员的工作强度，提高了维护人员的工作效率。黄河龙口水电站NC2000监控系统，为其他水电站的计算机监控系统构建提供了宝贵的技术借鉴，具有重要的推广价值。
参考文献：
[1]方辉钦，现代水电厂计算机监控技术与试验。北京：中国电力出版社，2004
[2]谢云敏，水电站计算机监控技术。北京：中国水利水电出版社，2006
[关键词]：计算机监控系统 龙口水电站 系统结构 功能 应用
中图分类号：F224-39 文献标识码：F 文章编号：1009-914X（2012）29- 0257 -01
1 概述
黃河龙口水利枢纽位于黄河北干流托龙段尾部、山西省和内蒙古自治区的交界地带，左岸是山西省忻州市的偏关县和河曲县，右岸是内蒙古自治区鄂尔多斯市的准格尔旗。龙口水电站型式为河床式，左岸布置电站厂房，右岸布置大坝的泄流建筑物。电站装设4台单机容量100MW的轴流转桨式水轮发电机组用于晋蒙电网调峰和1台单机容量20MW的混流式水轮发电机组用于非调峰期向河道泄放基流，小机组参与基荷运行。电站以220kV电压等级接入电力系统。
2 系统结构
黄河龙口水电站计算机监控系统选用南瑞公司提供的监控系统，在满足可靠性和实用性的前提下，按照“无人值班、少人值守”的原则进行设计和配置。黄河龙口水电站计算机监控系统采用了分层分布式结构控制，该系统由主站和现地两级组成。主站采用两台美国Sun公司生产的Sun Ultra 45型工作站作为厂级计算机，两台美国Sun公司生产的Sun Ultra 45型工作站作为操作员工作站，一台美国Sun公司生产的Sun Ultra 45型工作站为工程师站，一台HP机作为厂内通讯服务器，它们分别与GPS系统、MIS系统、电度表盘等连接，两台SJ30机作为厂外通讯服务器，它们分别用于山西侧内蒙侧远动。龙口电站LCU包括5套机组LCU（1LCU-5LCU）、2套220kV开关站LCU（6LCU-7LCU）、1套公用LCU（8LCU）LCU采用SJ—600型单元监控装置，模件为南瑞公司的MB 80系列智能模件，在每块模件上（无论是CPU模件、I/O模件或串口通讯模件）均根据功能的要求配置了不同的CPU芯片，具有自身数据处理能力及自诊断功能。并且在开关量输出模件中，设置了专有的开关量输出重漏选保护功能，以保证开关量信号输出的准确可靠性。LCU所有控制流程都放在PLC中，保证了上位机或网络故障时LCU仍能正常工作。电站主控层及现地控制层之间通过100Mb/s冗余双光纤以太网连接。
3 系统主要功能
计算机监控系统应能实时、准确、有效地完成对本站被控对象的安全监控，系统主要功能如下：
（1）数据采集及运行监视：系统自动采集各现地控制单元的各类实时数据，自动采集电站监控系统外接系统的数据信息并接收由操作员向计算机监控系统手动登录/输入的数据信息。采集后更新实时数据库，运行数据存盘并进行历史数据保存。
（2）数据处理和事件报警：监控系统对采集的模拟量数据进行合理性检查、工程单位变换、模拟量数据变化（死区、梯度等检查）及越限检查等，并根据规定的格式产生报警和记录；对状态数据进行防抖滤波、软件抗干扰滤波、异位立即传送异位点和周期定时传送全部采集点、数据质量码显示等，并根据规定的格式产生报警和记录。状态量变化次数、LCU开出点动作情况也做相应记录并归档。监控系统可根据实时采集到的数据进行周期、定时或召唤计算分析，形成各种计算数据库与历史数据库，包括：脉冲累积、电度量、水量的分时累计和总计；机组温度综合分析计算；主、辅设备动作次数和运行时间等的统计；分段负荷运行时间统计；其它分析统计计算：包括功率总加、机组及输电线路电流和功率不平衡度计算、功率因数计算等；进行数字量、模拟量的计算，用于监视、控制和报警；辅助设备智能分析、报警。
