李 娜

（汉中市石门水库管理局水电站 陕西 汉中 723003）

石门水利枢纽工程是以灌溉为主结合发电的综合大（二）型工程。枢纽工程主要由砼拱坝、河床坝后电站、河东干渠及渠首电站、河西干渠及渠首电站、下游反调节池等建筑物组成。根据石门水电站增效扩容改造的要求和初设审批方案，一期改造完成后河东电站装机 2×1500kW，河西电站装机 1×630kW，二期改造完成后河床电站装机3×13000kW。

1 改造前存在的问题

1976年9 月，石门水电站第一台机组发电试运行至今，电站运行时间长达三十余年。设备老化、效率不高、自动化程度低、能耗高、技术落后，很多设备操作需要依靠运行人员现场手动机械操作。需要运行人员人数多，严重制约石门水电站的经济发展。

2 改造石门水电站综合自动化的主要设计理念

石门水电站一库三站采用扩大厂站的控制模式，三个电站自动化设备通过网络全部纳入一整套计算机监控网络中，实现数据共享和集中控制。工程计算机监控采用同一套上位机系统，各现地LCU采用双星型以太网接入上位机系统以全面实现“无人值班，少人值守”的水电站机组自动化。

3 石门水电站计算机监控系统布置概况

（1）电站采用开放式分层分布系统，全分布数据库。通过扩大厂站控制方式，让整个系统由站控级计算机和各现地控制单元（LCU）组成，机组LCU布置在电站主厂房机旁，公用及开关站LCU布置在电站继保室，站控级计算机布置河床电站中控室，站控级与现地级通过100Mbps双星型工业以太网连接。

（2）计算机监控系统能对全厂主要机电设备进行控制，对所有机电设备的运行情况全面监视，对电站生产管理、状态检修用途的数据采集、处理、归档、历史数据库的生成、网络数据拷贝，并为自动生产管理MIS系统提供数据。网络采用光纤通信介质，计算机各节点通过光缆接口连接。通过厂内通信服务器与电站火灾报警系统、电力系统安全稳定装置、电能计量计费系统之间的数据通信；通过以太网与全厂保护系统之间的数据通信；通过系统通讯服务器和远动装置与地调电力数据网进行数据通信。

（3）站控级计算机系统由数据容错服务器、操作员工作站、工程师站兼仿真培训站、系统通信服务器、厂内通信及ON-CALL服务器等构成（其中河床电站计算机监控系统上位机操作员站、工程师站、厂内通信服务器兼ON-CALL站、系统通信服务器等已于一期工程实施，二期工程根据工程实际需要对其进一步完善，对软件系统及部分硬件进行了升级，实现了一期、二期计算机监控系统的顺利对接），实现管理控制现地设备等功能，形成全站监控中心设有其监控范围内完整的实时数据和历史数据，各LCU分别设有其监控范围内完整的实时数据。

4 石门水电站设备信号采集的方式及原理概述

通过装设传感器（压力传感器，温度传感器，液位变送器等）对电站各设备（包括发电设备：蝶阀，水轮机，发电机，变压器，调速器，励磁，辅控；开关站设备：隔离开关，断路器，母线，接地刀闸；公用设备：厂用电系统，油系统，气系统，水系统，直流系统等）主要运行参数进行信号数据采集至现地LCU，就地对被控对象进行监视和控制。

（1）监控系统采集的电量包括：机组、变压器、6.3kV母线、110kV线路、厂用电电源及0.4kV母线、直流电源系统等设备的主要运行参数。

（2）监控系统采集的非电量包括：机组的主要运行参数，如温度、振动、摆度、压力、流量等；主变的主要运行参数，如温度、压力等；机组附属设备及全厂公用系统设备的主要运行参数，如压力、液位、流量等；上、下游水位。

