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摘要：摘要：本文首先回顧水電廠綜合自動化的在科研試點、實用推廣和“無人值班”(少人值守)三個歷史階段的工作歷程，然后重點介紹近年來H9000系統結合水電廠“無人值班”(少人值守)工作進行的改進工作，在水電廠創一流和實現AGC方面的經驗，H9000V3.0系統的新功能和兼容性方面的進步。

關鍵詞：H9000水電廠綜合自動化

引言

在國家電力公司(包括原水利電力部、原能源部、原電力部)的大力倡導下，我國的水電自動化工作自二十世紀80年代的科研試點逐步進入了90年代的“無人值班”(少人值守)試點和推廣的階段，建設并完成了一大批水電綜合自動化系統，有力地推動了水電行業的技術進步。目前，已有29個水電廠實現了“無人值班”(少人值守)，20個水電廠通過了國家電力公司的一流水電廠驗收，還有相當已批水電廠已經具備了驗收的條件，取得了巨大的成功。

水科院自動化所作為行業的自動化專業科研單位，自始至終地參加了與水電廠綜合自動化有關的科研、推廣及“無人值班”(少人值守)和創一流水電廠的工作，完成了包括東北白山梯級在內的一百多個大中小型水利水電自動化工程，出口埃塞俄比亞TisAbay二級電站的系統已投入了商業化運行，完成了隔河巖電站引進計算機監控系統的改造工程，實現了湖南鎮100MW機組擴建電站的“關門運行”，為白山等六大水電廠實現創“一流水電廠”創造了必要條件，2001年聯合中標三峽梯級調度中心及左岸電站計算機監控系統工程，2002年連續在洪江、碗米坡、株州航電等國際招標工程中標，取得了令人矚目的成果，回顧過去，展望未來，意義非同一般。

本文首先回顧水電廠綜合自動化的在科研試點、實用推廣和“無人值班”(少人值守)三個歷史階段的工作歷程，然后重點介紹近年來H9000系統結合水電廠“無人值班”(少人值守)工作進行的改進工作，在水電廠創一流和實現AGC方面的經驗，H9000V3.0系統的新功能和兼容性方面的進步。

水電站綜合自動化技術的發展過程

科研試點階段：我國水電站綜合自動化技術的應用起步于20世紀80年代初。當時，水電部的水科院和南自所及機械部的天傳所分別在富春江、葛洲壩二江和永定河梯級進行試點研究，研制成功的富春江水電廠多微機分布控制系統于1984年11月正式投入運行，1986年獲國家科技進步三等獎。通過試點，嘗試了計算機技術應用于水電廠監控系統的可行性，培養和鍛煉了一批從事水電廠計算機監控系統的科研、設計、安裝和運行維護的工程技術人員隊伍，積累了寶貴的經驗。但由于經驗不足，研制周期過長，資金缺乏，使基礎自動化配套改造不夠，影響計算機監控系統的正常使用，另外，在系統的規模、功能、結構、工藝、可靠性以及軟件的水平等方面與國外差距較大。

實用推廣階段：原水電部于1987年和1993年先后制定了“七五期間水電廠自動化計算機應用規劃”和“八五期間以及2000年水電廠計算機監控系統推廣應用規劃”，兩批共規劃了67個大中型水電廠。根據“七五”規劃，到1993年，先后又有27座水電站采用了不同形式的計算機監控系統，如葛洲壩二江、魯布革、富春江、丹江口、新安江、銅街子、安康、石泉、龍羊峽、東江、白山等。軟件和硬件設備的標準化工作取得了初步成效，初步形成了工業化生產，達到了實用化水平，形成了幾種成熟的推薦模式。同時，科技水平有了很大的提高，有關科研院所已經能夠獨立承擔各類工程的計算機監控系統設備的開發研制生產任務，一大批科技人才茁壯成長。

“無人值班”(少人值守)階段：通過技術改造與技術進步，實現減人增效，創國際一流企業，是國家電力公司的長遠發展戰略。為了實現這一目標，根據1994年原電力部在東北太平灣水電廠會議提出的建議，由安生司主持、水科院自動化所等單位參加，討論制定了《水電廠“無人值班”(少人值守)的若干規定(試行)》并由電力部于1996年頒布執行。與此同時，電力部頒布試行了《一流水電廠的考核標準》。1994年太平灣會議還確定了葛洲壩二江、太平灣等5個水電廠為“無人值班”(少人值守)第一批試點單位，水電廠“無人值班”(少人值守)試點工作由此拉開帷幕。1996年又擴大白山、緊水灘、龔嘴等9個水電廠為第二批試點單位。兩批試點帶動了水電行業的自動化技術進步，據不完全統計，自1980年以來截止到目前為止，全國安裝水電廠計算機監控系統總數約300套，而在這一階段內，國內總共新安裝投運的監控系統約250套，其中水科院自動化所新投系統100套，電自院新投運約120套，其余系統由國外公司或國內其他廠家提供。

