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摘 要 八盘峡水电站计算机监控系统是利用计算机对水电厂的生产过程进行自动监测和控制。主要任务包括计算、数据收集、数据处理、显示、报警、记录和数据通讯等。本文重点介绍了计算机监控测温报警系统的功能和实现方式。
关键词 测温报警；功能；实现
中图分类号TP39 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2014）123-0203-02
1电站概况
八盘峡水电站是黄河干流上的径流式中型电站，位于甘肃省兰州市西固区，距兰州市中心52km。该电站于1969年10月正式开工，1975年8月1日第一台机组并网发电，1980年2月24日5台机组全部投入运行，1997年扩建安装了6号机组，现装机6台，总装机容量为22万千瓦。2008年开始对全站监控系统进行改造，2011年全部完工。主要改造设备包括监控机房、网络设备、6台机组LCU、公用LCU、开关站LCU等，实现了全站自动化设备的集中监视控制功能，采用全分布开放式计算机监控系统，网络形式为100Mbps双星型冗余以太网络。
2 监控系统简介
2.1监控系统的主要功能
八盘峡水电站监控系统采用全分布开放式计算机监控系统，网络形式为100Mbps双星型冗余以太网络，系统设2台主计算机共用1套磁盘阵列设备，负责对整个电站的运行管理，AGC、AVC计算和处理，数据库管理，综合计算，事故故障信号的分析处理。采用双机冗余系统工作方式，任何一台计算机故障，系统仍可正常运行。还配备了操作员工作站、工程师工作站、生产信息服务器、数据库/发布工作站、通讯服务器、语音报警服务器等设备。实现了全站设备运行监视、报表查询、历史记录、曲线分析、经济运行等功能，提高了电厂设备的安全可靠性。
2.2现地控制层结构
现地控制单元LCU共8套：系统共配有6套机组现地控制单元LCU，1套公用现地控制单元，1套开关站现地控制单元。LCU主要完成对各生产对象的数据采集及监控功能，其设计能保证当它与上位机系统脱离后仍能在当地实现对有关设备的监视和控制功能。当其与主机恢复联系后又能自动地服从上位机系统的控制和管理，其硬件配置如下：
LCU的I/O设计容量：
LCU单元 机组LCU（1F～6F） 开关站LCU 公用LCU（点数预估）
状变量输入（DI） 160 128 160
SOE量输入（SOE） 32 128 32
模拟量输入（AI） 32 32 32
温度量（RTD） 64 / /
数字量输出 （DO） 96 96 96
3测温报警系统
八盘峡水电站测温系统是由Pt100测温传感器连接至现地LCU柜RTD模块，再由RTD模件将测温探头电阻值转换为数字量送至监控系统数据库，来实现越线报警。下面主要以机组轴承温度报警功能的实现为例介绍测温报警系统。
3.1轴承温度数据采集
机组各部温度采集工作主要由Pt100铂热电阻温度传感器完成，它的阻值跟温度的变化成正比，当Pt100温度为0℃时它的阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。温度的采集范围可以在-200℃～+200℃，使用通用传感器接口芯片，只需要一个对温度不敏感的参考电阻，把Pt100接上UTI的电路，可以通过MCU得到Pt100和参考电阻的比例，从而得到阻值和温度。
机组轴承瓦温测量以推力瓦测温为例，在设计时推力12块瓦共装设4个测温探头对称分布，当一个探头测量温度超过上限值或上上线值时报警启动，但不作用于停机流程，当两个探头测量温度超过上上限时报警启动并作用于事故停机流程。所有用于机组瓦温的测量信号由Pt100温度传感器完成，以电阻值的形式直接接入监控LCU柜PLC RTD模件，经过CPU处理后实现数字化监视和控制功能，用于测量报警和机组水机保护。以下是机组推力瓦测温探头接引分部，如图1：
图1 推力瓦温探头布置图
3.2轴承温度报警的实现
3.2.1轴承温度升高报警过程
监控系统定时巡测采集全厂机组和开关站的电气量和非电气量，采集数据的周期应在0.5S～2S范围内。通常包括机组的有功、无功、定转子电压、电流、铁芯及绕组温度、热冷风温度推力轴瓦及各导轴承瓦温油温、导叶开度、轮叶角度、开关站母线电压电流等模拟量。
1）水轮机的轴瓦温通过Pt100以电阻形式接入监控RTD模件采集处理，转换为二进制数字量送入计算机监控系统，最后传输到中心计算机在操作员工作站上实现监视功能。当轴承温度升高达到报警温度时上位机就会发出报警信号，提示运行人员以便及时处理。水轮机轴承温度报警流程如下：
2）运行值班人员平时可以通过监控系统的大屏幕彩色监视器对各机组轴承温度以及其他机械、电气设备温度进行监视，所有数据均记入历史数据库以便统计查询。
