關鍵詞: 小水電 監控 Ifix
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摘要：區域小水電群集中集中控制系統是我國小水電控制發展的方向，本文詳細介紹了清能公司實施區域小水電群集中控制系統的情況，Ifix軟件在該系統中得到了成功運用，并取得了很好的效果，值得廣泛推廣應用。
1、 概述
1.1 國內外概況
水電廠一般都位于偏僻的山區，交通不便，職工生活環境較差。目前我國小水電廠普遍存在技術裝備落后，完全靠人來對機組的運行情況進行現場監視和控制，自動化程度低、電能質量不穩定，且工人工作環境惡劣、勞動強度大、事故頻繁、生產效率低。小水電單座電站實現無人值班的較少，對于區域小水電群的集中控制尚處于探索階段。
隨著我國電力事業的迅速發展，單座小水電廠在電網中所在容量比例越來越小，與系統容量相比，可以認為系統容量為無窮大，單座小水電的解列、并網對系統的影響很小，因此對單座小水電而言，只需考慮其自身的安全生產即可。
隨著信息技術的迅速發展，計算機性能的不斷提高和價格下降，可用多臺計算機組成計算機監控系統來對電站進行實時監控和運行管理，這是區域小水電群可實現無人值班的技術基礎。
在發達國家，經過多年的研究和發展，對水電廠的控制和管理取得了很多成果，水電廠大多實行無人值班的運行方式，職工生活在城市里，只有少數電站有很少的人員在現場進行維護管理，如法國、日本、美國、加拿大等。機組開、停、工況轉換、運行監視等工作都由上級調度通過監控系統及自動裝置來完成。
梯級水電廠或區域水電廠群實行計算機集中監控將逐步成為我國水電廠自動化的主流。
1.2 立項背景
清能公司目前管轄的有四座電站共十臺小機組，分布在清江流域，站間最大距離五十公里。隨著公司的迅速發展，所管轄的電站越來越多，運行值班人員在公司所占比例越來越大，為了提高設備管理水平、改善職工工作環境、降低勞動強度，減少運行值班人員、提高生產效率，對區域內小水電群實行集中控制和管理是公司發展和提高生產管理水平的需要。
1.3 監控對象
曬谷坪電站：
兩臺5.5MW水輪發電機組及其輔助設備；
油系統；
氣系統；
技術供水系統；
直流系統；
機組進水蝶閥；
6KV系統；
400v系統；
滲漏排水系統等。
西寺坪電站：
六臺0.5MW水輪發電機組及其輔助設備；
油系統；
氣系統；
技術供水系統；
直流系統；
機組進水閘閥；
6KV系統；
400v系統；
滲漏排水系統等。
高壩洲自備電站：
兩臺3MW水輪發電機組及其輔助設備；
油系統；
氣系統；
技術供水系統；
直流系統；
機組進水蝶閥；
6KV系統；
400v系統等；
1.4 監控系統的任務
(1) 對各電站設備實現自動監視與記錄
監控系統自動完成曬谷坪站、西寺坪站、高壩洲電站運行設備數據的采集、處理及設備運行狀況的自動監視與記錄，包括狀態信息監視，模擬量信息監視，故障/事故報警、記錄與顯示。
(2) 對各電站設備實現自動控制
根據電站運行方式要求，對電站設備進行操作或調節，包括機組的正常開停機、事故自動停機、機組有功、無功調節、單個設備及公用設備操作等。
(3) 電站運行管理的自動化
實現運行報表的自動生成，運行操作的自動記錄，運行人員的運行日志的記錄與保存，電廠設備參數或整定值的記錄與保存，所有報表均可自動或召喚打印。
(4) 與調度和清江公司信息系統通信
與調度中心控制網絡、公司信息網絡進行通信，實現遠方控制、信息資源共享的目標要求，充分發揮整個系統的綜合效益。
(5) 時鐘同步管理
計算機監控系統內各節點采用GPS與國際標準時鐘同步。
2、 系統結構及功能
2.1 系統結構
清能公司區域小水電群綜合自動化系統包括曬谷坪電站計算機監控系統、西寺坪計算機監控系統、高壩洲自備電源計算機監控系統.主干網采用交換式100M以太網，用光纖將三個站連起來進行數據通訊。采用冗余分布式、多主系統結構。系統結構圖見圖1。
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2.2 監控系統功能
本系統功能滿足《水力發電廠計算機監控系統設計規定》、《水電廠計算機監控系統基本技術條件》和《水力發電廠自動化設計技術規范》的要求，具有如下主要功能。
(1) 數據采集和處理
(2) 安全運行監視及事件報警
(3) 生產過程的控制操作
(4) 自動發電控制(AGC)
(5) 自動電壓控制(AVC)
(6) 統計記錄與制表打印
(7) 人機接口與圖形顯示
(8) 數據通信
(9) 系統自診斷與冗余切換
3、 軟件配置
監控系統的軟件分為操作系統軟件、SCADA軟件、應用軟件等。這些軟件管理整個系統資源，實現實時數據采集、人機接口管理、通訊調度、控制操作、參數統計計算、數據庫管理、系統自診斷等功能。
3.1 系統軟件
采用WINDOWS NT 操作系統，它具有如下特點：
提供了多用戶、多進程、并發文件和操作記錄；
完善的用戶安全機制；
功能強大、方便高效的通訊和聯網能力；
具有很強的外圍設備控制管理能力；