與1994年以前比較，“無人值班”(少人值守)階段的工作特點是：(1)各水電廠自動化改造的積極性空前高漲，積極要求上計算機監控系統，并把監控系統當作全廠“創一流”工作的重點，以監控系統帶動全廠的自動化改造，為監控系統工作的順利展開創造了良好的局面。(2)監控系統的功能齊全，軟件和硬件標準化程度高，開發周期短，性能指標先進，普遍達到了國際同期先進水平，實用性強，可靠性好，成功率高，滿足了水電廠“無人值班”(少人值守)的要求。(3)國家級科研開發骨干隊伍逐漸形成，形成了自主品牌的監控系統，在國際上具有相當的知名度，如水科院的H9000系列分布開放系統和電自院的SSJ系列計算機監控系統，基本占領了國內水電市場。(4)系統的實用化程度高，推動了行業的技術進步，促進了管理的現代化，為減人增效奠定了技術基礎，取得了實效。

H9000系統與水電廠“無人值班”(少人值守)技術

H9000系統是水科院自動化所于二十世紀90年代初期設計開發的面向水電應用的分布開放系統，我國水電廠綜合自動化的重要科研成果。該系統的設計不僅吸收了國外公司產品的先進技術路線，使H9000系統的總體設計接近國際先進水平，而且根據我們多年的工程經驗和對水電自動化理解，結合1994年國電公司頒布的水電廠“無人值班”(少人值守)導則，在系統的結構設計、功能設計方面，充分考慮水電廠有人和“無人”對監控系統在可靠性、冗余措施、功能要求等方面的差異，系統功能齊全，軟件和硬件標準化程度高，組態能力強，開發周期短，符合中國國情，實用性強，可靠性好，系統投運成功率高，滿足了水電廠“無人值班”(少人值守)的要求。為此，H9000系統不僅具有常規電站監控系統的功能，而且進一步開發完善了下列功能：

完善的硬件與軟件冗余體系

水電廠實現“無人值班”(少人值守)后，由于現場值班人員減少，每值往往只有兩人，當現場設備出現故障時，消缺人員一般要等較長時間才能抵達現場，因此對于監控系統的可靠性要求更高，要求有較高的冗余度，在系統降階運行時不影響電站的安全。

為了滿足要求，H9000系統的硬件可采用多層次的冗余措施，如數據庫管理站、操作員站、通訊服務器、網絡交換機、網絡通道、主控級UPS、LCU的數據采集與控制器、CPU模塊、通訊模塊、I/O通道、現地總線、機箱電源、機柜電源等，全部可以實現冗余配置，由軟件實現冗余設備的檢測與故障診斷，實現冗余部件的無擾動切換，確保系統中某一部件的故障不影響系統的正常運行。故障部件由消缺人員及時處理。

另外，H9000系統的軟件總體設計技術采用了無主設計的概念，即系統中任何一個計算機節點的應用軟件配置是完全相同的，如數據庫管理站、操作員站或工程師站，相同的軟件配置根據不同的功能授權實現不同的功能。當任何一個計算機節點出現故障時，可通過功能授權調整實現功能的重新分配。如正常運行時，工程師站不具備現場設備的操作控制權，但經過權限的調整，可以進行控制操作。因此，當一個系統具有多臺計算機節點時，計算機出現全部調試故障的概率可以認為是零，H9000系統永遠是可控的。目前由于計算機的硬件資源相對豐富，很多原先需要很高配置的設備完成的工作一般計算機均能完成，因此，H9000系統將現地人機聯系計算機節點的功能也充分提升，基本上可以完成主控級的人機聯系任務，使H9000系統的控制可靠性得到進一步加強。

