龍灘水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)結構及特點

龍灘水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)結構及特點孔德寧1段中平1李鎮(zhèn)江1溫柳2（1：龍灘水力發(fā)電廠廣西區(qū)天峨縣5473002：南京南瑞自控控制公司江蘇省南京市210003）【摘要】本文詳細闡述了龍灘水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設計原則、結構、功能和軟硬件特點。隨著計算機技術和網(wǎng)絡技術的快速的發(fā)展，面向水電廠自動化的計算機監(jiān)控系統(tǒng)也在迅速的發(fā)展，考慮到龍灘水電站設備控制的復雜程度以及龐大的系統(tǒng)規(guī)模，從電站可靠運行出發(fā)，系統(tǒng)采用了先進的、可靠的、有成功經驗的水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)，并根據(jù)龍灘水電站的要求和特點，采用了當前比較先進的設備和技術，使其成為既具有國際先進水平，又能充分滿足電站各方面實用化要求的成熟可靠的監(jiān)控系統(tǒng)?！娟P健詞】龍灘水電站監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)結構系統(tǒng)特點0概述龍灘水電站位于廣西天峨縣境內，是紅水河上游大型骨干電廠。電站設計總裝機容量6300MW，安裝9臺單機容量700MW的混流式水輪發(fā)電機組。由于單機容量大，運行方式復雜，對控制系統(tǒng)的可靠性、實時性要求很高，電站通過5回500千伏的電壓等級線路接入電力系統(tǒng)，在南方電網(wǎng)中，主要承擔著發(fā)電、調壓、調峰、調頻等任務。承擔全廠9臺機組、500kV開關站、公用系統(tǒng)等全廠設備實時監(jiān)視和控制重任的計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用了與電站其他部分同步設計、同步投運的方式進行，保證了從電站首臺機組發(fā)電起就將整個電站的實時運行納入計算機監(jiān)控系統(tǒng)的自動控制之中。龍灘電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)2005年8月開始招標，2006年1月簽訂合同，2006年10月運抵龍灘現(xiàn)場進行安裝調試，預定在2007年3月與第一臺機同步投產。設計原則龍灘電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)選用南瑞公司提供的監(jiān)控系統(tǒng)，按“無人值班（少人值守）”原則進行設計和配置，系統(tǒng)結構采用全開放、分布式模塊化冗余結構，整個系統(tǒng)以“分層管理、集中控制”為原則組成主站級和現(xiàn)地控制單元級兩部分，系統(tǒng)配置和設備選型符合計算機技術迅速發(fā)展的特點，充分利用計算機領域的先進技術。監(jiān)控系統(tǒng)的軟硬件均采用模塊化結構，使之有良好的擴充性，便于實現(xiàn)系統(tǒng)功能、軟件及硬件設備的擴充，更好地完成運行管理智能化。同時系統(tǒng)還具有高度的安全性和可靠性、實時性和實用性，符合控制系統(tǒng)危險分擔原則。龍灘計算機監(jiān)控系統(tǒng)技術性能達到國際先進的技術水平。系統(tǒng)結構電站主站級和現(xiàn)地控制單元級通過100Mbp工業(yè)雙光纖高速以太環(huán)網(wǎng)（符合802.3標準）相連，其良好的令牌協(xié)議（TOKENBUS），使得各上位機系統(tǒng)與現(xiàn)地控制層PLC以對等的方式進行通訊。系統(tǒng)各部分均由二層通訊網(wǎng)絡構成，層次清晰，運行穩(wěn)定，易于擴充及維護，通過不同的軟/硬件體系結構與功能結合，一起完成全廠眾多復雜的實時監(jiān)控功能。系統(tǒng)結構如圖1。圖1龍灘計算機監(jiān)控系統(tǒng)結構圖現(xiàn)地控制單元級現(xiàn)地控制單元主要完成對被監(jiān)控設備的數(shù)據(jù)采集、順序控制流程、邏輯控制流程以及與系統(tǒng)中其它裝置的數(shù)據(jù)交換和狀態(tài)采集。