1.概述

象山水電站位于黑龍江省黑河市，電站裝機容量為3×6MW，1996年設(shè)計時以計算機監(jiān)控為主，常規(guī)控制為輔，主要實現(xiàn)對機組部分的監(jiān)控，開關(guān)站以及公用輔助設(shè)備未考慮在內(nèi)，由于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能不十分完善同時由于設(shè)備都已進入老化期，設(shè)備陳舊技術(shù)落后為電站的管理和維護，以及系統(tǒng)的正常運行都帶來隱患。為保證電站的正常運行，提高電站的管理水平和經(jīng)濟效益，因此對電廠現(xiàn)行的監(jiān)控設(shè)備進行全面的技術(shù)改造。

電站新的計算機監(jiān)控系統(tǒng)按“無人值班”（少人值守）運行方式設(shè)計。采用北京中水科水電科技開發(fā)公司的H9000水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)，整個系統(tǒng)應(yīng)采用全分布開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)由電站控制中心系統(tǒng)和現(xiàn)地控制單元等組成。系統(tǒng)采用最新的計算機硬件、軟件及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，全站按全計算機監(jiān)控進行總體設(shè)計和系統(tǒng)配置，達到國內(nèi)同類型水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)先進水平，系統(tǒng)投入運行后，使全站運行管理達到無人值班（少人職守）。系統(tǒng)高度可靠，各項技術(shù)性能指標均達到部頒DL/T578-95《水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)基本技術(shù)條件》及DL/T5065-1999《水力發(fā)電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)定》的要求，選擇較高的MTBF指標，從部件、單機和系統(tǒng)多層次保證高可靠性要求。系統(tǒng)配置和設(shè)備選型應(yīng)符合計算機發(fā)展迅速的特點，硬件、軟件采用模塊化、結(jié)構(gòu)化的設(shè)計，以便于硬件設(shè)備的擴充，又可適應(yīng)功能的增加和系統(tǒng)規(guī)模的擴展。實時性好，抗干擾能力強，適應(yīng)電站的現(xiàn)場環(huán)境。人機接口功能強，操作控制簡潔、方便、靈活。在保證系統(tǒng)的實時性和可靠性等技術(shù)指標的同時，系統(tǒng)應(yīng)具有可維護性好，保證較小的MTTR指標。

2.計算機監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)配置

電站以計算機監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)。電站設(shè)備的運行監(jiān)視和控制在中控室的操作員工作站上進行，同時也可在各LCU上通過觸摸屏和開關(guān)按鈕實現(xiàn)對其所控設(shè)備運行的監(jiān)視和控制。機組單元及開關(guān)站/公用單元通過光纖網(wǎng)絡(luò)與全廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)連接并接受其監(jiān)控，同時在這些系統(tǒng)的現(xiàn)地控制柜上設(shè)有控制開關(guān)以及操作按鈕，可以實現(xiàn)設(shè)備的現(xiàn)地監(jiān)控。

系統(tǒng)包括系統(tǒng)主機兼操作員工作站、辦公樓監(jiān)視終端、通訊服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、GPS時鐘、打印機等

現(xiàn)地控制單元（LCU）包括三套機組LCU（LCU1-LCU3）、一套開關(guān)站及公用設(shè)備LCU（LCU4）、一套小機LCU（LCU5）。LCU完成對監(jiān)控對象的數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)預(yù)處理及與其它電站設(shè)備的通訊，負責向網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)信息，并自動服從調(diào)度層上位機的命令和管理。同時各LCU也具有控制、調(diào)節(jié)操作和監(jiān)視功能，配備有本地操作按鈕和指示元件，當與上位機系統(tǒng)脫機時，仍具有必要的監(jiān)視和控制功能。LCU采用PLC直接上以太網(wǎng)的方案。

現(xiàn)地控制單元包括：可編程序控制器、現(xiàn)地人機接口、同期裝置、交流采樣設(shè)備、轉(zhuǎn)速裝置及多功能電度表、嵌入式通信控制器、溫度采集設(shè)備、電源、機柜、繼電器及按鈕開關(guān)、光字等