On-call技術

H9000系統可對系統數據庫進行設置定義，當發生事故時，監控系統可根據定義聲光信號，進行語音報警、電話自動報警、傳呼報警或手機短信息報警，實現On-call。系統還可根據需要將幾個電話或傳呼機號碼按一定的優先級順序排列，系統可根據定義的順序依次進行呼叫。系統還提供電話查詢功能，任何人只要撥查詢電話，即可查詢電站當前設備運行情況，如有無故障及故障報警信息，重要運行參數等。On-call技術已成為水電廠實現“無人值班”(少人值守)的重要設備。H9000/On-call也已被三峽梯級調度中心自動化系統采用。

電腦值班員技術

在隔河巖電站監控系統設計與實施過程中，在國內首次提出了“電腦值班員”的概念，并且被采納實施。這是無人值班、關門電站最具有特色的功能之一。

通過考察和調研，結合我國水電廠的運行方式與當前電網結構，我們初步提出了安全穩定智能控制和智能電腦值班的概念、功能要求和實現方法，使水電廠在沒有現地值班人員的情況下，從保證主、輔設備安全角度出發，由計算機監控系統自動處理各類隨機異常情況和隱患，經嚴格的條件判別和閉鎖，進行控制和調節。本功能好比一位經驗豐富、責任感強而又不知疲憊的老值長時刻值守在現場，保證水電廠主、輔設備的安全，并盡可能運行在最佳工況。

自診斷與遠程維護技術

系統自診斷與自恢復功能是提高系統可靠性的重要措施。

H9000系統為分布式網絡控制系統，具備完善的自診斷與自恢復功能，系統各設備不僅自檢，還可通過網絡進行互檢，形成系統檢測報告。診斷分硬件檢測和軟件檢測。硬件檢測包括CPU、內存、I/0通道、電源、網絡、通訊接口等。軟件檢測包括軟件異常中斷、通信鏈路故障等。系統可將異常情況及時報警，并可對冗余的異常部件進行自動切換。

監控系統具有遠方診斷及遠方維護功能。通過遠方診斷及維護系統，可以實現遠方故障診斷及遠方系統維護。

H9000與創“一流水電廠”

通過與用戶的通力配合，目前采用H9000系統已經很多，并且已許多投入AGC功能，特別是龍羊峽、東風、東江等幾個大型或特大型水電廠實現了AGC自動控制，白山、烏溪江和緊水灘先后實現梯級電站AGC，優化運行，并已有白山、龍羊峽、緊水灘、烏溪江、東風以及東江等6個水電廠先后順利通過了國電公司“無人值班”(少人值守)和“一流水電廠”驗收。

東北白山梯級電站的“無人值班”(少人值守)計算機監控系統工程規模宏大，性能指標卓越，在國內首次實現了大型梯級水電站巨型機組的現地“無人值班”(少人值守)和遠方集中實時監控運行，首次成功地采用了110公里超長距離的高速以太網通訊，標志著我國水電站計算機監控技術進入高速網絡時代。監控系統不僅實現了廠內AGC、梯級電站本地調頻，而且實現了梯級調度全廠負荷自動分配，實現了與東北電網調度自動化系統的通訊，實現電網的統一調度、負荷的合理分配，使白山梯級電站監控系統根據電網遠方負荷給定，由AGC實現了梯級電站的優化控制。該項目于1999年3月通過國電公司組織的技術鑒定，受到東北電管局及國家電力公司鑒定小組有關專家、領導及白山電廠工程技術人員的高度評價，一致認為該系統在“遠方集中監控總體技術方面居國內領先水平，國際先進水平”，獲國電公司2000年度科技進步二等獎，于2000年通過國電公司“一流水電廠”驗收。

貴州東風水電廠AGC先后完成了與省調之間雙微波通道的SC1801規約通訊、廠內及遠方AGC負荷分配功能、遠方負荷調節、遠方開停機、遠方給定全廠總負荷、遠方給定負荷曲線等功能，由電廠AGC完成機組的合和經濟負荷的分配。2001年11月，貴州省調進一步修改了調度規程，較好地解決了無人值班條件下AGC對接地中性點問題的處理及機組的自動開、停問題，既保證了電網的安全性，又滿足了“無人值班”（少人值守）的要求，成為國內第一個自動按調度負荷曲線運行、實現遠方自動開停機的電廠。由于有省調的大力支持和配合，東風電廠的AGC功能國內最先進完善，得到國電公司領導的充分肯定和好評。