由于龍灘水電站在電網(wǎng)中的重要性，所以該系統(tǒng)中的機組、開關站、廠用、公用設備等現(xiàn)地控制單元CPU采用法國Schneider公司最高端Unity67160熱備冗余CPU。Unity67160與I/O模件之間采用典型的MODICON內部OVERBUS總線方式連接；遠程I/O采用RIO(1.544Mbps)方式，使用RG-6U同軸電纜作為通訊介質。對機組進水口閘門的控制，由于遠程I/O機柜距離較遠，且考慮重要性、安全性，從而配置了光纖中繼器（490NRD95400），通過光纖介質進行通訊;與觸摸屏（施耐德XBTG6330）、交采裝置（ALSTOM百超）之間采用MB+(MODBUSPLUS1Mbps)網(wǎng)絡通訊;調速、勵磁等系統(tǒng)通過MB（MODBUS9600bps）網(wǎng)與之通訊。主站級電站主站級系統(tǒng)由四個主要部分組成。從監(jiān)控系統(tǒng)的安全性、可靠性出發(fā)，操作員工作站和歷史、實時數(shù)據(jù)服務器均設計為雙機冗余熱備工作方式，任何一臺計算機故障，不會影響系統(tǒng)的正常運行，在主用機發(fā)生故障時，備用機迅速接管其工作，可以不中斷任務且無擾動地成為主用機運行，保證系統(tǒng)高可用性。同時服務器節(jié)點的狀態(tài)即時反映出來，極大的方便了運行和維護人員的監(jiān)視和處理。操作員工作站OperationStation操作員工作站系指實現(xiàn)運行人員與電站監(jiān)控系統(tǒng)人機接口的工作站，功能包括圖形顯示、定值設定及變更工作方式等。運行值班人員通過雙屏彩色液晶顯示器可以對電廠的生產、設備運行做實時監(jiān)視，取得所需的各種信息。電廠所有的操作控制都可以通過鼠標及鍵盤實現(xiàn)。操作員工作站配置聲卡和語音軟件，用于當被監(jiān)控對象發(fā)生事故或故障時，發(fā)出語音報警提醒運行人員。從系統(tǒng)的安全性考慮，操作員站主機放監(jiān)控機房，鍵盤、鼠標、顯示器放中控室，中間通過KVM（鍵盤、鼠標、視頻）延長設備相連。本系統(tǒng)中共包括4套OP(OperationStation)，其硬件平臺為：CPU主頻1.28GHz的UltraSPARCIIIi型64位SUNUNIX 工作站（SunBlade2500）、內存4GB，采用SUNSolaris9.0操作系統(tǒng)以及NC2000系列應用軟件。輔助工作站AssistantStation輔助工作站包括ES工程師工作站、培訓工作站。它們主要供電站維護和運行操作人員實現(xiàn)對系統(tǒng)進行修改系統(tǒng)參數(shù)、修改定值，增加和修改數(shù)據(jù)庫、畫面和報表的工作站以及運行人員的離線培訓，與操作員工作站配置完全相同。應用工作站ApplicationStation應用工作站包括報表及電話語音報警工作站、廠內通訊工作站、調度通訊工作站、歷史查詢工作站和Web工作站。它們主要完成報表的生成及打印、語音報警、電話查詢、事故自動尋呼（ON-CALL）、移動短信息群發(fā)功能；負責和廠內自成體系的系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通訊，完成與大壩閘門控制系統(tǒng)、廠內通風空調控制系統(tǒng)、機組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、繼電保護管理信息系統(tǒng)等系統(tǒng)的通訊功能；實現(xiàn)NC2000系統(tǒng)過程控制畫面、歷史數(shù)據(jù)（信號、報表、事件）查詢；負責和南方電網(wǎng)調度系統(tǒng)和廣西省調系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通訊；完成歷史數(shù)據(jù)的備份和數(shù)據(jù)光盤刻錄功能以及在保證監(jiān)控系統(tǒng)安全的前提下，用于與電站MIS系統(tǒng)連接。被授權對象可通過INTERNET瀏覽電站設備運行、參數(shù)測量值、參數(shù)基準值、機組性能參數(shù)計算值、各參數(shù)的耗差值等實時信息，并對各類主要生產歷史數(shù)據(jù)進行分析處理，為安全生產、經營提供可靠的決策依據(jù)。