【文章內(nèi)容簡介】 上一個臺階。(3)工程建設的前期工作必須按程序及時進行準備工作，特別是電站所在地的對外交通、征地移民的規(guī)劃和補償標準要盡早確定，為前期工程的施工項目開工創(chuàng)造良好的條件。第二篇：溪洛渡電站監(jiān)控系統(tǒng)特點分析（定稿）溪洛渡水電站監(jiān)控系統(tǒng)特點分析楊廷勇，瞿衛(wèi)華（溪洛渡電站籌建處，云南昭通市永善縣，657300）摘要：根據(jù)水電站的地理位置和基本情況決定了其監(jiān)控系統(tǒng)的設計特點，介紹了溪洛渡水電站監(jiān)控系統(tǒng)在組網(wǎng)方式、功能設計、功能部署、智能維護、調度通信、系統(tǒng)安全性等六個方面的設計特點，最后介紹了溪洛渡監(jiān)控系統(tǒng)中的停機落門回路和水頭處理這兩個典型應用。關鍵詞：水電站，監(jiān)控系統(tǒng)，智能維護0 引言溪洛渡水電站位于四川省雷波縣與云南省永善縣交界的金沙江干流上，距下游宜賓市約184km(河道里程)，左岸距四川省雷波縣城約15km，右岸距云南省永善縣城約8km。溪洛渡水電站為全地下式電站，分為左、右岸，各布置9臺770MW混流式水輪發(fā)電機組，多年平均發(fā)電量572億kWh，目前為世界第三、國內(nèi)第二大電站。溪洛渡左岸接入國家電網(wǎng)，右岸接入南方電網(wǎng)，并在成都設立金沙江梯級集控中心，溪洛渡水電站接受三個調度的遠方調控命令，實現(xiàn)“調控一體化”。溪洛渡水電站的地理特點、運行特點、發(fā)電規(guī)模決定了溪洛渡監(jiān)控系統(tǒng)的設計特點。1監(jiān)控系統(tǒng)特點分析三峽電站監(jiān)控系統(tǒng)分為左岸監(jiān)控系統(tǒng)和右岸監(jiān)控系統(tǒng)兩個完全獨立的系統(tǒng)，每個監(jiān)控系統(tǒng)的測點總量不超過10萬個，而溪洛渡水電站按照一套監(jiān)控系統(tǒng)設計，測點總量已經(jīng)遠遠超過了10萬個，堪稱巨型監(jiān)控系統(tǒng)，它具有如下特點： 溪洛渡電站監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡結構簡圖如圖1所示由圖可見，該網(wǎng)絡為典型的三網(wǎng)四層的全冗余分層分布式開放系統(tǒng)結構。圖1 溪洛渡電站監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡結構簡圖三網(wǎng)四層的相互關系簡述如下：現(xiàn)地控制層與電站控制網(wǎng)連接，按被控對象單元分布，由全廠各現(xiàn)地控制單元（LCU）構成。采用現(xiàn)場總線技術，完成指定設備的現(xiàn)地監(jiān)控任務廠站控制層同時連接電站控制網(wǎng)和電站信息網(wǎng)，由數(shù)據(jù)采集服務器、操作員站、應用服務器及調度網(wǎng)關通信服務器等構成。完成全廠設備的實時信息采集處理、監(jiān)視與控制任務。廠站信息層與電站信息網(wǎng)連接，由歷史數(shù)據(jù)服務器、培訓仿真站、語音報警服務器及報表打印服務器等構成。完成全廠設備運行信息管理和整理歸檔任務。信息發(fā)布層與信息發(fā)布網(wǎng)連接，由WEB數(shù)據(jù)服務器、WEB發(fā)布服務器等構成。完成有關全廠實時和歷史信息查詢工作，實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的WEB發(fā)布功能。