【摘要】趙山渡引水渠于2010年新增建設(shè)了渠系曹村閘站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，經(jīng)過十多年的連續(xù)運(yùn)行后，目前該監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性較低，維護(hù)以及操作難度大。本文就該工程計(jì)算機(jī)集控系統(tǒng)的現(xiàn)狀及改造做簡(jiǎn)要分析。

【關(guān)鍵詞】趙山渡引水渠；計(jì)算機(jī)集控系統(tǒng)；現(xiàn)狀；改造

趙山渡引水工程是國(guó)家重點(diǎn)工程，以供水、灌溉為主，并兼顧發(fā)電的綜合水利工程。輸水渠系由總干渠、北干渠、南干渠、溫州分渠和瑞北分渠等組成，總長(zhǎng)62.85km。輸水渠系向溫州、瑞安、平陽等市縣城鎮(zhèn)居民生活農(nóng)業(yè)供水，年供水總量7.3億m3，設(shè)計(jì)引水流量36m3/s，加大引水流量39m3/s。目前，渠系已經(jīng)建成集控中心一個(gè)，位于浙江省溫州市，負(fù)責(zé)整個(gè)渠系調(diào)度管理。渠系由14個(gè)閘站構(gòu)成，分別是進(jìn)水口、林宅、馬路坑、梅底、井頭、桐溪、灣前、硯下、蓋竹、山根、陳岙、泛浦、曹村、西岙。趙山渡引水工程渠系肩負(fù)著溫州市近500萬人飲水的重任，是溫州市安全供水的生命線，截止2015年5月底，趙山渡引水工程累計(jì)供水量43億噸，其中城鎮(zhèn)供水為27億噸，生態(tài)用水為15億噸，灌溉用水為1億噸，為整個(gè)溫州市經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展提供了可靠的水資源保障。

一、趙山渡引水渠系計(jì)算機(jī)集控系統(tǒng)技術(shù)及現(xiàn)狀

趙山渡引水渠渠系現(xiàn)有計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用長(zhǎng)江水利勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)劃研究院自行開發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)，上位機(jī)主要選用SUN公司的Blade2000工作站，UNIX系統(tǒng)，Java開發(fā)語言；下位機(jī)主要采用施耐德Modicon Momentum PLC。下位機(jī)各LCU通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，連接至西門子OTN系統(tǒng)，組成光纖環(huán)網(wǎng)，最終于趙山渡電廠分控中心，通過電力2M通訊網(wǎng)絡(luò)連接到溫州中控室，屬于00年代早期計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的水平。系統(tǒng)主要由主控級(jí)、現(xiàn)地控制級(jí)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成，主控級(jí)的監(jiān)控功能靠1套工作站作為主控級(jí)主機(jī)，采用高分辨率的64位圖形工作站，完成對(duì)所有數(shù)據(jù)的采集與處理，通過對(duì)全廠設(shè)備進(jìn)行控制調(diào)整及運(yùn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)人機(jī)接口、機(jī)組安全分析、數(shù)據(jù)庫(kù)報(bào)表、操作、運(yùn)行指示、通信管理、時(shí)間同步及電壓控制等功能。目前監(jiān)控系統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)在一些中小型水電站得到了廣泛的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)遙控、遙測(cè)、遙調(diào)及遙信功能，極大的提高了水電站的安全系數(shù)及各項(xiàng)數(shù)據(jù)的可靠性。但是在經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)十幾年運(yùn)行之后，整個(gè)集控系統(tǒng)也不可避免的出現(xiàn)了種種問題，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

自動(dòng)化元件經(jīng)多年運(yùn)行后，精度和隱定性降低，故障率高，主要表現(xiàn)在：誤報(bào)警嚴(yán)重，與下位機(jī)經(jīng)常發(fā)生通信中斷，1號(hào)機(jī)組出現(xiàn)不明原因掉負(fù)荷，開、停機(jī)失敗等操作人員在設(shè)備失準(zhǔn)或故障后將無法了解現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況。比如引水管理處中控室的運(yùn)行人員操作現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)，未安裝工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，只能通過現(xiàn)地自動(dòng)化儀表采集的信息了解供水狀況，一旦監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)化原件出現(xiàn)問題，操作人員在設(shè)備失準(zhǔn)或出現(xiàn)故障后將無法了解現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況，不能精確調(diào)度，從而造成水資源損失，甚至造成安全事故。

機(jī)組LCU采用的工控機(jī)及PLC主要的產(chǎn)品都是10年以前的，無法支持配置較高的硬件設(shè)備在該系統(tǒng)中工作，相應(yīng)的也就限制了系統(tǒng)功能的拓展、完善和升級(jí)，導(dǎo)致很多功能都存在很大的局限性，使一些現(xiàn)代化的一些新技術(shù)新功能無法真正、順利實(shí)現(xiàn)，比如遠(yuǎn)程維護(hù)、專家系統(tǒng)、工業(yè)電視和閘門聯(lián)動(dòng)等。

引水工程各閘室現(xiàn)用監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)施工比較雜亂，人機(jī)功效差。設(shè)備規(guī)格以及接線都不統(tǒng)一，部分線路接法不符合現(xiàn)在的安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備維護(hù)難度很大。

