■概述
　　
　　近年來隨著我國經(jīng)濟發(fā)展的突飛猛進,電力供需矛盾日益突出，峰谷差越來越大，為此抽水蓄能電站的建設(shè)被越來越重視。*，電力的生產(chǎn)和消費是同步完成的，當(dāng)用電量少時，電力負(fù)荷處于低谷，發(fā)電廠發(fā)出的電大于用戶需要，電力系統(tǒng)有剩余電能，當(dāng)用電高峰時，電廠發(fā)出的電又無法滿足用戶的需要，抽水蓄能電廠可利用水庫的蓄水，在高峰時發(fā)電，為電網(wǎng)輸送電能，在低谷時從下庫抽水送往上庫，從而吸收多余的電能，起到削峰填谷，平衡峰谷電量差的作用。
　　
　　以安徽響洪甸蓄能電站為例，電站裝有2臺55MW可逆式水輪發(fā)電機組，總裝機110MW。在用電低谷時2臺機組可以同時實現(xiàn)抽水，以消耗電網(wǎng)剩余能量，在用電高峰時，兩臺機組同時發(fā)電，以供給電網(wǎng)能量。這樣兩臺55MW機組，實際可以為電網(wǎng)提供220MW的調(diào)峰電量，為電網(wǎng)的調(diào)峰能力提供物質(zhì)手段。同時由于水電廠的啟動迅速，一般從靜止到啟動完成帶上滿負(fù)荷時間為3～5分鐘，因為抽水蓄能電站還承擔(dān)著在電網(wǎng)故障的緊急情況下為電網(wǎng)提供啟動電源，因而抽水蓄能電站對于電網(wǎng)的穩(wěn)定、安全的運行有著越來越大的作用。抽水蓄能電站的安全可靠運行直接關(guān)系到整個電網(wǎng)的可靠運行。
　　
　　抽水蓄能電站一般處于偏僻的山區(qū)，利用當(dāng)?shù)氐匦螚l件來建設(shè)上庫和下庫，抽水蓄能電站一般采用少人值守方式，僅有少數(shù)維護人員負(fù)責(zé)設(shè)備安全巡視。日常的電站啟動和運行均依賴于全廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的操作實現(xiàn)。全廠的計算機監(jiān)控系統(tǒng)本身的穩(wěn)定性和可靠性決定了整個蓄能電站的運行穩(wěn)定和可靠性。
　　
　　響洪甸抽水蓄能電站原有的計算機監(jiān)控系統(tǒng)是由其它廠家提供的基于GE9030PLC平臺的一套監(jiān)控系統(tǒng)。PLC模塊類型較單一（只有常規(guī)的AI,DI,DO等模塊），故對于溫度量及電氣量均需要裝設(shè)變送器和設(shè)備（如溫度巡儀等），增加了二次設(shè)備及接線，計算機監(jiān)控系統(tǒng)與這些設(shè)備的接口增多造成了整個監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性下降。PLC的組態(tài)修改及維護均需到當(dāng)?shù)剡M行，而整個監(jiān)控系統(tǒng)分別布置在地下廠房到升壓站控制室的全廠區(qū)間內(nèi)，因而維護及調(diào)試十分不便。由PLC構(gòu)成的整個系統(tǒng)實際上是一個個獨立的單元子系統(tǒng)，各單元子系統(tǒng)間無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)及信息的共享及交換，因而對于抽水蓄能機組的某些工況（需要在幾個LCU間進行信息交換）的實現(xiàn)十分困難。
　　
　　■系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　
　　響洪甸蓄能電廠的業(yè)主經(jīng)過仔細(xì)考察和反復(fù)論證，決定采用新華分布式計算機系統(tǒng)XDPS-400改造原有的監(jiān)控系統(tǒng)。響洪甸蓄能電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)配置如下圖所示。　　整個系統(tǒng)采用分層（分為廠級控制系統(tǒng)和現(xiàn)地控制層）、分布式（各LCU采用就地布置）結(jié)構(gòu),以冗余以太光纖自愈環(huán)網(wǎng)為核心分別連接2套機組LCU，開關(guān)站LCU公用系統(tǒng)LCU以及廠級控制部分。監(jiān)控對象覆蓋2臺可逆式水輪發(fā)電機組及輔機系統(tǒng)，開關(guān)站220KV線路開關(guān)主變等設(shè)備以及公用系統(tǒng)（滲漏泵，檢修泵，廠用電系統(tǒng)等），涉及整個蓄能電站的各部分子系統(tǒng)。
　　