采用三網(wǎng)四層結構有如下優(yōu)點：①隔離不同網(wǎng)絡信息，減少相互干擾，網(wǎng)絡的安全性及可靠性均得到了提高，特別對溪洛渡水電站這樣海量數(shù)據(jù)的巨型監(jiān)控系統(tǒng)，網(wǎng)絡信息的隔離尤為重要；②實現(xiàn)網(wǎng)絡信息分流，系統(tǒng)的性能可顯著提高；③提高網(wǎng)絡結構的靈活性，適應不同應用。整個網(wǎng)絡還有一個特點，即同時采用了星型網(wǎng)絡和環(huán)型網(wǎng)絡結構：左、右岸監(jiān)控系統(tǒng)采用星型網(wǎng)絡結構，利用其結構簡單、方便靈活、性能好的特點，方便實現(xiàn)各個監(jiān)控對象入網(wǎng)或脫網(wǎng)等維護操作；左、右岸監(jiān)控系統(tǒng)控制網(wǎng)之間互聯(lián)采用環(huán)型網(wǎng)絡結構、信息網(wǎng)之間采用鏈路聚合技術，利用其自愈功能強、可靠性高的特點，提升溪洛渡全廠監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性和安全性。溪洛渡水電站監(jiān)控系統(tǒng)在系統(tǒng)功能設計上有如下特點：①為更好地實現(xiàn)梯級調控一體化，溪洛渡水電站按一套計算機監(jiān)控系統(tǒng)進行設計；②針對溪洛渡左右岸電站分別接受兩個電網(wǎng)及成都梯調調度的情況，又需要在功能設計上保持左右岸監(jiān)控系統(tǒng)的相對獨立性，對左右岸分別設置“國調/梯控/站控”和“南網(wǎng)/梯控/站控”控制模式，以適應調度運行要求。針對上述特點，在監(jiān)控系統(tǒng)軟件結構設計中，溪洛渡水電站分為左、右岸2個相對獨立的電站，在數(shù)據(jù)庫結構和功能設置上也按2個電站考慮，但左右岸電站各類數(shù)據(jù)相互共享，構成統(tǒng)一完整的溪洛渡水電站全廠數(shù)據(jù)庫，并通過中控室的操作員站實現(xiàn)全廠集中監(jiān)控，而且操作員站具備控制范圍設置功能，以提高系統(tǒng)運行方式的靈活性。為此，溪洛渡水電站在具體功能設計時除左右岸獨立配置各自冗余的數(shù)據(jù)采集服務器、調度通信服務器、AGC/AVC應用程序服務器和廠內(nèi)通信服務器外（為提高監(jiān)控系統(tǒng)的安全性，上述服務器實現(xiàn)了左右岸之間的相互冗余），其他監(jiān)控系統(tǒng)設備進行全廠統(tǒng)一配置?？傊?，溪洛渡水電站監(jiān)控系統(tǒng)在功能設計上按照一套監(jiān)控系統(tǒng)進行設計，實現(xiàn)了全站集中監(jiān)控、數(shù)據(jù)共享的功能，同時又保留了左右岸電站監(jiān)控系統(tǒng)的相對獨立性，能夠方便的拆分為兩個電站運行，“分中有合，合中有分”，實現(xiàn)了分合的完美結合，這是溪洛渡監(jiān)控系統(tǒng)功能設計上的一個顯著特點。與傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)相比，溪洛渡監(jiān)控系統(tǒng)引入了趨勢分析系統(tǒng)[1]作為補充，兩者在功能上的具體分工如下：監(jiān)控系統(tǒng)存儲全廠實時數(shù)據(jù)，主要關注監(jiān)控對象實時的表象，強調監(jiān)視和控制的實時性和準確性，在監(jiān)控對象即將或已經(jīng)發(fā)生異常時，防止事態(tài)的進一步惡化。