LCU可編程序控制器完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集及設(shè)備的調(diào)節(jié)與控制（包括順控）?？刂破鞑粌H實時性指標高，還應(yīng)具有可靠性高等特點。LCU采用BITCMX9300系列PLC。該系列PLC針對水電需求，由BITC與惠朋公司（VIPAGmbH）聯(lián)合設(shè)計，在德國加工生產(chǎn)。

各LCU的PLC配置的I/O點設(shè)計點數(shù)如下：

LCU單元機組（1－3）開關(guān)站及公用小機
開關(guān)量輸入（DI+PI）12819232
開關(guān)量輸入（SOE）646432
溫度量（RTD）2488
開關(guān)量輸出（DO）12812864
模擬量輸入（AI）4～20MA16408

以機組單元為例，具體配置如下：

主（1#）機箱（BITCMX9300）
123456789101112
SOE:MX321-1BL00SOE:MX321-1BL00CPU:MX315-2AG10AI:MX331-7KF01AI:MX331-7KF01DI:MX321-1BL00DI:MX321-1BL00DI:MX321-1BL00DI:MX321-1BL00RTD:MX331-7KF01RTD:MX331-7KF01

擴展（2#）機箱（BITCMX9300）
123456789101112
DP:MX353-1AG01RTD:MX331-7KF01RTD:MX331-7KF01RTD:MX331-7KF01RTD:MX331-7KF01DO:MX322-1BL00DO:MX322-1BL00DO:MX322-1BL00DO:MX322-1BL00

CPU模塊：MX315-2AG10，含以太網(wǎng)接口；32點開關(guān)量輸入模塊：MX321-1BL00，6塊；32點開關(guān)量輸出模塊：MX322-1BL00,4塊；8點模擬量輸入模塊：MX331-7KF01，2塊；4點溫度量模塊：MX331-7KF01，6塊；MX9300的編程軟件采用SW873，該軟件支持WinPLC7（STL，F(xiàn)BD，LAD）編程。

3.系統(tǒng)特點及功能

LCU是一套完整的計算機控制系統(tǒng)。與系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)時，作為監(jiān)控系統(tǒng)的一部分，實現(xiàn)系統(tǒng)指定的功能。而當LCU與系統(tǒng)脫離時，則能獨立運行，實現(xiàn)LCU的現(xiàn)地監(jiān)控功能，并確保被控設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。LCU的基本功能如下：

PLC完成各種數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理功能。事件順序記錄功能。數(shù)據(jù)通訊與網(wǎng)絡(luò)通訊功能。運行工況的轉(zhuǎn)換，LCU可完成各類設(shè)備的運行工況轉(zhuǎn)換，如機組的運行工況轉(zhuǎn)換，斷路器的分合，設(shè)備運行方式的轉(zhuǎn)換等。LCU現(xiàn)地人機聯(lián)系功能。系統(tǒng)硬件及軟件診斷與自恢復(fù)功能。時鐘同步功能。通過硬件和軟件同步手段，實現(xiàn)系統(tǒng)時鐘同步。

機組現(xiàn)地控制單元（LCU）控制與調(diào)節(jié)功能：機組開、停機順序控制：包括單步控制和連續(xù)控制兩種順控方式；機組事故停機及緊急停機控制；機組輔助設(shè)備的控制；發(fā)電機出口斷路器的分/合操作；主變中性點接地開關(guān)的分/合操作；機組有功功率調(diào)節(jié)；機組無功功率/電壓調(diào)節(jié)；各種整定值和限值的設(shè)定；機組的自動/手動準同期并網(wǎng)操作；機組進水口閘門控制；水力機械保護功能。

公用設(shè)備/開關(guān)站現(xiàn)地控制單元（LCU）控制操作功能：開關(guān)站現(xiàn)地/遠方控制方式的切換操作；開關(guān)站各斷路器的分/合操作；開關(guān)站各隔離開關(guān)的分/合操作；開關(guān)站各接地開關(guān)的分/合操作；開關(guān)站各斷路器的自動準同期合閘操作；廠用電進線及斷路器的分/合操作；廠用電各種運行方式的確定及備用電源自動投入。

4.系統(tǒng)運行

象山電廠監(jiān)控系統(tǒng)2007年已改造完畢，H9000監(jiān)控系統(tǒng)已全部投入使用，完全達到了設(shè)計要求，各種設(shè)備目前運行穩(wěn)定可靠。