支持多種高級語言軟件開發平臺；
能夠將數據從一種格式轉換成另一種格式；
友善、美觀、漢化的人機界面，使用方便、靈活；
文件管理采用性能優良的層次文件結構和多重保護機制；
具有錯誤檢測和校正的標準程序；
可伸縮性，支持多CPU運行。
3.2 監控軟件
采用INTELLUTION公司iFIX 2.5作為監控組態軟件，它具有以下特點：
具有強大的圖形化工具，允許用戶直觀地建立面向過程的實時窗口；
數據采集和數據管理；
實時過程的監測和控制；
報警和報警管理；
實時和歷史趨勢；
統計過程控制；
基于用戶的安全系統；
方便的系統擴展功能；
強有力的開發工具，使用戶可方便地開發和配置系統；
在線組態應用；
網絡能力；
靈活的用戶定義報表。
3.3 應用軟件
(1) 數據采集與處理軟件
開關量、模擬量、電度量的采集與處理
開關量變位報警處理
參數越限、復限報警處理
I/O通道故障報警處理
計算機系統綜合信息報警處理
事件順序記錄與處理
電量統計
(2) 實時數據庫管理軟件
基本數據庫管理
暫存數據庫管理
畫面及打印制表數據管理
計算數據管理
歷史數據管理
通信收發數據管理
(3) 人機聯系軟件
實時時鐘顯示
多窗口實時畫面顯示與刷新
多方式畫面調用
命令分析軟件
命令執行與處理軟件
參數修正與設置
實時信息報警及事件順序記錄窗口顯示
事故追憶設置及其事故追憶歷史數據顯示
動態點參數表窗口顯示
控制操作窗口顯示
報表記錄顯示及打印
(4) 控制操作軟件
控制方式的設置
操作安全閉鎖
操作過程監視
電站或機組有功、無功負荷設置
(5) 報表管理
運行報表數據的自動記錄
報表管理
定時或召喚報表打印
(6) 歷史數據管理軟件
事故追憶
統計計算
(7) 通訊軟件
數據接收及處理
數據發送
通訊數據校驗與容錯處理
通信通道故障報警處理
(8) AGC軟件
有功負荷分配
自動機組開停過程監視控制
穩定極限監視
(9) AVC軟件
無功功率分配
(10) 自診斷軟件
系統自診斷、報警和自恢復功能，包括系統各設備自檢和設備間的互檢。
冗余部件自動切換處理
(11) 系統時鐘管理軟件
GPS時鐘信號接收
系統實時時鐘管理
系統時鐘同步
定時任務管理
(12) 網絡管理軟件
網絡通訊管理
網絡診斷處理
4、 系統特點
4.1 開放式結構，統一軟件平臺
全部都采用Intellution公司的iFIX軟件作為監控軟件，為實現集中控制統一了上位機軟件平臺。由于iFIX是真正分布式開放結構，避免了不同系統間數據通信接口不一致問題，便于系統集成。由于是成熟的工業軟件，用戶可在此平臺下自由修改、擴展、開發，并進一步完善系統。
4.2 iWebServer應用
iWebServer 是Intellution Dynamics 自動化軟件的一個組件，使用它通過標準的Internet瀏覽器就可讓更多的人在企業內遠程監視工廠的信息。iWebServer是一個瘦客戶端應用，不需要安裝任何特殊軟件、驅動程序或客戶應用程序。
現在清能公司的員工在辦公室、在家里都可通過網絡了解前方各電站的實時生產情況；節假日可在家里進行遠方監視值班。
4.3 將生產管理與監控系統有機結合
將運行日志、缺陷管理等生產管理方面的功能與監控系統有機融為一體，并通過信息網絡進行發布，公司經理或生產負責人可以隨時了解前方設備運行情況，缺陷處理情況等。雖然各站是無人值班，但通過網絡，人們離現場設備更近了。
5、 系統經濟技術分析及社會效益
5.1 提高電站安全運行水平
安全運行是水電廠最重要的指標之一。為保證各水電廠的安全運行，必須對水電廠的運行工況和設備進行經常的嚴密監測，并做出迅速的反映。
計算機監控系統能迅速采集和處理大量信息，彌補了人的能力局限性，因而能迅速發現異常，以便及時采取措施，防止事故的發生或擴大，大大提高了水電廠安全運行水平；該計算機監控系統的成功應用，大大提高了設備運行可靠性，它能直觀指出系統或設備存在的問題，增強了故障判斷能力，減少了排除故障時間，增加了各電站機組的可運行小時；通過對計算機的歷史統計數據進行綜合分析，可對設備的健康狀況變化趨勢進行判斷，從而對各個電站設備的運行、檢修做到有的放矢，為設備進行診斷檢修提供依據，所有這些都是難以用量化的數據來表達的。
5.2 減少運行值班人員
綜合自動化控制系統的建立，形成了清能公司區域小水電群的統一集中運行管理。曬谷坪電站、高壩洲自備電站實現無人值班，公司減少了運行人員，節省了費用開支，降低了生產成本，提高了經濟效益。
5.3 社會效益
實現區域小水電群綜合控制后，提高了各電站的安全、穩定性，從而能為隔河巖電站、高壩洲電站提供更加可靠的保安電源；為隔河巖電站提供穩定可靠的技術供水。
目前，國內實施的鼓勵水電開發政策，梯級或區域水電將會越來越多。單座電站一般都會采用計算機監控系統，但區域內或流域內水電廠群尚不具備集中控制功能，各電站都配有大量運行人員，因此區域內水電廠群實現集中控制是一種必然趨勢。該綜合控制系統的成功應用，將代表我國小水電集中控制發展的方向，具有典范作用和廣泛的推廣應用價值。