　　每套LCU以分布式處理單元DPU為核心，DPU對下采用以太網(wǎng)方式與XDPS系列卡件通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換，同時利用DPU內(nèi)置符合IED1131-1的組態(tài)器根據(jù)控制對象的不同實現(xiàn)控制策略和邏輯處理功能。DPU對上通過冗余以太網(wǎng)與廠級系統(tǒng)及其它LCU的DPU實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和交換，同時通過以太網(wǎng)維護工程師可以實現(xiàn)對DPU遠(yuǎn)程組態(tài)和組態(tài)邏輯在線調(diào)試和修改，極大的方便了系統(tǒng)的調(diào)試，DPU除具有上述功能外，還具有內(nèi)置規(guī)約庫，可方便的與各種設(shè)備通訊，在此次工程中與直流屏數(shù)據(jù)的采集就是通過DPU內(nèi)置的規(guī)約庫，采用通訊方式實現(xiàn)的。
　　
　　新華XDPS-400系統(tǒng)卡件類型豐富，除常規(guī)的AI,AO,DI,DO卡件，還根據(jù)電氣監(jiān)控的特點開發(fā)。有交流采樣卡、同期卡、備自投卡、溫度采集卡等。因而在此次改造過程機組定子電壓，電流及升壓站的電氣量采集通過將CT,PT二次信號直接接到交流采樣卡，不用電量變送器，大大簡化了系統(tǒng)的接線；同時所有的溫度信號直接接到XDPS-400的溫度采集卡，舍棄了原有溫度巡檢儀，不僅簡化了系統(tǒng)接線，而且由于減少了中間環(huán)節(jié)，提高了整個系統(tǒng)的可靠性和實時響應(yīng)性。
　　
　　廠級控制系統(tǒng)布置在集控室和工程師維護機房，在集控室布置有2臺雙屏操作員站，實現(xiàn)對全廠各系統(tǒng)的監(jiān)控和操作。在LCU上有遠(yuǎn)方/就地切換開關(guān)，實現(xiàn)LCU就地操作和廠級系統(tǒng)操作之間的權(quán)限閉鎖。在工程維護機房布置有歷史站實現(xiàn)，歷史數(shù)據(jù)采集和報表生成功能；工程師工作站負(fù)責(zé)完成整個計算機監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)維護和組態(tài)；通信工作站實現(xiàn)與中調(diào)之間的信息交換。同時廠級系統(tǒng)交換機上預(yù)留了遠(yuǎn)程工作站的接口，一旦響洪甸蓄能電站的光纜鋪設(shè)到位，便可接入遠(yuǎn)程工作站，實現(xiàn)在合肥遠(yuǎn)程操作響洪甸蓄能電站機組的啟停。
　　
　　■系統(tǒng)實現(xiàn)功能
　　
　　改造后的響蓄電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)是一個集測量、控制、通訊和管理等功能為一體的計算機監(jiān)控系統(tǒng)。它具備有以下功能：
　　
　　1數(shù)據(jù)采集功能
　　
　　監(jiān)控系統(tǒng)采集電流、電壓、頻率、雙向有功功率、無功功率等電氣運行參數(shù)，采集油、氣、水系統(tǒng)流量、水位、導(dǎo)葉開度等模擬量；
　　
　　采集開關(guān)輸入和輸出量；
　　
　　采集各種脈沖量、數(shù)字量。脈沖量主要指有功及無功電度量、機組過水流量、冷卻水流量等。數(shù)字量信號指水位等輸入量。
　　
　　2數(shù)據(jù)處理功能
　　
　　監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理功能主要是：
　　
　　將所采集的實時數(shù)據(jù)、狀態(tài)信息等量首*行合理性、有效性等判別，屏蔽無效信息，然后對有效數(shù)據(jù)分類及進行各種規(guī)定計算，形成各種曲線、統(tǒng)計報表、生成各種系統(tǒng)畫面、輸出顯示畫面、事故報警等。
　　
　?、俳y(tǒng)計及計算：
　　
　　統(tǒng)計和計算的主要內(nèi)容有：溫度量特征值統(tǒng)計計算、電站運行安全實時監(jiān)視統(tǒng)計。
　　
　　參數(shù)越限報警記錄統(tǒng)計、事故順序記錄統(tǒng)計、故障狀態(tài)變化顯示記錄統(tǒng)計、趨勢分析、設(shè)備運行記錄及生產(chǎn)管理統(tǒng)計、電廠發(fā)電運行記錄統(tǒng)計、主要電氣設(shè)備動作及運行記錄、操作記錄、定值變更記錄、事故及故障統(tǒng)計記錄、參數(shù)越、復(fù)限統(tǒng)計記錄、電量累加、損耗累加、廠用電率累加、效率計算等。
　　
　?、跀?shù)據(jù)輸出
　　