在2002年1月貴州東風水電廠“無人值班”(少人值守)驗收會上，國電公司有關領導和專家對該廠的自動化工作給予了極高的評價，認為該廠在AGC方面僅次于廣蓄，在沒有人工干預的情況下，實現了監控系統按省調負荷曲線自動開停機和負荷調整，實時性好，對保證貴州系統“西電東送”電能質量起到了非常積極的作用，受到了電網調度人員的歡迎和好評。

龍羊峽水電廠是西北電網第一調頻廠，裝機容量為4臺320MW機組，2001年3月在西北網調的大力支持和配合下，采用DNP3.0網絡通訊，實現網調遠方AGC。龍羊峽AGC由網調給出遠方開停機命令和實時功率設定值，遠方開停機命令和實時功率設定值通過數字通道傳送，成功地解決了大機組遠方平穩開停機。

特別值得一提的是，浙江烏溪江水電廠自動化改造工作由于領導重視，電廠先后安排40余人參加了監控系統培訓，較好地掌握了技術，成為技術骨干，承擔了大部分系統的功能開發、設備現場安裝調試工作，在不到6個月的時間內完成了全廠11臺機組共16套LCU的安裝調試工作，整個工程自1998年5月啟動到1999年5月省公司驗收，只經歷了短短的一年的時間，創造了“烏溪江速度”。另外，1996年烏溪江擴建電站按“無人值班”(少人值守)設計，采用H9000系列計算機監控系統，實現了遠方監控系統與機組發電同步投運，實現了遠方實時監控和現地“無人值班”(少人值守)，1998年進一步取消了夜間巡視，成為國內第一個真正的關門電站，引起國家電力公司安運部有關領導的高度重視。

目前，仍有一批采用H9000系統的水電廠正在積極進行準備工作，我們將一如既往地秉承“服務和合作”的精神，做好支持配合工作，爭取使H9000的每一個用戶都能順利跨入“一流水電廠”的行列。

H9000系統的新進展與兼容性考慮

為了滿足用戶不斷增長的需求，滿足電力生產對控制系統的要求，我們在全面繼承H9000系統的開放性、友善性、標準化、通用化及面向對象等優點的基礎上，于2001年研制開發了H9000V3.0系統，進一步吸收了國內外系統的先進經驗和技術，在系統結構、WEB瀏覽、最新國際標準通訊規約庫及軟件包、集成開發工具軟件及高級應用軟件等方面有較大改進，進一步提高了系統的可靠性和可維護性，在湖北隔河巖、福建高砂、天津大張莊、重慶江口等一系列工程中得到成功應用。下面簡要介紹H9000V3.0系統的技術特色。

新型的系統結構

由于工業控制微機(簡稱IPC)結構復雜，有機械旋轉部件如硬盤、風扇等，是LCU乃至監控系統的可靠性瓶頸。H9000V3.0在系統結構有較大改進，LCU采用了可編程控制器直接上以太網的方式，在控制主回路中取消了IPC，IPC僅作為現地的輔助控制人機聯系設備，系統正常運行時，IPC可以退出運行。由于控制主回路取消IPC，使LCU的可靠性大幅度提高，可以很好地滿足下一階段水電廠無人值班運行的要求。IPC也可由智能化液晶操作面板代替，可靠性可進一步提高。

在進行H9000V3.0系統設計時，充分考慮了與H9000老系統的兼容性，可確保H9000的老系統平穩升級到V3.0，并且新老系統可全兼容混合運行，因此老系統的升級改造提供了非常便利的途徑。

WEB瀏覽

由于因特網普遍采用瀏覽器等瘦客戶端軟件，系統的使用及維護十分方便，受到廣大用戶的歡迎。H9000V3.0增加了WEB瀏覽功能，系統僅需增加配置WEB服務器，安裝woixWEB服務器端軟件。為了確保系統的安全性，可設硬件或軟件防火墻。同樣，WEB瀏覽功能充分考慮了與H9000系統原有圖形界面的兼容性，woix軟件可完全識別原H9000系統的*.dbin圖形文件，并且外觀效果與oix完全一致，實現了百分之百兼容。

H9000/Toolkit系統集成工具軟件

H9000V3.0系統在原開發工具軟件的基礎上，進一步充實完善，不僅提供IPM交互圖形開發系統、DBgen數據庫開發系統、PDC綜合計算工具軟件、ControlLock控制閉鎖工具軟件、API接口等，而且新開發研制了DEtool數據工程軟件。特別是DEtool，將系統集成開發工作于一體，成為包括數據庫、語音、控制閉鎖等功能于一體的集成開發工具軟件，強化了系統集成與數據工程的可視化，并且具有學習指導性質，進一步提高了系統開發集成效率和質量，也為設計部門和最終用戶提供了有效的系統設計開發手段，受到廣大用戶的一致好評。