應用工作站所有硬件均為：配置Intel?Xeon?3.0GHzCPU（800MHz前端總線，含EM64T技術）的HP工作站、內存4G，電話語音報警工作站和歷史查詢工作站采用Windows2000操作系統(tǒng)，廠內通訊工作站、調度通訊工作站和Web工作站采用Lniux操作系統(tǒng)以及NC2000系列應用軟件。數(shù)據(jù)服務器DataServer數(shù)據(jù)服務器系統(tǒng)是龍灘水電站上位機系統(tǒng)的核心部分，包括實時數(shù)據(jù)服務器（main1、main2）和歷史數(shù)據(jù)服務器集群（his1、his2）。實時數(shù)據(jù)服務器主要實現(xiàn)龍灘水電站實時數(shù)據(jù)采集、實時數(shù)據(jù)庫管理、綜合計算、高級功能AGC/AVC計算和處理、事故故障信號的分析處理，以及NC2000系統(tǒng)的管理功能。歷史數(shù)據(jù)服務器集群主要實現(xiàn)電站控制的信息管理、歷史數(shù)據(jù)以及歷史事件的顯示、存儲和歸檔。歷史數(shù)據(jù)服務器管理整個監(jiān)控系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)，提供監(jiān)控系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)和曲線查詢的服務。數(shù)據(jù)服務器系統(tǒng)除了各包括2套SunV440服務器外，歷史數(shù)據(jù)服務器集群還包括一套SUNSPARCstorage?3510光纖磁盤陣列、并裝有一套Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其中2套服務器與1套磁盤陣列通過RAID5卡及光纜連接。軟件系統(tǒng)在CLUSTER方式下運行，冗余磁盤陣列配置成RAID0+1+5方式，監(jiān)控系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)存放在磁盤陣列中，以保證系統(tǒng)具有較高的可靠性和數(shù)據(jù)的完整性。其硬件平臺為：雙CPU主頻1.28GHz的UltraSPARCIIIi型64位SUNUNIX服務器、內存4GB，采用SUNSolaris9.0操作系統(tǒng)以及NC2000系列應用軟件。GPS衛(wèi)星時鐘同步系統(tǒng)（雙機熱備）、調度通訊工作站（雙機熱備）、網(wǎng)絡安全隔離裝置均采用南瑞集團開發(fā)的SZ-SW、SJ-18、SysKeeper-2000系列產品，路由器采用CISCO公司的CISCO2651，大屏幕采用德國Barco公司的大屏幕控制系統(tǒng)及投影顯示器。系統(tǒng)特點由于龍灘水電站的地理位置和在電力系統(tǒng)中的重要性，為確保電站的安全運行和可靠管理，系統(tǒng)在設計時考慮了采用最新的技術和先進可靠的設備。符合IEEE和ISO開放系統(tǒng)國際標準的UNIX/Linux/Windows操作系統(tǒng)。按照開放的接口、服務和支持格式規(guī)范而實現(xiàn)的系統(tǒng)，使應用系統(tǒng)能以最少修改，實現(xiàn)在不同系統(tǒng)中的移植；能同本地的或遠程系統(tǒng)中的應用實現(xiàn)互操作；能以方便用戶遷移的方式實現(xiàn)用戶的交互。開放系統(tǒng)的采用將最大限度地保護用戶的投資?，F(xiàn)地控制單元采用分布式設計，能保證當現(xiàn)地控制單元與主站級系統(tǒng)脫離后仍然能在當?shù)貙崿F(xiàn)對有關設備的監(jiān)視和控制功能，當與主站級恢復聯(lián)系后又能自動地服從主站級系統(tǒng)的控制和管理。SchneiderUnityQuantum高端模件的應用龍灘水電站選用的Unity模件全部支持帶電熱插拔功能，并且其突出的模塊故障自檢功能，使模塊的故障瞬間反應在上位機系統(tǒng)，大大方便了電站檢修、維護和運行人員。采用字長32位、主頻266MHz、2MRAM的67160CPU，所有數(shù)據(jù)的傳輸均在一個掃描周期中完成。每個獨立單元均配置了兩套完全相同的PLC主站（ 67160CPU、CPS21400電源模件、雙NOE77101以太網(wǎng)模件、CRP93200遠程處理器模件）。具備熱備（HBSY）功能的67160CPU通過專用的MTRJ（62.5/125）熱備光纖連接，主控制器和備用控制器實時通信，對整個系統(tǒng)的運行狀況進行監(jiān)控，如果主控制器故障，備用控制器會在一個掃描周期內代替主控制器起控制作用。