趨勢分析系統(tǒng)存儲全廠歷史數(shù)據(jù)，主要關注監(jiān)控對象歷史的表象，強調從監(jiān)控對象長期的歷史表象中去總結和發(fā)現(xiàn)其潛在的發(fā)展趨勢，達到將監(jiān)控對象的異常狀況消滅在萌芽狀態(tài)的目的。趨勢分析系統(tǒng)的分析重在通過豐富的分析手段和智能的分析方法從海量的歷史數(shù)據(jù)中挖掘數(shù)據(jù)的內(nèi)在規(guī)律，從而實現(xiàn)對監(jiān)控對象由表及里的深度監(jiān)視。趨勢分析系統(tǒng)的引入，使溪洛渡監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)視和控制功能更加強健，既能夠對監(jiān)控對象實時的表象進行監(jiān)視與控制，也能夠通過對海量歷史數(shù)據(jù)的挖掘和分析，實現(xiàn)對監(jiān)控對象歷史表象的監(jiān)視與控制，盡可能的將監(jiān)控對象的異常狀況消滅在萌芽狀態(tài)。溪洛渡水電站為全地下式電站，監(jiān)控設備分布在左右岸地下廠房及地面的控制管理樓，設備及其分散，而日常設備巡檢一方面工作量巨大，另一方面發(fā)現(xiàn)設備故障具有極大的偶然性，為減輕設備維護工作量，實時掌握設備運行狀況，在溪洛渡監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)過程中實施了智能維護的設計理念，具有如下特點：設備監(jiān)視“閉環(huán)”化：監(jiān)控設備配置監(jiān)視隊列，設備之間循環(huán)監(jiān)視各個設備的工作狀況，一旦某個設備工作狀態(tài)異常，則由監(jiān)視隊列中優(yōu)先級最高的一個設備將該設備的異常狀態(tài)報警，如果優(yōu)先級最高的設備異常，則由次高優(yōu)先級的報警，依次類推，每個設備都有幾個設備對其進行監(jiān)視，極大地提高了監(jiān)視的可靠性。通過設備之間循環(huán)監(jiān)視形成的監(jiān)視“閉環(huán)”化，實現(xiàn)了對設備的狀態(tài)進行動態(tài)掌控。故障定位快速化：通過監(jiān)控系統(tǒng)主機設備的動態(tài)網(wǎng)絡拓撲結構圖，能夠直觀地查看每臺主機設備的工作狀態(tài)及其重要特征量（磁盤使用率、系統(tǒng)負荷率等）是否正常，并能夠對異常狀態(tài)的設備快速進行物理定位，實現(xiàn)原理是在主機設備上配置一個客服端軟件，該軟件除了實時采集及監(jiān)視重要特征量外，還對設備固化了的物理位置進行顯示。通過動態(tài)網(wǎng)絡拓撲結構圖，實現(xiàn)了故障的快速定位；通過重要特征量的監(jiān)視，實現(xiàn)了設備重要信息的動態(tài)掌控。故障報警多樣化：設備發(fā)生故障時，除了設計了常規(guī)的報警窗口報警外，還增加了電話報警、短消息報警以及郵件報警的功能，通過多種途徑第一時間將報警信息通知相關人員，防止故障的進一步惡化。溪洛渡水電站這樣的巨型監(jiān)控系統(tǒng)實施“一廠兩調、調控一體化”策略，對調度通信提出了極高的要求，為了解決超大規(guī)模數(shù)據(jù)通信的實時性、可靠性等問題，溪洛渡監(jiān)控系統(tǒng)與調度通信的設計有如下特點?？煽啃裕合宥杀O(jiān)控系統(tǒng)與調度通信，除了設計了主備通道外，還設計了衛(wèi)星應急通道，在硬件鏈路上保證了通信的可靠性。