（3）监控系统采集的开关量包括：机组的运行工况；机组进、出水口闸、阀的位置信号和工况；6kV以上电压等级断路器、隔离开关、接地开关的位置信号；0.4kV厂用电进线和联络空气断路器的位置信号；近区及厂区送电线路断路器的位置信号；交直流电源系统的运行工况；主辅机电设备的事故、故障信号；主要保护及自动装置的动作信号；火灾报警、通风空调、工业电视等系统的报警信号；监控系统的故障信号；电厂控制级数据采集；实时采集各现地控制级的各类数据；接收各调度级的的命令信息和数据；接收电厂计算机监控系统以外的其它数据信息。

监控系统通过硬布线和数据通信方式采集模拟量、开关量和脉冲量。LCU完成对监控对象的数据采集及数据预处理，负责向网络传送数据信息，并自动服从调度层上位机的命令和管理。同时各LCU也具有控制、调节操作和监视功能，配备有现地操作面板和指示元件，当与上位机系统脱机时，仍具有必要的监视和控制功能。

5 石门水电站设备信号控制处理系统的运行方式说明

（1）由设备现地采集的信号数据，其数字量或模拟量在LCU上变化至LCD屏幕。可在主控站或现地LCU对该设备进行控制和操作。LCU都配备现地/远方操作转换开关，可用它将主控站的远控功能切换到现地操作，所有操作转换开关的位置(现地还是远方)都在主控站显示。

（2）站级监控系统对全站设备进行集中控制。计算机监控系统对采集到的数据进行处理并生成实时数据库，实现对电站主要设备的工况和参数的巡回检测、记录、越限报警、复限提示和显示、打印功能。

（3）电站按“无人值班”能实现现地及远方、地方调度中心监控的原则进行总体设计和配置，按“少人值班”方式对电站进行监视和控制，实现电站的控制、测量、信号、信息管理等。正常运行时，由站控级监控系统对电站进行远方实时控制、安全监视、调度管理、统计记录等功能。所有系统调控命令都由设在河床电站的总控室发出，或按预定的负荷曲线运行，现场值守人员只进行监视和巡查，在特殊情况下才进行必要的操作。在站控级监控系统故障情况下，现地控制级能独立完成对监控对象的自动控制，并可在必要情况下切换至手动控制方式。

6 改造后石门水电站综合自动化功能解析

通过以上分析，可见综合自动化改造后，电站运行中加强了对发电机组、变压器等主要设备的安全监视，系统高度可靠，其本身的局部故障不影响现场设备的正常运行。并且实现了电站下位机系统与上位机系统、上位机系统与汉中地调之间远程数据传输的通信，提升了信息通讯传输与沟通速度，提高了数据统计的工作效率。同时提高了电站运行的的可靠性和经济效益，提高安全经济运行水平，保证供电质量。实现了电站计算机监控系统与保护装置、微机自动装置、微机励磁调节装置、微机调速器装置、火灾报警、机组辅助控制及全厂公用设备、以及其它智能电子装置之间的数据通信。

由于石门电站已建站运行30多年，现增效扩容改造是在电站原址基础上进行的机电设备改造，因为场地及资金的原因，原则上不做大量的厂房土建开挖。老电站机组及辅助设备多且因场地分布杂，所以考虑为电站各发电机组分别设置一套LCU，公用系统与开关站设备设置一套LCU，大坝设置一套远程I/O子站，该子站与公用及开关站LCU连接。LCU直接监控被监控设备的生产过程，现地对所控制及监测设备进行信号采集。既可作为分布系统中的现地终端，又可作为独立装置单独运行，在站控层及网络失效的情况下，可独立完成间隔设备的就地监控功能。

7 结语

综上所述，石门水电站在增效扩容改造后计算机监控系统简单可靠、经济实用、操作方便，可以进行远程维护。有利于石门水电站安全运营和经济效益提高，实现并达到了“无人值班，少人值守”的水电站自动化改造目标。石门水电站的综合自动化改造，因地制宜的布控方案也值得其他小水电站借鉴，也为其他即将实施或正在实施增效扩容改造工程的小水电站提供了良好的改造范本。陕西水利