同時，在每個掃描周期后主控制器都要對備用控制器進行更新。因此無論何時、處理何種任務、進行何種運算，主控制器的故障均不會影響電站機組的穩(wěn)定運行。同時，熱備處理程序的應用使得HBSY狀態(tài)在上位機系統(tǒng)中一覽無余，可以隨時隨地觀察它的狀態(tài)，為故障的早期發(fā)現(xiàn)和早期處理，提供強有力的基礎保障。程序存儲卡（TSXMFPP002M）的應用使得軟件的修改能離線進行，極大地提高了由于誤動軟件引起的不必要的系統(tǒng)事故和故障，為維護人員增加了一道天然的安全屏障，同時也防止了系統(tǒng)停電，鋰電池失壓后軟件的丟失。監(jiān)控系統(tǒng)遠程站采集的數(shù)據(jù)以冗余RIO的方式通過CRA93200（遠程適配器）模件和RG-6U同軸電纜介質與主站CRP93200（遠程處理器）相連，均采用雙電源累加冗余配置（CPS22400、CPS21400）。所有的I/O模件全部采用SchneiderUnityQuantum系列模件，如：140DDI3530032點開關量輸入模件、140DDO3530032點開關量輸出模件、140ACI0300016點模擬量輸入模件、140ERT8541032點中斷量輸入模塊、140ACO130008點模量數(shù)出模件、140ARI030108點溫度量（RTD）采集模件等。獨立的測溫系統(tǒng)溫度量的采集必須保證采集精度、刷新速率、抗干擾、完善的保護邏輯等指標。傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)溫度量相對較少，因此采集、邏輯處理和計算與機組順序控制流程、邏輯控制流程、上下位機的數(shù)據(jù)交換和狀態(tài)采集均在同一PLC中完成。由于龍灘水電站機組設備控制復雜，因此順控流程和采集處理相對繁瑣（軟件離線編輯完畢后近8M），同時監(jiān)視和控制的設備太多，測點近1734點（不包括通訊和計算點的數(shù)量），這樣的結果表明龍灘機組PLC在最繁忙情況下的負載率很高，實踐證明CPU的負載率過高，容易造成CPU掃描速度的降低（無法滿足數(shù)據(jù)實時性能的要求），甚至死機。龍灘水電站采用了獨立的測溫系統(tǒng)PLC，使得機組640點溫度量的采集在一秒內完成刷新，實時性大大加強。溫度量處理程序的分離，降低了最繁忙情況下主PLC的負載率，獨立的運算使得程序的處理更加完善、復雜，采集精度的準確性（〈=1%）和溫度量梯度報警的應用使保護邏輯更趨于合理。獨立的測溫系統(tǒng)PLC和主PLC沒有任何關聯(lián)，在主PLC退出的情況下溫度數(shù)據(jù)采集不會受到任何影響，可將溫度量的保護信號送至水機事故停機PLC和上位機系統(tǒng)，更好的提高機組運行的安全性和系統(tǒng)的可靠程度。開出重漏保護裝置（DOP）的應用隨著自動控制技術的發(fā)展和自動化水平的提高，PLC或是其他的控制器已越來越多的應用在包括水電站在內的各個領域中，因開出模件的損壞而引起誤輸出造成被控對象嚴重毀壞的例子在現(xiàn)實中是存在的。如何防止開出模件的誤輸出，這不僅是PLC廠家的事情，也是計算機監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制單元生產廠家必須考慮和解決的課題。為此龍灘水電站在吸取有關電力事故教訓的基礎上，通過充分的調查和研究，采用了由南瑞集團開發(fā)的擁有自足知識產權的開出重漏保護裝置。它由信號檢測部分、邏輯比較判斷部分和繼電器輸出閉鎖部分再加上為此開發(fā)的PLC控制程序組成。如圖2，在每一個開出模塊中用一個開出點和相應繼電器做開出保護投退功能用，該繼電器（XJ5）的常閉節(jié)點做為開出保護的旁路節(jié)點。同時開出點本身進入開出重漏選判斷回路。當有流程執(zhí)行時，保護投退繼電器不動作，開出保護通過盤路被閉鎖，允許多個開出點同時動作。流程結束，保護投退繼電器動作，此時開出保護旁路斷開，開出保護無重選、漏選信號，開出保護電源回路導通，順控使能斷開。此時保護功能投入，其他任何開出點動作，包括順控使能動作，開出保護均判斷重選，開出繼電器無法動作。此時只有一種情況下模件可能導致誤出口動作，即其他開出點誤動作而開出保護投退開出點誤復歸，而這種狀態(tài)的開出模件誤動概率幾乎為0。