1引言抽水蓄能电站在电力系统中承当着“削峰填谷”作用，随着我国年夜型火电厂，非凡是核电站在电网中所占的比重越来越年夜，兴修年夜规模抽水蓄能电站是现代电网的必然产物[1]。我国80、90年月兴修了一批年夜中型抽水蓄能电站，可是，这些电站的计较机监控系统则年夜多是从国外进口，现在这些早期引进的监控系统都存在着系统老化，控制方式落后，备品、备件不足和功能需要完善等一系列问题，迫切需要进行升级换代和改造[2]。而且，比来我国又着手筹建和兴修桐柏、泰安、宜兴和琅琊山等年夜中型抽水蓄能电站。近些年来，我国水电事成长迅速，水电站监控技术取得了长足的前进，不单取代了电站的常规控制，还实现了电站无人值班，技术处于进步前辈之列。90年月以来，我国也起头了抽水蓄能电站计较机监控系统的研制工作，但主要集中于中小型电站的研究，已形成了中小型电站计较机监控系统解决方案，并在一些电站（响洪甸抽水蓄能电站、江苏沙河抽水蓄能电站和华北潘家口抽水蓄能电站等）获得了实施。现在，为了打破国外的技术壁垒，下降抽水蓄能电站的建设投资，提高抽水蓄能电站运行维护和服务水平，阐扬抽水蓄能电站对电网平安运行的周全作用，使我国的抽水蓄能事健康成长，我国又起头了年夜中型抽水蓄能电站计较机监控系统国产化的研究工作[3]，新研制的年夜中型抽水蓄能电站国产计较机监控系统已在北京十三陵蓄能电站投进运行，运行效果秀。本文主要研究年夜中型抽水蓄能电站国产计较机监控系统设计。2年夜中型抽水蓄能电站国产监控系统的设计原则年夜中型抽水蓄能电站的主要作用是为电力系统承当调峰填谷、事故备用等使命，所以其监控系统设计首先应围绕这一主题进行，其次应斟酌系统的性能价格比，亦即既要追求技术进步前辈，又要遵循简单实用的原则。凭据年夜中型抽水蓄能电站的运行特点和计较机控制技术的成长状态，年夜中型抽水蓄能电站国产监控系统在方案设计时应充实斟酌以下各类身分[4]：（1）开放性和可扩大性计较机硬件和软件技术的成长与更新很是迅速，计较机监控系统应选用尽进步前辈的计较机及网络举措措施，没必要过度强调所选产物的运用绩，而应重点考查供货商在本事域的绩及备件有较长时间的市场支持(因有无备件将直接影响整个监控系统的使用寿命)。监控系统应设置远程维护端口，这样，可为电厂维护人员或供货商提供系统远程维护的可能性。此外，电厂在使用计较机监控系统中也会不竭提出新的用户要求，监控系统应留有一定的备用（约为系统的30％－40％），以便于用户修改、维护和增加新的测点、画面和功能等。（2）分层散布结构分层散布一方面是指物理结构的分层散布，另外一方面是指系统功能、数据库等的散布。当上位机故障时，当地LCU应能完成对机组的监控；一台LCU的故障不能影响整个系统的运行。下位机部门应采用现场总线技术，运用散布式智能I/O，使智能I/O模块的位置尽靠近监控对象，削减智能I/O毗连电缆，且现场总线技术在智能I/O的扩大上也很是灵活(智能I/O模块与可编程控制器可经由过程现场总线毗连)。如解决好接口协调问题，下位机(可编程控制器)与电厂其它系统(如励磁、调速器、静态变频器（SFC）、庇护、辅助装备控制系统等)可直接经由过程现场总线交换数据。固然，分层散布也不是尽对的，对于抽水蓄能电站的监控系统，由于斟酌到SFC为多台机组公用，背靠背启动进程中要多台机组协调工作，所以斟酌功能和结构的分层散布外，也应适当地斟酌一些集中的身分。