【正文】 具體功能設(shè)計時除左右岸獨立配置各自冗余的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、調(diào)度通信服務(wù)器、AGC/AVC應(yīng)用程序服務(wù)器和廠內(nèi)通信服務(wù)器外（為提高監(jiān)控系統(tǒng)的安全性，上述服務(wù)器實現(xiàn)了左右岸之間的相互冗余），其他監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備進行全廠統(tǒng)一配置。總之，溪洛渡水電站監(jiān)控系統(tǒng)在功能設(shè)計上按照一套監(jiān)控系統(tǒng)進行設(shè)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(jié)合，這是溪洛渡監(jiān)控系統(tǒng)功能設(shè)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(guān)注監(jiān)控對象實時的表象，強調(diào)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(guān)注監(jiān)控對象歷史的表象，強調(diào)從監(jiān)控對象長期的歷史表象中去總結(jié)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?qū)ΡO(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(shè)備分布在左右岸地下廠房及地面的控制管理樓，設(shè)備及其分散，而日常設(shè)備巡檢一方面工作量巨大，另一方面發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障具有極大的偶然性，為減輕設(shè)備維護工作量，實時掌握設(shè)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(shè)計理念，具有如下特點：設(shè)備監(jiān)視“閉環(huán)”化：監(jiān)控設(shè)備配置監(jiān)視隊列，設(shè)備之間循環(huán)監(jiān)視各個設(shè)備的工作狀況，一旦某個設(shè)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(shè)備將該設(shè)備的異常狀態(tài)報警，如果優(yōu)先級最高的設(shè)備異常，則由次高優(yōu)先級的報警，依次類推，每個設(shè)備都有幾個設(shè)備對其進行監(jiān)視，極大地提高了監(jiān)視的可靠性。通過設(shè)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(shè)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(shè)備的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖，能夠直觀地查看每臺主機設(shè)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?qū)Ξ惓顟B(tài)的設(shè)備快速進行物理定位，實現(xiàn)原理是在主機設(shè)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(shè)備固化了的物理位置進行顯示。通過動態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)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(shè)備重要信息的動態(tài)掌控。故障報警多樣化：設(shè)備發(fā)生故障時，除了設(shè)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(guān)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(diào)、調(diào)控一體化”策略，對調(diào)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(diào)度通信的設(shè)計有如下特點?？煽啃裕合宥杀O(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)度通信，除了設(shè)計了主備通道外，還設(shè)計了衛(wèi)星應(yīng)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(diào)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(shè)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(shè)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(luò)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(shè)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(shè)備同時操作。③命令閉鎖：命令下發(fā)必須要主機權(quán)限、用戶權(quán)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(luò)延時等情況下超時命令對設(shè)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(shè)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)目煽啃裕瑢τ谕C落門回路，甚至采用了三回路的冗余設(shè)計，來保障傳輸?shù)目煽啃?。溪洛渡監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計特點典型應(yīng)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(shè)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(guān)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(yīng)機組LCU進水口遠程I/O、模擬屏驅(qū)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(shè)備有四路控制命令到達相應(yīng)設(shè)備控制柜。