同時，PLC程序在沒有流程執(zhí)行時運行人員可通過上位機實時監(jiān)視開出重選、漏選信號，任意時刻發(fā)生重選或漏選信號均表示開出回路有不正常，應閉鎖流程執(zhí)行，同時提醒運行人員檢查開出模件，這樣在很大的程度上杜絕了因監(jiān)控模件故障和誤動而引起的系統(tǒng)故障和事故，保證了電站的安全運行和生產，也為全廠事故和故障的檢查指導提供了可靠的依據(jù)。電站主站SUN和HP高端計算機的運用龍灘水電站是一個具有重要地位的大型水電站，對監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性和實時性要求高。根據(jù)“設計原則”的要求，系統(tǒng)服務器要求采用冗余的服務器以及光纖磁盤陣列，操作員工作站、工程師工作站、培訓工作站等要求采用高性能、多任務型的計算機。為了便于系統(tǒng)管理和維護及備件的通用性，所有服務器、磁盤陣列、主要功能工作站選擇同廠家同型號的產品，即使任何一臺操作員工作站損壞或故障退出系統(tǒng)時，由于可互換性的存在，只需改動部分參數(shù)設置，即可投入運行，不會影響到安全的可靠運行，同時備品備件的通用性也降低了電站本身的維護成本。所以龍灘水電站選擇了在我國電力系統(tǒng)和許多大型電廠以及其它領域得到廣泛應用、有強大技術支持的、目前被業(yè)界認可的具有成熟可靠和完善性能的Sun公司和Hp公司的產品。Sun公司作為開放系統(tǒng)的主要供應商，Sun公司單機RAS(Reliability－可靠性，Availability－可用性，Serviceability－可服務性)技術處于業(yè)屆領先的地位。在此基礎上，為了滿足用戶對極其重要的商業(yè)應用的要求，Sun公司還提供用戶具有更高性能和可靠性的集群技術。ClusterHAServer(群集機高可用性服務器)是Sun公司提供的高可用性解決方案。Hp公司是全球范圍內提出保護Linux客戶的主要廠家，使得客戶能放心的在HP平臺上使用Linux軟件。它擁有完整的支持Linux的產品線、并在LinuxStandardBase（標準基礎）方面處于領先地位。電源系統(tǒng)優(yōu)良的電源系統(tǒng)，是監(jiān)控系統(tǒng)能否安全可靠運行的前提和保證。因此龍灘水電站在考慮選擇哪個廠家的UPS、采用哪種冗余備用的工作方式時非常重視，對生產廠家的產品的可靠性和技術水平進行了充分的考察。按照UPS的容量為總容量的125％的要求，通過采用公式：nΣPi≤Pi=1估算出帶計算機負載時可承受的最大負荷后，采用了擁有性能優(yōu)越的SPWM逆變器、交流輸入范圍寬、適應性和抗沖擊能力強、尤其適合中國電網(wǎng)環(huán)境的OYAMA公司生產的FR-UK/B3130并聯(lián)冗余UPS。（并機系統(tǒng)的框圖和工作模式如圖3）圖3并機系統(tǒng)的框圖和工作模式冗余備用即通常所說的主備冗余方式，它分為并聯(lián)冗余和串聯(lián)冗余。并聯(lián)冗余方式，采用無主從均流控制技術，實現(xiàn)任意N臺并聯(lián)擴容或N+1冗余并聯(lián)，數(shù)字化均流控制，自適應能力強，比傳統(tǒng)并聯(lián)可靠、冗余度更高，現(xiàn)場安裝、調試簡便；可以任意在線投入或退出并聯(lián)單元，實現(xiàn)并聯(lián)系統(tǒng)的在線熱維護，同時并聯(lián)方式下的UPS抗負載浪涌的能力比采用串聯(lián)方式的UPS強。串聯(lián)冗余方式，由于采用了設定主從機方式，即2臺主機中始終只有1臺工作，另外一臺出于待機狀態(tài)，即100%負荷始終由2臺主機中的一臺承擔。這樣，無論是在擴容方面，還是抗浪涌方面都沒有并聯(lián)方式好。采用并聯(lián)冗余方式的UPS在工作時，2臺30KVA的UPS平時各自帶50%的負荷，這樣整個電源系統(tǒng)的總容量可以擴展到60KVA，為瞬間大負荷容量的產生提供了保證。而且，在將來容量的擴充時，只要直接并接增加的UPS即可，各個UPS將自動分配負荷。當其中1臺主機出現(xiàn)故障時，另一臺主機自動帶100%負荷，當故障主機恢復運行后，兩臺主機自動平均分配負荷。如果2臺主機均出現(xiàn)故障，所有負載將自動切換到旁路運行。所有的切換無擾動，電壓輸出波型連續(xù)。每套UPS采用1路交流220V和1路直流220V電源輸入，輸出交流220V穩(wěn)定電源。同時，UPS將所有的狀態(tài)、故障信息以無源接點的方式送給監(jiān)控系統(tǒng)，使運行和維護人員不必到設備現(xiàn)場，就可即時掌握系統(tǒng)運行情況。