H9000计算机监控系统在高砂电厂的应用

［摘要］高砂电厂监控系统由H9000系统集成和二次开发而成，采用分层分布式系统结构，由厂站级主控制层和现地控制单元层组成，并按照“无人值班”（少人值守）的原则设计，采用PLC直接接入以太网的方式来实现。该系统运行稳定，为电厂的安全经济运行打下良好的基础。

［关键词］H9000  计算机监控系统  高砂电厂  应用

    高砂电厂位于福建三明境内的沙溪干流上，装有四台单机容量为12.5MW灯泡贯流式机组，设两台110KV主变压器，机组与主变压器采用扩大单元接线,一回110kV线路经沙县城东变送到三明列西变接入省网。电厂原二次部分按常规集中控制方式设计,采用24V弱电有触点集中控制接线,对电厂各主要设备进行一对一的集中控制和监视,旧中控室设有信号返回屏和控制台。为进一步提高电厂自动化和安全运行水平，实现少人值守的目标,高砂电厂对综合自动化系统进行改造，其计算机监控系统选用中国水利水电科学研究院自动化所开发的H9000系统，该系统投运以来，运行情况良好，实现了监控系统的数据采集和处理，实时控制和调节，安全运行监视，屏幕显示，数据通信，系统诊断等功能，为电厂的安全经济运行打下良好的基础。

    1、监控系统总体结构
    高砂电厂H9000监控系统采用基于以太网络的全开放型、分层分布式结构控制系统方案，共分二层：厂站级主控制层以及现地控制单元层。

    厂站级主控层设备包括两套双冗余、热备用的操作员工作站(兼主机)、一套工程师工作站、 一套通讯工作站、一套语音报警装置、一套打印机服务器、二台打印机、一套GPS时钟同步系统及UPS电源等设备。

    现地控制层采用现地控制单元与专用功能装置既相互配合又相互独立的设计原则，以提高系统的可靠性和整体性。

    LCU主机与外部独立装置以通讯方式进行数据交换，每套LCU均是一套完整的计算机控制系统，与系统联网时，作为监控系统的一部分，实现系统指定的功能。

    2、监控系统网络结构
    高砂电厂监控系统的厂站主控级与单元控制级采用100MB交换式以太网络总线连接，构成高可靠性的局域网络结构，通讯介质为光缆，具有较高传输速率和良好的抗电磁干扰能力。在新中控室、计算机房内采用屏蔽双绞线介质，有一台 Cisco Catalyst 2924 交换机，构成100MB(10/100MB 自适应)网络。Cisco 2924交换机提供3.2Gbps的交换网，提供24路双绞线交换式以太网口，连接电厂主控级的各个计算机，另外还提供二块4路光端口模块,通过多膜光缆分别与各个现地控制单元LCU构成100 MB交换式以太网。

    3、系统特点
    （1）采用开放系统结构和成熟、可靠、标准化的硬件、软件与网络结构，各计算机均采用开放的汉化操作系统UNIX或Window NT,网络软件为TCP/IP，图形符合X/Window。
    （2）主要关键设备选用国际着名品牌产品。
    （3）主要设备直接接入网络，可获得高速通讯能力和资源共享能力，PLC直接联以太网，可靠性高。
    （4）具有丰富的开发工具软件和通讯规约，系统维护扩充和联网通讯非常方便。
    （5）为确保可靠性，系统重要设备采用冗余技术。
    （6）系统功能分布，该系统网络上的每一个设备都有自己特定的功能，某个设备故障仅影响局部功能。
    （7）所有计算机在失电停机时，存储器无数据丢失，电源恢复时能自动重启。
    （8）操作员站与工程师工作站设备型号一致，系统维护方便，备件互换性良好。

    4、系统功能
    该系统的实施实现了高砂电厂少人值守的目标，H9000是一套完整的实时控制系统，配备了完整的系统监控功能：
    （1） 数据采集与处理。
    （2） 综合计算。
    （3） 安全运行监视及事件报警。
    （4） 人机联系。
    （5） 控制与调节。
    （6） 生产统计记录。
    （7） 运行日志与报表打印。
    （8） 运行指导，包括开停机过程监视、设备操作指导、事故处理和恢复操作指导等。
    （9） 操作票显示、编辑与打印。
    （10）系统通信。
    （11）系统自诊断与自恢复。
    （12）系统数据库。
    （13）系统时钟同步。
    （14）防误操作功能。
    （15）系统的授权管理与功能分配。
    （16）现地控制单元(LCU)。

    5、系统运行情况及评价
    高砂电厂计算机监控系统的改造，自2001年11月中旬系统设备到货并开始安装，2002年1月开始现场调试，2002年1月底主控制级设备投入运行， 2002年2月中旬#2机组LCU及公用LCU首先投入运行，随后#4、#3、#1机LCU也相继投运。运行多年来，H9000计算机监控系统能够迅速、准确、有效地完成对本电厂被控对象的安全监视和控制，实现了数据采集与处理，实时控制和调节，安全运行监视，屏幕显示，数据通信，系统诊断等功能，为公司设备的安全稳定运行奠定了良好基础。

    在系统这么多年的运行中，我们也发现了一些问题：

①机组LCU与上位机运行中通讯中断，原因有的是通讯光缆中断引起，有的是LCU的UPS装置输出电源消失造成的，对照查明的原因进行相应处理后已正常。

②上位机A、B主备用操作站偶有不定期自动切换发生，切换后，上位机监测数据全部显示“0”，几秒钟后恢复，该问题已反馈到厂家，原因仍在进一步分析中。

③监控系统改造后投运初期，由于一些控制程序没有考虑周全，造成几起设备运行中异常动作事件。

    6、结束语

    H9000计算机监控系统在高砂电厂投入运行后，形成一个完整的开放网络型分层分布的实时闭环过程控制系统，在新中控室就能独立完成对电厂的闭环自动控制功能。该系统的投运，使高砂电厂的自动化程度全面提高，运行稳定，处理速度快，调节控制灵活方便，各项功能完善可靠，运行维护方便，实现了少人值守的目标，大大提高了电厂的安全运行水平，改善了员工的工作环境，提高了公司的经济和社会效益。

参考文献：

［1］ 王德宽，等，H9000分布开放式水电厂计算机监控系统（J），水利水电技术，1996（5）.
［2］ 苑庆山， H9000计算机监控系统在西沟水电站的应用，黑龙江水利科技，2009（1）.