國際標準通訊規約

通過與ABB、Alstom等公司在三峽工程的合作，H9000V3.0系統在通訊規約方面獲得進一步充實，不僅支持DL476-92、m4f、SC1801、CDC8890TypeII、CDT及Polling等傳統遠動規約，而且研制開發了IEC870-5、DNP3.0、TASE-2規約通訊軟件，形成了較為完善的通訊軟件包。

高級應用軟件

H9000V3.0系統在AGC/AVC等高級應用軟件方面有較大進展，實現了白山、烏溪江等梯級水電廠的聯合AGC，在東江等水電廠實現了AGC/AVC，在龍羊峽、烏江渡、東風等水電廠實現了調度遠方AGC，其中貴州東風水電廠在沒有人工干預的情況下，實現了電站監控系統按省調負荷曲線自動開停機和負荷調整，實時性好，對保證貴州系統“西電東送”電能質量起到了重要作用。在更多的水電廠實現了電站AGC功能。

Simulog培訓仿真軟件

在操作員培訓仿真方面，分析研究了水電廠復雜的生產過程，完善和充實水電廠生產過程仿真的總體模型，增加了連續系統仿真、非線性系統仿真及處理等功能，建立和完善處理上述復雜系統的數學模型和Simulog語言，并開發了相關的編譯器和仿真器軟件，結合H9000系統原有功能，OTS2000培訓仿真系統已經可以初步應用于分解和描述比較復雜的連續非線性過程控制系統。

綜上所述，H9000V3.0在確保技術進步和功能擴充的同時，將新老系統的兼容性放在一個十分重要的位置。新老系統兼容，也就是說H9000系統的V3.0版可以與V2.0版本混合運行，確保老用戶系統升級的便利實施，簡化過渡期的施工方案，可以很好地避免由于產品升級而將系統硬件和軟件全部推倒重來的做法，保護用戶的投資。

結束語

過去的20年，我國的水電廠計算機監控技術從無到有、從“景上添花”的“花架子”到現代化生產運行管理和實現“無人值班”(少人值守)必不可少的重要裝備，無不凝聚了我國水電行業主管領導部門、科研、規劃設計、生產運行等部門幾代人的智慧、抱負和辛勤勞動。

過去的20年，也是H9000系統孕育、誕生、成長、逐步發展壯大取得了輝煌業績的20年，成為我國水電自動化領域一顆璀璨的明珠，為我國水電廠自動化技術的進步和創“一流水電廠”工作做出了應有的貢獻。在這里，我們再次感謝有關領導、廣大用戶對我們的支持和信任。我們將戒驕戒躁，密切注意中國進入WTO后國外公司對我國水電自動化市場的沖擊和挑戰，嚴格執行ISO-9001質量保證體系，貫徹質量方針，永遠以用戶的需求作為我們的第一需要，不斷跟蹤國際技術的發展與進步，開發更多更好的產品，以更高的技術質量水準，為廣大的水利水電用戶服務，為水電廠真正實現無人值班、關門運行、創國際一流做出應有的貢獻。

[參考文獻]

王德寬：“從H9000談水電站計算機監控系統國產化問題”，《水電廠自動化》，1998年，第3期。

王德寬等：“H9000分布開放式水電廠計算機監控系統”，《水利水電技術》，1996年，第5期。

王德寬等：“水電廠計算機培訓仿真技術的設想與初步研究”，《水電廠自動化》，2000年，第3期。

王德寬：“水電廠綜合自動化與“無人值班”(少人值守)”，《面向21世紀電力科學技術講座》，2000年10月，中國電力出版社。

H9000andComprehensiveAutomationofHydropowerPlants

Abstract：Thispaperfirstbrieflyreviewscomprehensiveautomationindifferentstagesinlastdecade.ThenintroducestherelatedR&DofH9000systemfor“un-attendant”hydropowerplants.TheapplicationofH9000systemto“un-attendant”hydropowerplantsanditsAGCarealsodiscussed.SomekeyfeaturesofnewdevelopedH9000V3.0andcompatibilityconsiderationarepresentedattheendofthepaper.

Keyword：H9000,HydropowerPlant,Supervision&Control,SCADA,Automation