　　根據(jù)統(tǒng)計和計算的結(jié)果生成各類菜單、電氣接線圖顯示值、機組及輔機設(shè)備的狀態(tài)模擬圖值、各類棒圖、各類曲線圖、各類運行報表、操作及事故處理指導(dǎo)、系統(tǒng)操作指南等。
　　
　?、鄞蛴」δ?br />　　
　　操作人員可通過鼠標(biāo)或鍵盤選擇或召喚各種打印功能，進行報表打印、各類事故報警打印和事故追憶打印、畫面的拷貝等。
　　
　?、軋缶?br />　　
　　監(jiān)控系統(tǒng)具有完善的報警功能。根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果，對運行設(shè)備出現(xiàn)的異常和事故即時報警，并可實現(xiàn)對操作順序和事故的追憶。也能對監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備本身的故障、自檢錯誤等進行報警。
　　
　　3數(shù)據(jù)通信
　　
　?、倥c上級調(diào)度的通信
　　
　　滿足上級調(diào)度自動化系統(tǒng)對電廠的四遙功能。將電廠的有關(guān)數(shù)據(jù)和信息送往調(diào)度，同時接收上級調(diào)度下達的各種命令。
　　
　?、诒O(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部電站級與現(xiàn)地控制單元計算機之間的數(shù)據(jù)通信。
　　
　　計算機之間的主要通信內(nèi)容有：數(shù)據(jù)采集、傳送操作控制命令及通信診斷。其要求是速度快、數(shù)據(jù)處理能力強、安全可靠性高。
　　
　?、叟c其它計算機系統(tǒng)的通信。
　　
　　與廠外其它系統(tǒng)（機組狀態(tài)檢修、水電數(shù)字仿真中心、MIS等）的通信；與廠區(qū)其它系統(tǒng)（泄洪閘門、進水口閘門等）可進行通信。
　　
　　4自動控制與調(diào)節(jié)功能
　　
　　響蓄電站監(jiān)控系統(tǒng)可通過操作員工作站對廠內(nèi)兩臺電動發(fā)電機組、廠內(nèi)公用系統(tǒng)、220kV升壓站設(shè)備及SFC機組啟動裝置進行遠(yuǎn)方和現(xiàn)地監(jiān)控。實現(xiàn)遙控、遙調(diào)，滿足無人值班，少人值守的監(jiān)控要求。
　　
　　響蓄電站控制分為電站級和現(xiàn)地控制單元級兩級，可以互相進行切換。監(jiān)控主機設(shè)在中控室，電站運行操作分為中控室操作和現(xiàn)地操作。運行時各級操作地點之間設(shè)置了閉鎖，任何時候，只有一級作為有效操作地點，有效操作地點可以在兩級操作地點之間切換，現(xiàn)地操作優(yōu)先權(quán)zui高。
　　
　　監(jiān)控系統(tǒng)可通過操作員工作站上的圖形界面、歷史記錄、報警、趨勢圖等對控制與調(diào)節(jié)過程進行實時監(jiān)視。
　　
　　可對整個監(jiān)控系統(tǒng)進行自診斷。自診斷可診斷到卡件級，I/O卡件可診斷到各輸入、輸出通道。
　　
　　響蓄電站監(jiān)控系統(tǒng)能根據(jù)電站當(dāng)前的運行情況和遠(yuǎn)方或當(dāng)?shù)氐目刂泼睢㈩A(yù)定的步驟，對電站設(shè)備進行諸如斷路器、隔離開關(guān)及接地刀閘的分、合操作，設(shè)備的開、停、啟、閉操作，有功功率，無功功率調(diào)節(jié)以及對電動發(fā)電機組的二十多種工況進行順序控制等。
　　
　　■投運效果
　　
　　響蓄電站監(jiān)控系統(tǒng)從2004年5月15日開始投運，投運以來系統(tǒng)運行安全、穩(wěn)定；軟件平臺功能豐富，使用維護方便；運行操作、畫面調(diào)用縮放自如、簡便靈活；報警可聲、光、報表同時推出，及時、方便、效果良好；操作可適應(yīng)各種不同的運行方式，靈活、對象準(zhǔn)確；發(fā)電工況、水泵工況啟動自如；各種停機方式安全、可靠。
　　
　　實際運行經(jīng)驗證明:XDPS-400作為一套在火電領(lǐng)域有著大量應(yīng)用業(yè)績的國產(chǎn)DCS系統(tǒng),其可靠的硬件平臺、豐富的I/O類型、強大的網(wǎng)絡(luò)通訊能力和數(shù)據(jù)處理能力、豐富靈活的軟件工具，完夠滿足水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的需要,提高水電站自動化的水平，為進一步提高水電站的管理水平提供物理基礎(chǔ)。