系統(tǒng)網(wǎng)絡網(wǎng)絡上接入的每一設備都具有自己特定的功能，實現(xiàn)功能的分布。保證了網(wǎng)絡上的節(jié)點設備中任一部分故障或不工作，均不影響系統(tǒng)其它功能部分的運行。網(wǎng)絡節(jié)點設備資源相對獨立又可為其它節(jié)點共享，為今后功能擴充提供了較大的方便。如圖4所示，網(wǎng)絡設備中心交換機采用專業(yè)的德國Hirschmann最新產品三層千兆主干工業(yè)交換機PowerMICE4128-5，現(xiàn)地采用100MRS2-FX/FX交換機，保證廠級服務器和現(xiàn)地PLC工作的較大數(shù)據(jù)流和通訊速度（單臺設備時延〈10毫秒）。上位機設備與4臺千兆級中心交換機中的RJ-45口相連，在現(xiàn)地各LCU中均配有2臺RS2小型交換機，此交換機中的光口以級聯(lián)方式與主干網(wǎng)交換機的光口相連共同組成雙光纖冗余以太環(huán)網(wǎng)，采用這種方式不僅實現(xiàn)了功能分配，而且無論哪一臺機組檢修，無論同時檢修幾臺機組，都不會影響到整個網(wǎng)絡的通訊。其靈活的模塊化結構、安全的硬圖4網(wǎng)絡拓撲圖件平臺、先進的安全特性、工業(yè)級的冗余電源、無風扇低功耗的設計加上寬廣的耐溫范圍，使得龍灘監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡安全性得到了最大程度的提高。獨特的HIPER-Ring（超級冗余環(huán)）技術，使網(wǎng)絡故障后能夠在毫秒級（〈500毫秒）實現(xiàn)重新設置與恢復。在網(wǎng)絡管理方面，支持SNMP網(wǎng)管、SNMPTRAP、TGMPSnooping，并支持故障自診斷功能，可將交換機狀態(tài)信息和硬件故障直接傳送到中央控制室，并且Hirschmann交換機熱插拔技術的應用，可在不影響機組安全運行中解決硬件故障，大大減少了因網(wǎng)絡系統(tǒng)故障而引起的系統(tǒng)非計劃停用。優(yōu)質多模光導纖維介質在整個網(wǎng)絡系統(tǒng)的應用，使得抗干擾能力大大加強，對于龍灘水電站各單元系統(tǒng)不是完全按照物理位置順序投運的情況我們也采取了“一次敷設、逐步接入”等特殊的處理，最終可使網(wǎng)絡運行、數(shù)據(jù)傳輸更加趨于安全可靠?？刂栖浖垶┍O(jiān)控系統(tǒng)上位機系統(tǒng)采用南瑞集團NC2000系統(tǒng)，現(xiàn)地控制單元采用施耐德Unity67160PLC專用的UnityPRO軟件。UnityPRO現(xiàn)地控制軟件施耐德Unity協(xié)同自動化平臺，是一套全新的控制系統(tǒng)解決方案。Unity設計智能、操作簡易、更快的處理速度（龍灘開關站程序編譯完達21MB，周期掃描完時間〈120ms）、更強大的處理功能，以及軟件的開放性和協(xié)同性為控制系統(tǒng)提供了一個耳目一新的設計和操作理念，集編程、調試、操作于一體。UnityPRO充分利用了Windows?XP和Windows?2000的圖形及上下文相關接口優(yōu)勢。對屏蔽空間的優(yōu)化使用、對工具和信息的直接訪問以及可定制的工作環(huán)境最大的提高了用戶友好性。類似于Windows?視窗的操作界面，最大程度上減少了編輯和維護成本。對維護人員只需進行必要的培訓，就可以方便、快捷的掌握最基本的使用方法。無論你是否了解施耐德的硬件參數(shù)和性能，但只要清楚你所要實現(xiàn)的功能和配置，即可輕松的完成硬件系統(tǒng)和網(wǎng)絡的組態(tài)。直接尋址（即每個直接地址有一個在序列中指示位置的參考值，或者是輸入地址(只讀)或者是輸出地址(讀/寫)）又為軟件的調試提供最簡單的功能支持。在同一個項目中，按照開發(fā)功能的不同，可以同時使用功能塊圖FBD、梯形圖語言LD、指令表IL、結構化文本ST、順序控制SFC編程語言（都符合IEC61131-3標準）對順序控制、邏輯控制進行軟件編譯；主任務(MAST)、快速任務(FAST)、輔助任務(AUX)、事件任務（EVT）的應用，使程序可按照掃描周期、處理速度、響應時間等要求的不同進行定制編譯，結構上顯得更加清楚明了。UnityPro擴展功能塊庫是所有類型PLC編譯軟件中最龐大的，既有用于簡單布爾運算的功能塊，也有用于字符串和數(shù)組運算的功能塊，另外還有用于控制復雜控制循環(huán)的功能塊，大大的減少了維護工程人員的開發(fā)周期和勞動強度。為了便于用戶把握各種功能塊，不同的功能塊被歸納到各個庫中，并劃分為不同的系列，供用戶在不同的實現(xiàn)功能中應用。軟件中一個標準的、內置的轉換器的應用，意味著PL7和ConceptIEE61131應用程序可以被導入到UnityPro中運行，它與所有的Quantum、Premium、Atrium硬件平臺兼容。主站級控制軟件NARI

