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[摘要] 针对柳洪水电站H9000计算机监控系统的应用，介绍了设计原则、系统结构、软件功能等，并对实际运行中出现的问题进行了分析，采取了相应的解决办法或处理措施，从而提高了设备的安全运行水平。
[关键词] 柳洪水电站 计算机监控系统 H9000 问题 处理
一、工程概况
柳洪水电站位于凉山彝族自治州美姑县境内美姑河干流，是美姑河干流一库五级电站的第四级，为高水头引水式水电站，引水隧洞长10.218km，装机容量180MW，安装三台单机容量为60MW的立式混流式水轮发电机组，最大水头389.7m，设计水头358m，最小水头352.2m，发电最大引用流量57m3/s，水库具有日调节性能，厂房为地下厂房，2007年8月三台机组相继投入商业运行。
二、系统概述
柳洪水电站计算机监控系统采用北京中水科技公司研发的H9000 V4.0系统，开放式分层分布系统，全分布数据库。整个系统由上位机系统和现地控制单元(LCU)两部分组成。上位机采用H9000计算机监控系统结构，是整个电站监控设备的中枢系统，通过与现地LCU之间的实时通信，及时收集、处理各现地设备的运行数据和事件信息，再通过终端图形、功能键盘、打印机等人机接口设备实现对全站被控设备的监视控制和运行操作。现地控制单元（LCU）分机组现地LCU、公用LCU、升压站LCU和闸首LCU监控单元。现地LCU直接监控被控设备的生产过程，既可作为分布系统中的现地智能终端，又可作为独立装置单独运行。现地控制单元（LCU）由工控机、PLC可编程控制器、I/O通道及各种智能装置组成。上位机与现地控制单元（LCU）的通讯采用100MB以太网（光纤）连接，经现地LCU控制单元实时采集和预处理后送上位机，各现地LCU与辅机控制系统采用MB+通讯方式、与励磁系统采用串口通讯、其它采用现地总线通讯。本电站监控系统对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进行全面监视。
三、系统结构
柳洪水电站计算机监控系统主要硬件设备包括：一台操作员工作站（兼作系统服务器和工程师工作站）（LH0PA）；一台通信网关服务器GW（LHCW）；一套卫星同步时钟装置；一台A4幅面黑白激光打印机；三套机组现地控制单元(41～43LCU) ；一套公用设备现地控制单元(44LCU) ；一套升压站现地控制单元(45LCU)；一套闸门现地控制单元(46LCU)，具体监控系统配置图见附图1。
四、主要功能
柳洪水电站H9000计算机监控系统的主要功能包括：
1．数据采集和处理：系统采集各现地设备的实时数据，更新实时数据库，运行数据存盘，历史数据保存，对采集到的各现地控制单元的各种数据进行分析和处理。
2．运行监视和事件报警：系统监视所有开关量的状态改变；接受各现地控制单元的越限报警信号；监视机组开停机过程。
3．人机联系及操作：系统配置完善的人机联系设备，管理电站的运行，对历史数据进行检索，完成实时的监视、控制调节和参数设置等。系统具有多种调控方式，以满足水电站的运行需要。为了保证控制和调节的正确、可靠，操作步骤按“选择→确认→执行”的方式进行，并且每一步骤均有严格的软件校核、检错和安全闭锁逻辑功能。
4．自动发电控制（AGC）：系统自动发电控制在满足上级正常调度要求的前提下，使发电总功率按安全、可靠、最优、经济的原则进行分配，在保证发电满足给定总功率及其它限制条件下，使发电耗水量或弃水量最少。
5．通信和信号报警功能：系统根据要求与上级调度、水情等系统通信，通过局域网与现地控制单元等进行通信。电站所有的事故信号、预报信号、报警等均能在计算机监控系统中打印、显示、记录，发出声光报警信号并根据故障和事故的分类、级别向指定人员手机发送短信报警信号及电话拨号语音报警。
6．自诊断与自恢复：系统具备自诊断能力，在线运行时对系统内的硬件及软件进行自诊断并提示故障部位的模件编号。
7．现地控制单元：实现对各生产对象的监控，各现地控制单元的CPU完成各现地控制单元的管理，实现全开放的分布式系统的数据库分布。
五、发生的问题及分析处理
柳洪水电站从首台机组投运至今在调试和运行中发现和发生了若干问题，下面就几起典型的故障现象、原因分析和处理逐一进行阐述。
1．机组开机过程中风闸自动投入
3#机组在开机过程中风闸自动投入，致使3#机组事故停机。停机后检查机组投风闸的条件为当机组转速小于15%Ne、大于5%Ne时，就会发出投风闸的命令。风闸投退逻辑不完善，逻辑上未考虑导叶全关信号，导致机组在升速过程中风闸自动投入。后厂家人员对风闸投入条件加入了导叶全关闭锁后运行正常。