實時性：溪洛渡監(jiān)控系統(tǒng)與調度通信，主要采用IEC104通信規(guī)約，為了保證通信的實時性，程序設計上一方面采用了變位傳輸機制，即只有當信號值發(fā)生變化時才傳送，無變化時只傳送鏈路測試幀，另一方面，將規(guī)約中的時間校驗窗口放大到了50，以提髙數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性，最后，數(shù)據(jù)傳送還采用了變位優(yōu)先的策略，即當傳送總召數(shù)據(jù)時，如果此時有變位數(shù)據(jù)，優(yōu)先傳送變位數(shù)據(jù)，然后再傳送總召數(shù)據(jù)，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性。 保證監(jiān)控系統(tǒng)的安全可靠，是溪洛渡監(jiān)控系統(tǒng)設計的首要目標。溪洛渡監(jiān)控系統(tǒng)安全性方面可以分為安全分區(qū)、安全操作、安全傳輸[2]。安全分區(qū)：前述的“三網(wǎng)四層”網(wǎng)絡分區(qū)。安全操作：主要從以下幾個方面考慮。①操作員站控制范圍設定：可以對不同的操作員站授予不同的控制范圍，防止人員誤操作。②操作對象鎖定：在操作對象被一個用戶選中后，其它用戶將無法選中，防止對同一設備同時操作。③命令閉鎖：命令下發(fā)必須要主機權限、用戶權限、操作對象閉鎖條件都滿足后才下發(fā)，否則該命令閉鎖，保證控制命令的安全性。④命令時限：超時命令自動取消，防止網(wǎng)絡延時等情況下超時命令對設備的誤動。安全傳輸：在現(xiàn)地控制層和控制對象之間的數(shù)據(jù)傳輸，主要從信號接地線、傳輸載體的規(guī)格尺寸、布置位置等方面綜合考慮，盡量減少傳輸過程中的信號干擾，對于較遠距離的傳輸，則設計了信號放大器。在現(xiàn)地控制層和廠站層之間以及現(xiàn)地和重要控制對象之間的數(shù)據(jù)傳輸，則采用了雙回路的冗余數(shù)據(jù)傳輸，來提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，對于停機落門回路，甚至采用了三回路的冗余設計，來保障傳輸?shù)目煽啃浴Ｏ宥杀O(jiān)控系統(tǒng)設計特點典型應用介紹本節(jié)將對溪洛渡監(jiān)控系統(tǒng)的停機落門回路和水頭處理程序做詳細介紹，以此反映監(jiān)控系統(tǒng)在回路設計上的一些特點。 停機落門回路溪洛渡停機落門回路特點如下。遠距離信號傳輸:溪洛渡控制管理樓中控室距離左岸機組控制柜、無法使用常規(guī)電纜有效傳輸控制信號。采用光纖并利用沿途盤柜的開關量輸入及輸出模件配合使用來“中繼”控制信號，有效地解決了遠距離信號傳輸?shù)膯栴}?？刂苹芈啡哂喽雀遊3]：①控制管理樓中控室落門或者停機按鈕動作后，三套PLC（機組PLC、水機后備保護PLC、模擬屏PLC）均會啟動流程，各自獨立運行控制邏輯；②緊急停機控制回路由兩組PLC（機組PLC、水機后備保護PLC）完成，兩者均能獨立完成機組緊急停機；③快速門控制柜接收兩套遠程I/O控制命令（對應機組LCU進水口遠程I/O、模擬屏驅動器進水口遠程I/O），每套遠程I/O有兩路開出（DO）命令，共有四路落門控制命令送快速門控制柜；同樣，在緊急停機過程中，每個重要設備有四路控制命令到達相應設備控制柜。采取有效措施防范系統(tǒng)風險：為有效防止9臺機組快速門同時誤動落門，同時要保證落門的可靠性，模擬屏驅動器輸出模塊（DO）采取均分控制任務策略，即在模擬屏進水口遠程I/O上配置3個開關量輸出（DO）模塊，每個輸出模塊承擔3臺機組的緊急落門控制任務，這樣就避免了輸出模塊誤動造成9臺機組停機的系統(tǒng)風險。落門回路示意圖如圖2所示（停機回路與其相似）。圖2