ACCessplus――NC2000是南瑞集團開發(fā)的真正跨平臺風格的計算機監(jiān)控系統(tǒng)軟件，它在結合國內水電站綜合自動化的新要求的基礎上，總結我國水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)經驗的基礎上，充分吸收國際上計算機科學領域中的最新技術設計而成。NC2000組態(tài)軟件功能框圖如圖5所示。NC2000體系NC2000采用CLIENT/SERVER體系結構，支持不同的硬件，操作系統(tǒng)及關系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。面向對象的開發(fā)方式，涵蓋了設計和開發(fā)兩個過程。它包含多層分布式對象架構，全面支持異構平臺的特性，提供高效安全可靠的監(jiān)控內核、功能強大的組態(tài)工具、實用方便的應用界面、多種標準的接口、緊貼水電站和梯級調度應用需求的各種常規(guī)及高級功能。軟件在系統(tǒng)核心、數(shù)據(jù)庫、圖形、網(wǎng)絡、組態(tài)等方面都進行了較前沿的設計，采用填表、對話框、菜單方式提供強大的組態(tài)工具，以MDI(Multi-DocumentInterface)作用戶界面，以樹形結構實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)中輸入采集量和輸出控制量的各種參數(shù)定義，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建、修改、刪除、查詢(瀏覽)、保存、加載、返讀、打印、在線調試及在線參數(shù)修改等；豐富多彩、操作方便適用的圖形界面；支持標準ODBC，JDBC接口的歷史數(shù)據(jù)庫功能；電子表格化的報表子系統(tǒng)；可靠適用的電站及梯級調度高級應用軟件（AGC、AVC、EDC等）；智能化報警管理；Internet/Intranet上的Web瀏覽及遠程診斷；生產過程信息斷面截取和歷史回放；面向對象的智能化光字牌等特點，生成的IO數(shù)據(jù)庫供各種裝置和上位機同時使用，配置和采集量相同的單機數(shù)據(jù)庫，可采用完全復制，整體修改的特點，做到一次定義，多次使用，使電站維護人員的維護量降低到最低的水平。用戶無需對操作系統(tǒng)命令深入了解，也不需要復雜的編程技巧，不論是在UNIX系統(tǒng)上還是在Windows?系統(tǒng)上，都可通過組態(tài)界面十分方便地完成：數(shù)據(jù)庫測點定義、對象定義、現(xiàn)地控制單元的各種I/O模件定義、處理算法定義、通信端口、通信協(xié)義的定義，順序控制流程生成、檢測、加載等各種功能的應用定義以及維護，很多功能只需點擊鼠標進行選擇，既快捷方便，又避免了使用編輯程序難免產生的輸入錯誤，真正體現(xiàn)了系統(tǒng)服務的面向對象、可靠、開放、友好、可擴展和透明化。使用戶從真正意義上輕松掌握計算機監(jiān)控系統(tǒng)技術，極大地提高了運行、維護人員對監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)(或二次開發(fā))、使用和維護的便利性，大大減輕了維護工作量；使系統(tǒng)不僅滿足目前的應用需求，還可以根據(jù)將來的需求進行擴展；提高了系統(tǒng)的可用性、可維護性、可擴展性和可靠性。圖5NC2000組態(tài)軟件功能框圖順序控制功能在水電廠控制和操作時，大量使用的控制操作方式為順序控制方式。目前國內設計院或用戶提供的順序控制流程和設備操作閉鎖條件都是用流程圖的形式來表示，對順序控制來說，它是一種最為自然的語言，只要用流程圖組態(tài)出一個控制的全過程，那么相應的控制程序已完成。