2．机组停机时出口断路器无法分闸
2008年2月27日中午，在停2#机组过程中，机组无功减至7MW左右后不能再减，导致发电机出口断路器无法跳开。就此问题，励磁厂家将励磁“负载给定电压最小值”由原来的90%Ue（Ue=13.8kV），更改为85%Ue，机组停机过程中顺利减少无功并跳开发电机出口开关。但自此以后开机并网后相继出现发电机发电态丢失，监控上位机无法控制机组的情况。同时，在机组发电过程中，也时常出现发电机发电态丢失的情况。经过核实机组监控流程，机组发电态必须满足以下条件：
1、机组转速大于95%Ne；
2、机组机端电压大于90%Ue；
3、机组不在“空转”态；
4、机组不在“空载”态；
5、机组不在“停机”态。
经在机组并网发电的过程中试验，发现当系统电压比较低（220kV以下），无功发出比较少的时候（总共约35Mvar），导致机组机端电压低于12.4kV。在此条件下，机组发电态丢失。因为在励磁系统看来只要机端电压不低于11.73kV（85%Ue），都属于正常控制范围，而监控却认为在低于12.4kV（90%Ue）后为不定态。
3．机组无法并网
2008年3月6日早上8：11开3#机无法并网。原因同上，当系统电压低于220kV时，当同期装置动作后，需要将机端电压调整到与系统电压一致，而此时系统电压低于机组90%Ue（12.4kV），励磁系统本身无法将电压调整到90%Ue（12.4kV）以下，所以无法正常并网。
事后联系省调方式处对柳洪水电站主变压器进行了调档，并将柳洪水电站三台机组监控系统并网后电压判定点设置为85%Ue，励磁系统负载电压给定最小值更改为86%Ue后，故障彻底消除。当机组发电态丢失后，若再发现是因为机端电压低于12.4kV时，可将励磁系统控制方式切至“现地”人为进行增磁，使机端电压高于12.4kV（90%Ue），使机组恢复可控。
六、结语
H9000 V4.0计算机监控系统在柳洪水电站的运用日趋成熟，为柳洪水电站实现无人值班、少人值守创造了良好条件，极大地提高了电站的安全、经济运行及综合自动化水平，在运行中暴露出来的一些问题希望对其他电厂也能起到一定的参考作用。
作者简介：
霍建中（1982-），男，山西榆次人，学士，助理工程师，主要从事水电厂运行工作。
“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”
[关键词] 柳洪水电站 计算机监控系统 H9000 问题 处理
一、工程概况
柳洪水电站位于凉山彝族自治州美姑县境内美姑河干流，是美姑河干流一库五级电站的第四级，为高水头引水式水电站，引水隧洞长10.218km，装机容量180MW，安装三台单机容量为60MW的立式混流式水轮发电机组，最大水头389.7m，设计水头358m，最小水头352.2m，发电最大引用流量57m3/s，水库具有日调节性能，厂房为地下厂房，2007年8月三台机组相继投入商业运行。
二、系统概述
柳洪水电站计算机监控系统采用北京中水科技公司研发的H9000 V4.0系统，开放式分层分布系统，全分布数据库。整个系统由上位机系统和现地控制单元(LCU)两部分组成。上位机采用H9000计算机监控系统结构，是整个电站监控设备的中枢系统，通过与现地LCU之间的实时通信，及时收集、处理各现地设备的运行数据和事件信息，再通过终端图形、功能键盘、打印机等人机接口设备实现对全站被控设备的监视控制和运行操作。现地控制单元（LCU）分机组现地LCU、公用LCU、升压站LCU和闸首LCU监控单元。现地LCU直接监控被控设备的生产过程，既可作为分布系统中的现地智能终端，又可作为独立装置单独运行。现地控制单元（LCU）由工控机、PLC可编程控制器、I/O通道及各种智能装置组成。上位机与现地控制单元（LCU）的通讯采用100MB以太网（光纤）连接，经现地LCU控制单元实时采集和预处理后送上位机，各现地LCU与辅机控制系统采用MB+通讯方式、与励磁系统采用串口通讯、其它采用现地总线通讯。本电站监控系统对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进行全面监视。
三、系统结构
柳洪水电站计算机监控系统主要硬件设备包括：一台操作员工作站（兼作系统服务器和工程师工作站）（LH0PA）；一台通信网关服务器GW（LHCW）；一套卫星同步时钟装置；一台A4幅面黑白激光打印机；三套机组现地控制单元(41～43LCU) ；一套公用设备现地控制单元(44LCU) ；一套升压站现地控制单元(45LCU)；一套闸门现地控制单元(46LCU)，具体监控系统配置图见附图1。
