浅述木坡电站监控系统的安装调试
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摘要：笔者在中国水电建设集团四川电力开发公司（下称“四川公司”）旗下阿坝水电开发有限公司就职期间，有幸参与了木坡水电站监控系统的前期订货及设备验收工作。该电站使用南瑞NC2000监控系统，在工作中本人形成了一些安装、调试、使用、维护中的心得体会，现着重从监控系统设计构造、系统功能、数据库及应用软件等方面进行分析。
关键词：监控系统 软硬件 数据库 流程组态 二次安防
同属四川公司旗下四川小金川流域水电开发有限公司的木坡水电站（下称“电站”）位于四川省阿坝州小金县境内的抚边河干流上，为抚边河干流自上而下的第3级电站。上游与美卧电站相连，下游与杨家湾电站相接，电站采用引水式开发，电站枢纽建筑物包括首部拦河取水枢纽、引水系统和厂区枢纽等组成。它位于小金县城上游约33km的抚边河上，采用引水式开发，电站枢纽建筑物包括首部拦河取水枢纽、引水系统和厂区枢纽等组成。电站正常蓄水位2709.00m，利用落差135m，设计引用流量43.32立方米/秒，装设3台15MW混流式水轮发电机组，水头范围为116.50～134.61m，总装机容量45MW。电站采用计算机监控系统进行监视和控制，其机组自动化配置满足南瑞NC2000监控系统接口的要求。
南瑞NC2000（基于Linux Red Hat环境）计算机监控系统。它是国电自动化研究院水利水电技术分公司在总结多年开发水电厂计算机监控系统经验的基础上，充分吸收国际上计算机科学领域中的最新技术，将面向对象的设计方法结合国内水电厂综合自动化的新要求，开发的基于分布式对象技术的具有真正跨平台功能的水电厂自动化监控系统。NC2000 秉承了南瑞EC2000监控系统的诸多优点，运行安全、可靠，具有充分的开放性和可扩展性，专门为水电厂设计的丰富功能和应用，用户界面更加友善。
NC2000系统中数据服务器一般选用高性能的UNIX服务器或UNIX工作站，采用64位UNIX操作系统。NC2000监控系统提供适用于电站监控系统应用的数据库界面，可通过人机交互式的数据库组态界面方便地为电站监控系统的各节点定义数据库，并规定数据在适当时间或事件发生时完成的操作。数据库生成程序对用户生成的数据库定义进行合法性检查，并按要求建立数据库；数据库管理程序借助通讯软件为整个系统提供数据库的服务；数据库运行程序对数据中的算术，逻辑运算进行操作，并对实时数据进行刷新。数据库生成工具提供了图形化数据定义，界面直观、使用方便。
为了满足电站的控制要求，NC2000监控系统提供相应的可视化顺控流程组态工具，用直观的、交互的方法，编制控制调节的算法。执行程序解释执行，并用图形化方式显示流程实际执行过程，支持在线调试，在线修改和离线仿真。主要提供画流程的框图：开始框、判断框、操作框、子流程框、注解框等。实现顺控的软件工作状况如下图所示。
电站监控系统采用两台HP服务器作为主机，用于运行与监控系统相关的所有驱动程序、实时数据监视、控制以及AGC/AVC等软件，完成历史数据查询、数据备份等。两台主机的节点名称分别为mpmain1和mpmain2，它们采用主机－热备用机的工作方式，当工作主机故障或停机时，热备用机可自动升为主机工作，以提高系统的可靠性。主机冗余工作时，其它节点一般只与主机交换应用数据。双机之间的数据库由专门的数据库管理程序维持数据的一致性，以保证系统的安全可靠运行。
工程师工作站（培训工作站），也采用HP PC工作站。工程师工作站用于修改定值，增加和修改画面，并可进行系统维护、软件开发工作及远程诊断等。培训工作站可用于离线设置，对运行人员进行监控仿真培训。工程师工作站和培训工作站均可作为操作员站，可实现操作员站的所有功能，节点名称分别为mpeng1。
通信工作站两套，采用HP PC工作站。用于完成与省调、地调的通信。一台NARI GPS 用于整个监控系统的卫星同步对时。两台打印机用于打印画面、报表、一览表和历史曲线等。通讯软件基于TCP/IP网络接口，它采用著名Client（客户）-Server（服务器）模式，其工作方式如下图所示。
它为个系统进程间提供了网络透明的通信服务，维权分布系统的全部资源，数据共享提供了必要的条件和有效的保证。
语音报警机，也采用HP PC工作站。主要用于现场监视时，语音信息的报警工作。
监控系统下位机设备采用六套LCU现地控制单元，实现对各个生产对象的监控。它们分别是：三套机组LCU，节点名分别为mplcu1～3；一套开关站LCU，节点名为mplcu4；一套公用LCU，节点名为mplcu5。
LCU采用SJ-500型智能分布式现地控制装置，均使用施耐德Quantum系列PLC。机组LCU配置施耐德Premium系列PLC作为紧急停机使用，并配备相应同期装置。每套LCU上的人机接口界面采用触摸屏实现对生产对象的监控。LCU可独立运行使用，操作人员可在LCU当地实现对被控对象的全部操作。它们通过网络与上位机系统通信。
监控系统的综合利用优化方面，采集电站水文、水情、气象测预报等信息，以及电站发电设备、金属结构、建筑物等的运行信息，按电站开发任务综合利用要求，进行优化调度，使电站在发电、防洪等方面发挥最大的综合利用效益。
二次安防功能方面，依据《电力二次系统安全防护规定》和《电力二次系统安全防护总体方案》等系列方案，并结合电站的实际情况，按照电力调度数据网"安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证"的基本原则，将水调系统、监控系统、OMS系统划为生产控制区，MIS系统、办公OA系统划入信息管理区，生产控制区部署综合安全日志审计系统，对各种网络设备运行日志、操作系统运行日志、数据库访问日志、业务应用系统运行日志、安全防护设备运行日志等进行集中收集、自动分析和告警处理。两区通信采取横向隔离方式，使用南瑞Syskeeper2000电力专用网络安全隔离装置实现生产控制区至信息管理区的单向访问控制功能，对边界网络数据报文进行动态检测，以及时发现网络安全事件。
根据“无人值守，少人值班”的要求，设计优秀、界面友好的计算机监控系统给电站将来的安全优质高效生产的好处不言而喻。而该电站作为小金流域开发的第一个项目，其计算机监控系能否优质投入运行对后续项目的开发也有非常重要的示范作用。检验证明良好的操控性的监控系统，不但能减轻了生产运行人员的劳动强度，还使得安生生产更上一个台阶。