3）监控系统将对水轮机轴承温度量进行越限监视，当轴承温度超过允许的上、下限时，屏幕显示报警、打印报警，显示出参数名称、越限值和越限时间等内容。当参数恢复正常值时，作复归通知。并且同步的记录下温度及相关参数的变化过程，以助于分析温度出现异常变化的原因。
4）与此同时监控系统进行趋势记录，可提供在机组启动过程中发电机和水轮机轴承的温度变化时间趋势监视，以及发电机在运行过程中推力轴承瓦温温差监视，机组振动、摆度增大发展趋势监视等。在趋势显示画面上以曲线形式显示趋势数据，趋势变化速率超过限值时发出报警信号，包括越限报警、梯度越限报警、自动显示、记录和打印等。及时发现故障征兆，提高机组运行安全性。
3.2.2实现温度报警和水机保护功能的计算机程序
此功能由以下C语言代码实现：（以推力瓦温报警为例） TL_BJI：=0；
TL_BJGI：=0；
FOR wd3：=0 TO 3 DO
IF 650<%IW86[wd3] AND %IW86[wd3]<5000 THEN
TL_BJI：=TL_BJI+1；
END_IF；
IF 700<=%IW86[wd3] AND %IW86[wd3]<5000 THEN
TL_BJGI：=TL_BJGI+1；
END_IF；
END_FOR；
FOR wd4：=0 TO 3 DO
IF 650<%IW89[wd4] AND %IW89[wd4]<5000 THEN
TL_BJI：=TL_BJI+1；
END_IF；
IF 700<=%IW89[wd4] AND %IW89[wd4]<5000 THEN
TL_BJGI：=TL_BJGI+1；
END_IF；
END_FOR；
IF TL_BJI>=1 THEN
TL_BJ：=1；
else TL_BJ：=0；
END_IF；
IF TL_BJGI>=1 THEN
TL_BJG：=1；
else TL_BJG：=0；（* 推力温度报警*）
END_IF；
这段程序主要是对瓦温越限值停机进行了逻辑判断，两块瓦温均超过温度保护跳闸值时才会开出，将上述C语言程序的动作结果在施耐德PLC控制程序中的综合状态量子程序STAT中进行综合计算，经过1秒延时启动停机流程。如图2：
图2 STAT中的瓦温过高综合量开出
4 结论
八盘峡水电站监控系统提高了本电站的自动化水平和安全可靠性，减轻了运行人员的负担。实际运行证明监控测温报警系统设计合理，能够准确的报送机组各点温度情况，在温度变化较频繁的时候还可通过温度曲线记录查找规律，便于机组对运行情况的掌握和分析。
参考文献
[1]商国才.电力系统自动化.天津大学出版社，1999，6.
[2]水力发电厂计算机监控系统设计规定.DL/T5065-1996.
[3]韩祯祥.电力系统自动监视与控制.水利电力出版社，1989.
关键词 测温报警；功能；实现
中图分类号TP39 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2014）123-0203-02
1电站概况
八盘峡水电站是黄河干流上的径流式中型电站，位于甘肃省兰州市西固区，距兰州市中心52km。该电站于1969年10月正式开工，1975年8月1日第一台机组并网发电，1980年2月24日5台机组全部投入运行，1997年扩建安装了6号机组，现装机6台，总装机容量为22万千瓦。2008年开始对全站监控系统进行改造，2011年全部完工。主要改造设备包括监控机房、网络设备、6台机组LCU、公用LCU、开关站LCU等，实现了全站自动化设备的集中监视控制功能，采用全分布开放式计算机监控系统，网络形式为100Mbps双星型冗余以太网络。
2 监控系统简介
2.1监控系统的主要功能
八盘峡水电站监控系统采用全分布开放式计算机监控系统，网络形式为100Mbps双星型冗余以太网络，系统设2台主计算机共用1套磁盘阵列设备，负责对整个电站的运行管理，AGC、AVC计算和处理，数据库管理，综合计算，事故故障信号的分析处理。采用双机冗余系统工作方式，任何一台计算机故障，系统仍可正常运行。还配备了操作员工作站、工程师工作站、生产信息服务器、数据库/发布工作站、通讯服务器、语音报警服务器等设备。实现了全站设备运行监视、报表查询、历史记录、曲线分析、经济运行等功能，提高了电厂设备的安全可靠性。
2.2现地控制层结构
现地控制单元LCU共8套：系统共配有6套机组现地控制单元LCU，1套公用现地控制单元，1套开关站现地控制单元。LCU主要完成对各生产对象的数据采集及监控功能，其设计能保证当它与上位机系统脱离后仍能在当地实现对有关设备的监视和控制功能。当其与主机恢复联系后又能自动地服从上位机系统的控制和管理，其硬件配置如下：
LCU的I/O设计容量：
LCU单元 机组LCU（1F～6F） 开关站LCU 公用LCU（点数预估）
状变量输入（DI） 160 128 160
SOE量输入（SOE） 32 128 32
模拟量输入（AI） 32 32 32
温度量（RTD） 64 / /
数字量输出 （DO） 96 96 96
3测温报警系统
