关键词：调相机；计算机监控系统；DCS

1  引言

祁连换流站位于甘肃省酒泉市瓜州县境内，是祁连-韶山±800千伏特高压直流输电工程的起始站，途径甘肃、陕西、重庆、湖北、湖南5省（市），送电至湖南省韶山换流站。本地区大量的风力发电以及光伏发电所产生的电能都接入该换流站，不管是风电还是光伏受天气变化的影响都是很大的，对于换流站的稳压都是一种严峻的考验。所以为换流站加装调相机是很有必要的，补偿电网的无功，稳定系统电压。

祁连调相机位于祁连换流站的西北角，调相机共2台，单机容量为300MVar，总装机容量为600MVar。调相机位于厂房的二楼，DCS系统位于厂房的一楼，上位机位于工程师站以及换流站主控室，一号调相机和公用LCU位于1号电子间，二号调相机LCU位于2号电子间，化学水处理LCU位于化水间。

2 设计目标

按照综合自动化要求本工程为DCS监控方式，实现就地及远方对调相机的监视和控制原则进行总体设计和配置。运行初期主控室设“少人值班”（厂房无人值守，定期巡视），对调相机进行监视和控制。

3 系统结构及功能

DCS系统采用分层系统结构。整个系统由主控级计算机和现地控制单元(LCU)组成，LAN网络采用两层各自冗余的网络结构，主干层采用1000Mbps交换机星型以太网结构，控制层采用100Mbps自适应交换机星型以太网结构。

DCS系统能实时、准确、有效地完成对调相机的安全监控。其主要功能包括数据采集和处理、事件顺序记录、事故故障报警及记录、控制操作和无功调节、运行操作指导、自动电压控制(AVC)、人机接口及操作、数据通信、历史数据库、系统自诊断与冗余切换、软件开发与维护以及操作培训等。

系统结构参见图1祁连调相机计算机监控系统结构简图。

图1  祁连调相机计算机监控系统结构简图

4  祁连调相机主要系统设备

祁连调相机DCS系统分为上位机和下位机，上位机主要设备有主机、调度通讯机、厂内通讯机、工程师站、操作员站等；下位机主要是以MB90控制的就地控制单元。

4.1 主机兼历史数据服务器

系统数据库服务器型号为联想服务器X3650M5，主要完成电站实时数据采集和处理，生成历史数据库并保存在服务器中，同时向操作员站和其它工作站以及电力调度系统、远程集控中心提供实时数据服务，对电厂运行数据进行长期保存，提供对这些历史数据的查询、提取等任务。两台套数据服务器以冗余方式工作，每个CPU承担一定的数据采集、运算及记录任务。服务器安装Redhat Linux6.5操作系统。

4.2 调度通讯机

监控系统上位机设有两台远动服务器，型号为NARI SJ30-664调度通信管理机，两台并行运行，任何一台服务器故障，不会影响和调度的正常通讯。

4.3 厂内通讯机

监控系统设有两台厂内通讯机，型号为NARI SJ30-664调度通信管理机，主要负责厂内的61850通讯，服务器安装Redhat Linux5.5操作系统。

4.4 操作员站

监控系统中共有4台操作员站，两台位于主控室，另外两台位于工程师站间，型号为联想ThinkStation P510，主要用于运行人员对调相机运行状态及控制的操作等。

3.5 工程师站

监控系统有一台工程师站，型号为联想ThinkStation P510，主要用于对监控系统的维护工作，包括监控系统数据库的修改、画面修改、以及下位机程序逻辑的修改。

3.6 就地控制单元

就地控制单元1号机共8面LCU，本体1、本体2、电气1、电气2、外冷1、外冷2、外冷3、外冷4；2号机也一样8面LCU；另外有公用1、公用2以及化水1和化水2共4面LCU机柜。

图2  祁连调相机就地控制柜

本体1主要负责调相机直流润滑油、直流顶轴油以及盘车等控制；本体2主要负责交流润滑油、交流顶轴油及板式冷却器的控制；电气1主要负责调相机励磁系统控制以及调相态时无功PID调节；电气2主要负责调相机端和高压侧电压电流以及励磁变电压电流的采集和显示工作；外冷1主要负责对外冷系统主循环泵的控制以及喷淋系统风机的控制；外冷2主要负责喷淋系统喷淋泵的控制以及膨胀罐补气排气阀控制以及流量阀控制；外冷3主要负责主管路电加热器以及电伴热的控制；外冷4主要负责8组工频变频风机的控制；公用1主要负责SFC控制以及油系统控制；公用2主要负责400V控制；化水1主要负责UF（超滤系统）控制及1号软化水系统补水控制；化水2主要负责RO1（一级反渗透）、RO2（二级反渗透）、EDI（除盐系统）以及2号软化水系统补水控制。

5  工程实施特殊点

5.1 MB90核心控制模件

MB90智能可编程控制器作为NARI MB系列智能可编程控制器家族中的新一代高档产品，MB90智能可编程控制器的主要特点如下：高性能的监控(CPU)模件、全智能化的I/O模件、标准的通讯网络、强大的串口通讯功能、先进的内部通讯架构、灵活可靠的双机热备冗余方案、灵活的模件配置、美观大方的外观设计、经济灵活的系统配置、输出密码锁技术、SOE事件顺序记录、GPS标准时钟B码接口、模件互换性、快接端配板、界面友好功能强劲的编程软件MBPro。

5.2 工作稳态

调相机工作状态有三态：停机态、热备态、调相态；这是调相机工作的三个稳态。停机态定义为零转速、断路器在分位、水系统未就绪、油系统未就绪、机端电压小于1.5kV（机端额定电压为20kV）；热备态为零转速、断路器在分位、水系统就绪、油系统就绪、机端电压小于1.5kV（机端额定电压为20kV）；调相态定义为转速大于2100rpm（额定转速3000rpm），断路器合闸，机端电压大于18kV。

5.3  辅机系统

辅机系统包括润滑油系统（油系统程控、集装装置油液净化程控、润滑油箱注油程控、润滑油箱抽油程控、净油室注油程控）、外冷系统（外冷水主循环泵系统程控、主管路电加热器程控、冷却塔喷淋泵程控、喷淋补水加药程控、主回路PH值程控、膨胀罐排气阀程控、膨胀罐补气阀程控、外冷风机系统程控、主回路电导率程控、润滑油冷却回路VB01流量调节阀程控）、化学水处理系统。辅机控制均由DCS控制，多设备轮换，联锁投入与切除，程控和手动的切换，使得辅机控制变得比较复杂，控制逻辑较一般项目难了许多。

6  结论

DCS系统的项目实施过程中，南瑞集团公司本着高度重视、全面合作、深入沟通、持续改进的工作态度，确保祁连调相机DCS系统的设计、调试、投运等工作的顺利开展，并在顺利完成DCS系统全部功能的现场投运工作，得到了用户的高度评价。