流程圖組態(tài)是在以往的順控流程組態(tài)工具的基礎上發(fā)展起來的，它按照IEC-1131-3標準設計，以流程圖這一圖形化方式組態(tài)、顯示和操作，并在組態(tài)時檢查語法，整個過程直觀、自然、易于接受；支持順控流程調試圖形化顯示，并支持單步、斷點、連續(xù)等執(zhí)行方式；它支持流程執(zhí)行回放功能，便于事后分析；執(zhí)行的流程支持按照大步顯示，即使再復雜的流程也可以一目了然的在畫面上顯示；對流程可以進行加鎖和解鎖；支持流程執(zhí)行異常陷阱處理。目前，國內僅有南京南瑞自動控制有限公司的組態(tài)軟件實現(xiàn)了此功能。為了滿足水電站的控制要求，NC2000提供可視化的順控流程組態(tài)工具，用直觀的、交互的方法，編制控制調節(jié)的算法。執(zhí)行程序解釋執(zhí)行，并用圖形化方式顯示流程實際執(zhí)行過程，支持在線調試，在線修改和離線仿真。主要提供畫流程的框圖：開始框、判斷框、操作框、子流程框、注解框等。實現(xiàn)順控的軟件工作狀況如圖6所示。交互式流程圖編輯器交互式流程圖編輯器流程顯示界面順控執(zhí)行順控管理順控流程庫圖6順序控制工作方式結束語龍灘水電站是我國目前第二大在建水電站，其計算機監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控對象包括了全廠所有設備，由于機組容量大、需要監(jiān)視控制的設備太多，因此它必須要求系統(tǒng)先進、可靠、安全。在各方的共同努力，系統(tǒng)在保證可靠實用、易擴充的前提下，完全按照冗余化和開放式的系統(tǒng)結構設計，整個系統(tǒng)技術先進、結構合理、功能完善，已具備了與首臺機組同步投入運行的條件，將在龍灘水電站運行中發(fā)揮巨大作用。參考文獻References：[1]、方輝欽，現(xiàn)代水電廠計算機監(jiān)控技術與試驗.北京：中國電力出版社，2004。FangH-Q,ComputermonitoringsystemtechnologyandexperimentinModernhydropowerstation.Beijing:ChinaPowerPress,2004.[2]、陳邕懷，水電站計算機控制.武漢：武漢水利電力大學，1997。ChenY-H,ComputerControlofHydropowerstation.WuHan:SchoolofWaterResourceandHydropower,1997作者簡介孔德寧男，1975年出生，工程師，龍灘水電站監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)合開發(fā)小組成員、龍灘水電站自控班班長，多年來一直從事自動控制專業(yè)的工作和學習。E-mail:powerstation77@163.com段中平男，1962年出生，高級工程師，龍灘水電站監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)合開發(fā)小組成員、龍灘水電站綜合部副主任，多年來一直從事自動控制專業(yè)的工作和學習。李鎮(zhèn)江男，1982年出生，助理工程師，龍灘水電站監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)合開發(fā)小組成員。溫柳女，1980年出生，助理工程師，南京南瑞自動控制有限公司，一直從事自動控制專業(yè)的工作和學習。AbstractTheoveralldesignprincipleandthestructureoftheComputermonitoringsysteminLong-Tanhydroelectricpowerstationaswellasthemajorfunctionandcharacteristicsofitshardwareandsoftwareareelaboratedinthethesis.Withtherapidadvancementofcomputerscienceandnetworktechnology,computermonitoringsystemforhydroelectricpowerstationisstrivingforwardatincrediblepaces.Giventhecomplexityofequipmentcontrolandthelargescaleoftheoperatingsystem,anadvanced,reliablecomputermonitoringsystemspecializinginhydropowerstationisintroducedtoensurethesound