（3）冗余技术年夜中型抽水蓄能电站由于其在电网中的重要作用，对监控系统的靠得住性要求很是高，采用冗余技术是提高系统靠得住性的重要手段。国产年夜型抽水蓄能电站监控系统可采用以下几种冗余方式：上位机应采用双机冗余结构；下位机则对应一局部功能系统，故障影响小，加上可编程控制器自己很是靠得住，可采用部门冗余结构，这样既简化系统又节省投资；网络冗余设置装备摆设，应采用双光纤以太环网，增强网络的靠得住性；监控系统与中调相连的接口及通道采用冗余结构，以保证中调对电站监控的靠得住性；重要的智能I/O接口采用冗余设置装备摆设，提高测点的靠得住性。（4）测控单元的智能化年夜中型抽水蓄能电站机组的测控信息很是年夜，其测点数目年夜概是常规水电站的2倍左右，且处置内容十分丰硕，既有丈又有控制，对速度响应要求也很高，现有的常规测控单元很难知足要求，需采用智能化模件技术。（5）现场总线技术抽水蓄能电站机组与机组、机组与公用装备控制单元间联系很是紧密亲密，有年夜数据需要交换,对相互间通讯有很高的要求。年夜中型抽水蓄能电站国产监控系统应采用双光纤以太环网将各个LCU联接起来。（6）无人值班技术为了实现年夜中型抽水蓄能电站无人值班，电站监控系统必需留有接口与中调能治理系统的主、备系统相连，是以要有两个或两个以上的自力通讯通道〔如采用光纤、微波、载波等分歧前言的通讯通道〕，以保证中调对电站监控的靠得住性；此外，需要设置自动报警系统，监控系统内电站报警旌旗灯号经分类整理后送至自动报警系统，自动报警系统与通讯系统相连，以自动拨号方式经由过程电话、短信等将报警告诉“在家”值班人员。取消机组常规控建造为后备，由于可编程控制器的高靠得住性且易于维护，设置机组常规控建造为后备已无需要，但可保留少许常规仪表(如机组功率、电流、电压、转速、导叶开度等)和保留紧急停机手动控制回路，以便当机组的调试和运行维护。3年夜中型抽水蓄能电站国产监控系统的功能设置年夜中型抽水蓄能电站计较机监控系统比常规水电站复杂得多，抽水蓄能机组有停机、发电、发电调相、抽水、抽水调相、旋转备用和黑启动等工况，近30种工况转换(包括故障情况下的工况转换)，但其功能设置应以简单、实用为原则。国产监控系统的主要功能包括：数据收集和处置，生产进程控制和调理，数据通讯，哄骗模拟屏、操作人员工作站等提供有用的人-机接口，自动发电控制(AGC)，自动电压控制(AVC)，自动抽水控制(PJC)，数据库，和在线自诊断、自恢复和远程诊断等功能。此外，在进行功能设置时应充实斟酌以下各类因数[5]：（1）重视发电/电念头功率圆图。抽水蓄能机组各类工况下的有功、无功调整如不加限制，则有可能泛起过负荷甚至失稳，需要在监控系统内设置容限制曲线，并进行现场实验验证；此外，还应设置水泵/水轮机振动区、高压线路容等限制条件，以决议机组或电站运行方式。（2）化机组控制流程。机组控制流程是抽水蓄能电站监控系统的焦点，应对抽水蓄能电站机组控制流程进行化，并连系我国电网的现实情况（如：机组在工况变换时，每一个状态（稳态和暂态）都进行重检确认，然后再执行，这样可以在电网暂态故障时，机组工况变换可以像自动重合闸一样，避免机组停机），开发出适合我国国情的抽水蓄能机组控制流程。（3）分析监控系统的跳机旌旗灯号。“无人值班”(少人值守)的要求引进水电站后，监控系统的设计原则有了很年夜的改变，从之前的保系统为主转变为保电站装备为主，是以，监控系统的跳机旌旗灯号将年夜幅增加，增年夜了机组跳机的几率。