（3）人机联系及操作：系统配置完善的人机联系设备，管理电站的运行，对历史数据进行检索，完成实时的监视、控制调节和参数设置等。系统具有多种调控方式，以满足水电站运行的需要。为了保证控制和调节的正确、可靠，操作中考虑安全闭锁（包括对出口断路器、隔离开关、接地刀闸等的控制与操作）。对于全厂有功功率、全厂无功功率/母线电压能够按照设定值进行闭环调节；机组的转速/有功功率、电压/无功功率和导叶开限能够按照设定值进行闭环调节；
（4）自动发电控制（AGC）：在满足上级正常调度要求的前提下，使发电总功率按安全、可靠、最优、经济的原则进行分配，在保证发电满足给定总功率及其它的限制条件下，使发电耗水量或弃水量最少。电站的自动发电控制应充分考虑电站运行方式，具有有功联合控制、电站给定频率控制和经济运行等功能。
（5）自动电压控制（AVC）：自动电压控制能根据电站开关站220kV母线电压，对全厂无功进行实时调节，使开关站母线电压维持在给定值处运行，并使电站无功在运行机组间合理地分配。AVC对电站各机组无功功率的控制，应按机组分别设置“联控/单控”方式。当某机组处于“联控”时，该机组参与AVC联合控制，当某机组处于“单控”时，该机组不参与AVC联合控制，但可接受其它方式控制。AVC对机组的“联控/单控”控制方式可由电站操作员设定。
（6）一次调频：在监控系统中投入频率校正回路，即当机组工作在协调或AGC方式时，由监控系统和电液调速器共同完成一次调频功能。一次调频功能是机组的必备功能之一，不可由运行人员随意切除。保证一次调频功能始终在投入状态。
（7）通信和信号报警功能：系统根据要求与上级调度、水情等系统通信，通过局域网网络与现地控制单元、智能设备等进行通信。电站的所有事故信号、预报信号、报警等均能在计算机监控系统中打印、显示、记录，发出声光报警信号并根据故障和事故的分类、级别向指定人员发送手机短信报警信号及电话拨号语音报警（ON—CALL功能）。
（8）自诊断和远程诊断：系统具备自诊断能力，硬件及其接口自检，包括外围设备、通信接口、各种功能模件等。当诊断出故障时，能自动发出信号；对于冗余设备，应自动切换到备用设备；计算机监控系统具有远程诊断与维护功能，即可通过电话拨号方式连通远方计算机与电站计算机监控系统，进行在线诊断和远程维护。在实现该功能中，软件上应使用“防火墙技术”，以防病毒侵入本系统。
（9）现地单元控制：实现对各生产对象的监控，各现地控制单元的CPU完成各现地控制单元的管理，实现全开放的分布式系统的数据库分布。
4 监控系统的特点
（1）整个系统高度可靠，实时性好，抗干扰能力强，适应现场环境。采用开放的、分层、分布的系统结构，主要设备的冗余设计，主机服务器、网络设置、LCU数据采集控制器等均采用双机热备的工作方式。
（2）LCU采用两路电源供电，由一路直流和一路交流接入LCU的UPS电源，由UPS电源装置保证LCU设备供电的可靠。
（3）支持多种的通讯方式和通讯协议，使外部信息和系统能够灵活的接入监控系统。
（4）监控系统满足二次系统的安全防护规定要求。
5 结语
自NC2000计算机监控系统投运以来，该系统运行稳定、可靠性高、界面友好、操作和维护方便，大大降低了运行人员的工作强度，提高了维护人员的工作效率。黄河龙口水电站NC2000监控系统，为其他水电站的计算机监控系统构建提供了宝贵的技术借鉴，具有重要的推广价值。
参考文献：
[1]方辉钦，现代水电厂计算机监控技术与试验。北京：中国电力出版社，2004
[2]谢云敏，水电站计算机监控技术。北京：中国水利水电出版社，2006