四、主要功能
柳洪水电站H9000计算机监控系统的主要功能包括：
1．数据采集和处理：系统采集各现地设备的实时数据，更新实时数据库，运行数据存盘，历史数据保存，对采集到的各现地控制单元的各种数据进行分析和处理。
2．运行监视和事件报警：系统监视所有开关量的状态改变；接受各现地控制单元的越限报警信号；监视机组开停机过程。
3．人机联系及操作：系统配置完善的人机联系设备，管理电站的运行，对历史数据进行检索，完成实时的监视、控制调节和参数设置等。系统具有多种调控方式，以满足水电站的运行需要。为了保证控制和调节的正确、可靠，操作步骤按“选择→确认→执行”的方式进行，并且每一步骤均有严格的软件校核、检错和安全闭锁逻辑功能。
4．自动发电控制（AGC）：系统自动发电控制在满足上级正常调度要求的前提下，使发电总功率按安全、可靠、最优、经济的原则进行分配，在保证发电满足给定总功率及其它限制条件下，使发电耗水量或弃水量最少。
5．通信和信号报警功能：系统根据要求与上级调度、水情等系统通信，通过局域网与现地控制单元等进行通信。电站所有的事故信号、预报信号、报警等均能在计算机监控系统中打印、显示、记录，发出声光报警信号并根据故障和事故的分类、级别向指定人员手机发送短信报警信号及电话拨号语音报警。
6．自诊断与自恢复：系统具备自诊断能力，在线运行时对系统内的硬件及软件进行自诊断并提示故障部位的模件编号。
7．现地控制单元：实现对各生产对象的监控，各现地控制单元的CPU完成各现地控制单元的管理，实现全开放的分布式系统的数据库分布。
五、发生的问题及分析处理
柳洪水电站从首台机组投运至今在调试和运行中发现和发生了若干问题，下面就几起典型的故障现象、原因分析和处理逐一进行阐述。
1．机组开机过程中风闸自动投入
3#机组在开机过程中风闸自动投入，致使3#机组事故停机。停机后检查机组投风闸的条件为当机组转速小于15%Ne、大于5%Ne时，就会发出投风闸的命令。风闸投退逻辑不完善，逻辑上未考虑导叶全关信号，导致机组在升速过程中风闸自动投入。后厂家人员对风闸投入条件加入了导叶全关闭锁后运行正常。
2．机组停机时出口断路器无法分闸
2008年2月27日中午，在停2#机组过程中，机组无功减至7MW左右后不能再减，导致发电机出口断路器无法跳开。就此问题，励磁厂家将励磁“负载给定电压最小值”由原来的90%Ue（Ue=13.8kV），更改为85%Ue，机组停机过程中顺利减少无功并跳开发电机出口开关。但自此以后开机并网后相继出现发电机发电态丢失，监控上位机无法控制机组的情况。同时，在机组发电过程中，也时常出现发电机发电态丢失的情况。经过核实机组监控流程，机组发电态必须满足以下条件：
1、机组转速大于95%Ne；
2、机组机端电压大于90%Ue；
3、机组不在“空转”态；
4、机组不在“空载”态；
5、机组不在“停机”态。
经在机组并网发电的过程中试验，发现当系统电压比较低（220kV以下），无功发出比较少的时候（总共约35Mvar），导致机组机端电压低于12.4kV。在此条件下，机组发电态丢失。因为在励磁系统看来只要机端电压不低于11.73kV（85%Ue），都属于正常控制范围，而监控却认为在低于12.4kV（90%Ue）后为不定态。
3．机组无法并网
2008年3月6日早上8：11开3#机无法并网。原因同上，当系统电压低于220kV时，当同期装置动作后，需要将机端电压调整到与系统电压一致，而此时系统电压低于机组90%Ue（12.4kV），励磁系统本身无法将电压调整到90%Ue（12.4kV）以下，所以无法正常并网。
事后联系省调方式处对柳洪水电站主变压器进行了调档，并将柳洪水电站三台机组监控系统并网后电压判定点设置为85%Ue，励磁系统负载电压给定最小值更改为86%Ue后，故障彻底消除。当机组发电态丢失后，若再发现是因为机端电压低于12.4kV时，可将励磁系统控制方式切至“现地”人为进行增磁，使机端电压高于12.4kV（90%Ue），使机组恢复可控。
六、结语
H9000 V4.0计算机监控系统在柳洪水电站的运用日趋成熟，为柳洪水电站实现无人值班、少人值守创造了良好条件，极大地提高了电站的安全、经济运行及综合自动化水平，在运行中暴露出来的一些问题希望对其他电厂也能起到一定的参考作用。
作者简介：
霍建中（1982-），男，山西榆次人，学士，助理工程师，主要从事水电厂运行工作。
“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”