該系統(tǒng)自投運(yùn)至今已十五年，大部分主要元件設(shè)備工作年限已到，進(jìn)入了故障高發(fā)期，近年來經(jīng)常出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，其有的元件已被淘汰停產(chǎn)，一旦損壞很難更換，嚴(yán)重影響甚至威脅系統(tǒng)的正常運(yùn)行，再加上計(jì)算機(jī)產(chǎn)品的更新?lián)Q代較快以及兼容性等方面的原因，備品備件購(gòu)置困難并且價(jià)格較高，使得設(shè)備維護(hù)與維修成本大大增加，而且故障檢修恢復(fù)期延長(zhǎng)。

二、集控系統(tǒng)技術(shù)的改造

水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是利用數(shù)字電子計(jì)算機(jī)對(duì)水電站的電能生產(chǎn)過程進(jìn)行的一種控制。為了提高水電站的自動(dòng)化水平、供電質(zhì)量，安全運(yùn)行水平以及勞動(dòng)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益，使控制過程更合理、更靈活、更及時(shí)。因此，趙山渡計(jì)算機(jī)集控傳統(tǒng)的改造已勢(shì)在必行，具體改造方案如下：

集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)按“無人值班”（少人值守）的原則設(shè)計(jì)，在遠(yuǎn)方控制時(shí)可由集控中心對(duì)各閘站進(jìn)行遠(yuǎn)方實(shí)時(shí)控制、安全監(jiān)視及調(diào)度管理，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)具有多種調(diào)控方式，以滿足渠系運(yùn)行的需要。為了保證控制和調(diào)節(jié)的正確、可靠，操作步驟按“選擇-返校-執(zhí)行”的方式進(jìn)行。系統(tǒng)采用分布式體系結(jié)構(gòu)和開放式系統(tǒng)環(huán)境?？紤]到引水管理處實(shí)際情況，在集控中心和分中心內(nèi)均應(yīng)布置冗余主機(jī)，磁盤陣列，操作員站，工程師培訓(xùn)工作站，通訊服務(wù)器，ON-CALL服務(wù)器，GPS裝置及對(duì)時(shí)，打印機(jī)及電力專用冗余UPS電源2套等設(shè)備。

建立完善的系統(tǒng)自檢、診斷與自恢復(fù)功能。本部分功能包括主機(jī)自檢、軟件任務(wù)超時(shí)處理及通道故障檢測(cè)。當(dāng)工作主機(jī)故障（包括內(nèi)存、磁盤、I/O及CPU等的故障和軟件任務(wù)執(zhí)行異常等）時(shí)能將控制權(quán)自動(dòng)切換到備用主機(jī)。軟件超時(shí)還能實(shí)現(xiàn)部分功能軟件的故障自啟動(dòng)功能。通道檢測(cè)包括對(duì)網(wǎng)絡(luò)、通信通道、I/O過程通道在線自動(dòng)檢測(cè)，檢測(cè)的內(nèi)容有通道數(shù)據(jù)有效性合理性判斷、故障點(diǎn)自動(dòng)查找及故障自動(dòng)報(bào)警等功能。監(jiān)控系統(tǒng)具有遠(yuǎn)方在線診斷的功能。本集控系統(tǒng)可在遠(yuǎn)方通過電話撥號(hào)方式連通遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)與中控室的監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)行在線診斷。

完善閘門集控系統(tǒng)，建立閘門聯(lián)動(dòng)功能：閘門集控系統(tǒng)可對(duì)各現(xiàn)地閘站24孔閘門啟閉機(jī)進(jìn)行可靠聯(lián)動(dòng)控制，將采集的數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確上送，并能根據(jù)上級(jí)調(diào)度指令，借助于人機(jī)接口設(shè)備，可在控制員工作站屏幕顯示圖形上查詢閘站的實(shí)時(shí)生產(chǎn)過程的狀況或征詢操作指導(dǎo)意見，并可通過屏幕圖形上的軟功能鍵對(duì)閘站的運(yùn)行過程發(fā)出控制命令完成閘門的提升控制、下降控制、目標(biāo)開度控制、停止控制、流量控制及閘門成組控制。

建立操作員工作站。操作員工作站作為運(yùn)行人員監(jiān)視和控制閘門運(yùn)行的主要手段，與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的交互操作通過操作員工作站的顯示器、漢字打印機(jī)、鍵盤或跟蹤球等來實(shí)現(xiàn)。操作員工作站并可設(shè)置和修改各項(xiàng)給定值和限值。交互產(chǎn)生或修改用于實(shí)時(shí)顯示的圖形文件及相應(yīng)圖形庫(kù)，符號(hào)庫(kù)和漢字編輯。

在改造過程中，要加強(qiáng)對(duì)質(zhì)量的控制和檢驗(yàn)，遵循安全及環(huán)境保證措施，加強(qiáng)治安管理、固體廢棄物及噪聲排放的控制，保證整個(gè)改造工程的安全順利的進(jìn)行，使趙山渡引水渠更好的服務(wù)于人類。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙山渡水力發(fā)電廠電氣設(shè)備系統(tǒng)改造方案 作者：劉昊

[2]計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在變電站集控中心的應(yīng)用 作者：張國(guó)淼 王朕偉 張茂芬 黑龍江電力