采取有效措施防范系統(tǒng)風(fēng)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(qū)動器輸出模塊（DO）采取均分控制任務(wù)策略，即在模擬屏進水口遠程I/O上配置3個開關(guān)量輸出（DO）模塊，每個輸出模塊承擔(dān)3臺機組的緊急落門控制任務(wù)，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(fēng)險。落門回路示意圖如圖2所示（停機回路與其相似）。圖2 溪洛渡落門回路由圖可見，溪洛渡的水機后備采用的是PLC控制的形式，在控制管理樓、(左右岸地下)副廠房、機旁水機后備保護控制柜，均可實現(xiàn)停機和落門，同時在調(diào)速器液壓系統(tǒng)控制柜上設(shè)有的緊急停機按鈕也可以實現(xiàn)停機?？傊宥傻耐C落門回路具有相當高的冗余性，回路設(shè)計時既充分考慮了系統(tǒng)防誤動，又考慮了系統(tǒng)防拒動，很好地控制了系統(tǒng)風(fēng)險。 水頭處理以溪洛渡左岸為例，水頭界面設(shè)計如圖3，水頭處理邏輯如圖4，溪洛渡的水頭處理有如下特點。水頭信號多：溪洛渡監(jiān)控系統(tǒng)水頭信號來源分為兩路：梯調(diào)通信送的水頭和電廠采集的水頭，其中，梯調(diào)通信送的水頭有四路（左右岸各兩路），溪洛渡水電站設(shè)計的與上游水位相關(guān)的傳感器共計44支，與下游水位相關(guān)的傳感器共計10支。水頭（水位）信號數(shù)量較多，為提高水頭精度，同時簡化水頭處理，溪洛渡水頭分為左右岸兩個獨立水頭，沒有全電站水頭信號。安全可靠：水頭信號的可靠性直接關(guān)系到電站安全生產(chǎn)，確保水頭信號的安全可靠，是溪洛渡水頭處理的核心任務(wù)。在調(diào)控一體化模式下，電站水頭應(yīng)與梯調(diào)水頭保持一致，因此，溪洛渡水電站監(jiān)控系統(tǒng)的水頭信號默認情況下優(yōu)先采用梯調(diào)兩路水頭，其次是電站水頭和人工設(shè)定水頭。當然，操作員可以通過置每路水頭下面的“主用”按鈕來改變優(yōu)先級次序。當三路水頭都故障時，水頭將保持上一次的正確水頭不變，“閉鎖”按鈕將被點亮，為了保證水頭的安全，閉鎖的解除操作只能夠人工完成，程序不能夠?qū)λ^進行解鎖操作。此時如果操作員將水頭置“手動”模式且設(shè)值合理，并進行解鎖操作（置畫面上的“更新”按鈕），電站的水頭將采用人工設(shè)定的水頭，“閉鎖”按鈕將熄滅，“更新”按鈕將被重新點亮，否則，水頭將一直不更新，直到某路水頭恢復(fù)正常且人工進行解鎖操作；狀態(tài)欄中的“更新”及“閉鎖”按鈕，一方面顯示當前水頭狀態(tài)，另一方面也可以作為操作手段，在特殊情況下無條件閉鎖下發(fā)的水頭值或在滿足條件的情況下對閉鎖的水頭進行解鎖，使其更新；為了減小水頭信號波動的影響，程序中采用了“滑動平均值”的計算方法，即將最近10次水頭信號的平均值作為計算水頭，同時，為了減少有功調(diào)節(jié)的頻度，計算水頭每5分鐘下發(fā)一次。模式 手動 手動設(shè)值 自動 梯調(diào)水頭1 梯調(diào)水頭2 電廠水頭 主用 投入 退出 主用 投入 退出 主用 投入 退出狀態(tài) 下發(fā)值 更新 閉鎖圖3水頭界面設(shè)計圖梯調(diào)水頭1品質(zhì)好 且在合理區(qū)間且 不在手動水頭模式N 梯調(diào)水頭2品質(zhì)好 且在合理區(qū)間且 不在手動水頭模式N 電廠水頭2品質(zhì)好 且在合理區(qū)間且 不在手動水頭模式 手動模式且設(shè)值 在合理區(qū)間內(nèi)N將梯調(diào)通信水頭1(WH_DC1)賦值給左岸電站實際使用水頭（WHL_ACTUAL）將梯調(diào)通信水頭2(WH_DC2)賦值給左岸電站實際使用水頭（WHL_ACTUAL）將電廠自采左岸水頭(WHL_HP)賦值給左岸電站實際使用水頭（WHL_ACTUAL）將手動設(shè)定值(WHL_OP和WHR_OP)賦值給左岸電站實際使用水頭（WHL_ACTUAL）左岸水頭值不變，保持上一次設(shè)定值如果水頭與上次有效水頭變化小于2米N認為水頭為有效水頭報警“當前水頭無效”程序剛運行讀取數(shù)據(jù)不足10個N讀取數(shù)據(jù)取平均值作為當前水頭最近10次水頭平均值作為當前水頭水頭最大水頭或水頭圖4 水頭處理邏輯方便靈活：通過水頭界面，操作員可以優(yōu)先使用某路水頭，也可以將某路（或全部）水頭退出，可以讓水頭保持最后一次正確值不更新，也可以人工對水頭值進行更新，還可以根據(jù)需要對下發(fā)的水頭值進行閉鎖?？梢哉f，在水頭界面上，操作員可以完成需要的全部操作。總之，溪洛渡監(jiān)控系統(tǒng)水頭處理上采用了信號品質(zhì)位、信號值區(qū)間、信號變幅、滑動平均值等策略來保證水頭信號的安全可靠，同時，又引入了人工設(shè)值及人工置優(yōu)先級等策略，大大提高了水頭選擇的靈活性。結(jié)語溪洛渡監(jiān)控系統(tǒng)傳承于三峽監(jiān)控系統(tǒng)，并結(jié)合溪洛渡水電站的特殊情況，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、功能設(shè)計、系統(tǒng)維護、系統(tǒng)安全性等方面都有自己的鮮明特點，并具有一定的創(chuàng)新性，尤其是系統(tǒng)的安全性方面，作為溪洛渡監(jiān)控系統(tǒng)的首要設(shè)計目標，始終貫穿于監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的各個方面，而功能分工及智能維護新理念的提出，在監(jiān)控系統(tǒng)創(chuàng)新性設(shè)計方面，做了一個大膽而有益的嘗試。總之，溪洛渡監(jiān)控系統(tǒng)傳承于三峽而又不同于三峽，具有自己的顯著特點。它的成功實施，必將有助于國內(nèi)巨型電站監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)水平的提高。參考文獻[1]李娟，[J].水電廠自動化，2010,1（2）： Juan,Yang monitoring and trend analysis system in Three Gorges power plant diagnosis application[J].Automation of hydropower plant, 2010,1（2）：4245.[2]楊廷勇，[J].水電自動化與大壩監(jiān)測 ,2006,30(6):4548Yang TingYong,Zhang production system based on Web Browser of Three Gorges Left Bank Hydropower 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