八盘峡水电站测温系统是由Pt100测温传感器连接至现地LCU柜RTD模块，再由RTD模件将测温探头电阻值转换为数字量送至监控系统数据库，来实现越线报警。下面主要以机组轴承温度报警功能的实现为例介绍测温报警系统。
3.1轴承温度数据采集
机组各部温度采集工作主要由Pt100铂热电阻温度传感器完成，它的阻值跟温度的变化成正比，当Pt100温度为0℃时它的阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。温度的采集范围可以在-200℃～+200℃，使用通用传感器接口芯片，只需要一个对温度不敏感的参考电阻，把Pt100接上UTI的电路，可以通过MCU得到Pt100和参考电阻的比例，从而得到阻值和温度。
机组轴承瓦温测量以推力瓦测温为例，在设计时推力12块瓦共装设4个测温探头对称分布，当一个探头测量温度超过上限值或上上线值时报警启动，但不作用于停机流程，当两个探头测量温度超过上上限时报警启动并作用于事故停机流程。所有用于机组瓦温的测量信号由Pt100温度传感器完成，以电阻值的形式直接接入监控LCU柜PLC RTD模件，经过CPU处理后实现数字化监视和控制功能，用于测量报警和机组水机保护。以下是机组推力瓦测温探头接引分部，如图1：
图1 推力瓦温探头布置图
3.2轴承温度报警的实现
3.2.1轴承温度升高报警过程
监控系统定时巡测采集全厂机组和开关站的电气量和非电气量，采集数据的周期应在0.5S～2S范围内。通常包括机组的有功、无功、定转子电压、电流、铁芯及绕组温度、热冷风温度推力轴瓦及各导轴承瓦温油温、导叶开度、轮叶角度、开关站母线电压电流等模拟量。
1）水轮机的轴瓦温通过Pt100以电阻形式接入监控RTD模件采集处理，转换为二进制数字量送入计算机监控系统，最后传输到中心计算机在操作员工作站上实现监视功能。当轴承温度升高达到报警温度时上位机就会发出报警信号，提示运行人员以便及时处理。水轮机轴承温度报警流程如下：
2）运行值班人员平时可以通过监控系统的大屏幕彩色监视器对各机组轴承温度以及其他机械、电气设备温度进行监视，所有数据均记入历史数据库以便统计查询。
3）监控系统将对水轮机轴承温度量进行越限监视，当轴承温度超过允许的上、下限时，屏幕显示报警、打印报警，显示出参数名称、越限值和越限时间等内容。当参数恢复正常值时，作复归通知。并且同步的记录下温度及相关参数的变化过程，以助于分析温度出现异常变化的原因。
4）与此同时监控系统进行趋势记录，可提供在机组启动过程中发电机和水轮机轴承的温度变化时间趋势监视，以及发电机在运行过程中推力轴承瓦温温差监视，机组振动、摆度增大发展趋势监视等。在趋势显示画面上以曲线形式显示趋势数据，趋势变化速率超过限值时发出报警信号，包括越限报警、梯度越限报警、自动显示、记录和打印等。及时发现故障征兆，提高机组运行安全性。
3.2.2实现温度报警和水机保护功能的计算机程序
此功能由以下C语言代码实现：（以推力瓦温报警为例） TL_BJI：=0；
TL_BJGI：=0；
FOR wd3：=0 TO 3 DO
IF 650<%IW86[wd3] AND %IW86[wd3]<5000 THEN
TL_BJI：=TL_BJI+1；
END_IF；
IF 700<=%IW86[wd3] AND %IW86[wd3]<5000 THEN
TL_BJGI：=TL_BJGI+1；
END_IF；
END_FOR；
FOR wd4：=0 TO 3 DO
IF 650<%IW89[wd4] AND %IW89[wd4]<5000 THEN
TL_BJI：=TL_BJI+1；
END_IF；
IF 700<=%IW89[wd4] AND %IW89[wd4]<5000 THEN
TL_BJGI：=TL_BJGI+1；
END_IF；
END_FOR；
IF TL_BJI>=1 THEN
TL_BJ：=1；
else TL_BJ：=0；
END_IF；
IF TL_BJGI>=1 THEN
TL_BJG：=1；
else TL_BJG：=0；（* 推力温度报警*）
END_IF；
这段程序主要是对瓦温越限值停机进行了逻辑判断，两块瓦温均超过温度保护跳闸值时才会开出，将上述C语言程序的动作结果在施耐德PLC控制程序中的综合状态量子程序STAT中进行综合计算，经过1秒延时启动停机流程。如图2：
图2 STAT中的瓦温过高综合量开出
4 结论
八盘峡水电站监控系统提高了本电站的自动化水平和安全可靠性，减轻了运行人员的负担。实际运行证明监控测温报警系统设计合理，能够准确的报送机组各点温度情况，在温度变化较频繁的时候还可通过温度曲线记录查找规律，便于机组对运行情况的掌握和分析。
参考文献
[1]商国才.电力系统自动化.天津大学出版社，1999，6.
[2]水力发电厂计算机监控系统设计规定.DL/T5065-1996.
[3]韩祯祥.电力系统自动监视与控制.水利电力出版社，1989.