在进行系统设计时，应实事求是地分析跳机旌旗灯号，非凡是同时跳多台机组的旌旗灯号，一定要审慎看待，否则，一旦发生跳机，就可能引发电力系统的事故。应将部门非需要的跳机旌旗灯号改成报警旌旗灯号，并设计快速停机方式，在一些机械故障时采用快速停机方式而非跳机，削减了对系统的冲击，也有益于延长机组断路器的使用寿命。其次，对硬件逻辑跳、停机旌旗灯号，还应采用并行的自力节点接进监控系统，以便于故障分析和保证跳机的靠得住性。（4）提高机组启动成功率。抽水蓄能电站在系统中主要承当“削峰填谷”作用，机组启停频仍，“机组启动成功率”是抽水蓄能电站的主要考核指标。在进行系统设计时，不仅要化机组启动控制流程（SFC启动控制流程和BTB启动控制流程），进行冗余设置装备摆设，而且要选用高靠得住性的根蒂根基自动化元件。其次，应设计延时功能，以避免旌旗灯号扰动引发的启动不成功。4年夜中型抽水蓄能电站国产监控系统设计综合斟酌以上身分，年夜中型抽水蓄能电站国产监控系统可采用分层散布结构(参见图1)。分成两层控制，即电站控制层和现地控制层，电站控制层和现地控制层之间经由过程现场总线网络毗连并进行监控数据交换。对于4机的国产监控系统，电站控制层可设置装备摆设2台操作员工作站，一台工程师工作站，一台数据治理机，2台通讯处置机，一台ON-CALL治理机；现地控制层设8套现地控制单元（LCU），划分为4套机组LCU，一套开关站LCU和公用装备LCU，一套上库LCU和一套下库LCU。图1年夜中型抽水蓄能电站国产计较机监控系统结构图年夜中型抽水蓄能电站国产监控系统可采用具有跨平台气概的面向对象的NARIACCessplus(NC2000)计较机监控系统软件。它包括了多层散布式对象架构，周全支持异构平台的特征，提供了高效平安的监控内核、功能壮大的组态工具、实用利便的运用界面、多种尺度的接口和紧贴水电厂运用需求的各类常规及运用功能，是比力成熟且具有现实运用经验的监控系统软件，具有人机界面友好，动态链接性能好，数据处置利便、迅速，通讯能力强等点，具有一定的可扩大性和系统可移植性，可以很利便地进行二次开发和系统维护。监控系统软件由数据收集与处置软件、实时数据库治理软件、人机接口软件、网络治理软件、装备驱动软件、通讯软件、历史数据库软件、LCU软件、监控系统运用软件(AGC、AVC和PJC)等组成。现地控制装配（LCU）可采用SJ-600型智能散布式现地控制装配，主要实现各生产进程的数据收集、信息处置、控制调理和与其它智能装备的通讯。LCU单元由电源、主控模件和网络装备等部门组成。PLC选用南瑞团体（国电自动化研究院）自立研发的MB系列智能可编程控制器，I/O模件全数智能化，都具有自身数据处置能力和自诊断功能，且可带电插拔，增强了故障处置的灵活性和快速性。MB系列智能可编程控制器除支持梯形图等传统编程方式外，还可以采用流程图编程，编程简单；双CPU模块，真正冗余设置装备摆设，平安靠得住性高。5竣事语今朝，我国正在着手筹建和兴修桐柏、泰安、宜兴和琅琊山等一批年夜中型抽水蓄能电站，而且，国内早期引进的抽水蓄能电站计较机监控系统都存在着系统老化、备件不足、功能需要完善等问题，急需升级改造。我国年夜中型抽水蓄能电站监控系统的国产化研究工作已竣事，新研制的年夜中型抽水蓄能电站国产计较机监控系统已在北京十三陵蓄能电站投进运行，运行效果秀。至此，我国已周全掌控年夜中型抽水蓄能电站的监控技术，适合我国国情的抽水蓄能电站国产计较机监控系统一定会获得普遍的运用。