引言

安康水電站裝機容量為4×200Mw,以3條330kV和7條110kV線路與陜西電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。1998年12月一2002年1月,使用北京中水科H9000V4.0計算機監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)了對全廠設備的監(jiān)控。2007年11月一2008年8月,監(jiān)控系統(tǒng)進行了系統(tǒng)升級、軟件更新等維護。

電站監(jiān)控系統(tǒng)設備已運行近20年,存在通信中斷、元件老化和技術落后等問題,給電站的安全運行帶來隱患。鑒于規(guī)程規(guī)范要求的提升和反事故措施的更新,監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)不能完全滿足現(xiàn)行標準的要求。為了支撐國家電網(wǎng)“三型兩網(wǎng)"世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)的建設,安康電廠提出了2025年全面建成全國一流智能化水電廠的目標,因此需要對監(jiān)控系統(tǒng)進行升級改造。

1原監(jiān)控系統(tǒng)簡介及存在的問題

1.1原監(jiān)控系統(tǒng)簡介

安康電廠監(jiān)控系統(tǒng)為北京中水科H9000V4.0分布開放式計算機控制系統(tǒng),設主控級和現(xiàn)地控制級。主控級為電站核心控制,包括工程師站、操作員站、報表服務器、廠內通信服務器、調度通信服務器、GPs時鐘同步系統(tǒng)等。遠控室設在遠方辦公樓5樓,作為備用中央控制室。

現(xiàn)地控制級共設8套LCU:4套機組LCU:330kV開關站、110kV開關站LCU、公用設備LCU、壩頂設備LCU各1套。在機組LCU內設置一套事故PLC,在機組發(fā)生機械事故,同時機組PLC出現(xiàn)故障時,事故PLC可實現(xiàn)緊急停機。

1.2原監(jiān)控系統(tǒng)設備類型

主控級計算機采用美國sUN公司及HP公司服務器/工作站,操作系統(tǒng)為Unix和windows?，F(xiàn)地控制級PLC采用美國莫迪康公司Ouantum系列PLC。機組自動化元件由深圳澳尼斯特電力電子技術公司提供產品。

1.3原監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題

監(jiān)控系統(tǒng)自投運以來,總體運行穩(wěn)定,梳理歷年監(jiān)控設備缺陷,主要存在以下缺陷或隱患:

(1）主控級服務器、工作站多次出現(xiàn)過重啟、死機等現(xiàn)象,相應型號產品已停產,采購困難。

(2）與調度通信的廠外通信機設備可靠性能下降嚴重,造成與調度數(shù)據(jù)網(wǎng)的通信頻繁中斷。

(3）現(xiàn)地控制級PLC經(jīng)常發(fā)生模塊松動、雙重供電切換不良等問題,大部分模塊產品廠家已升級換代,備件采購困難。

(4）現(xiàn)地控制級PLC的CPU模塊與I/o模塊的連接方式為單模塊單通道。通過同軸電纜、分支器等連接,可靠性低,故障

率高,且難以查找和徹底消除,造成數(shù)據(jù)經(jīng)常中斷。

2新監(jiān)控系統(tǒng)簡介及其優(yōu)點

2.1新監(jiān)控系統(tǒng)簡介

新監(jiān)控系統(tǒng)采用北京中水科H9000V6.0智能對象一體化平臺系統(tǒng),該系統(tǒng)設主控級和現(xiàn)地控制單元級。主控級仍按遠控室和電站雙層配置,均配備2臺交換機,通過以太網(wǎng)口與上位機連接,現(xiàn)地控制級配備工業(yè)以太網(wǎng)交換機,采用千兆雙光纖連接。整體網(wǎng)絡配置與原監(jiān)控系統(tǒng)基本相同。現(xiàn)地控制級仍設置8套LCU。

2.2新監(jiān)控系統(tǒng)設備類型

主控級計算機采用HP公司服務器和工作站,操作系統(tǒng)為

RedHatLinux。通信機采用上海瑞強公司的NematronNPC-8000多功能服務器,采用無風扇散熱設計。PLC采用法國施耐德公司ModiconM580系列產品。

2.3新監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點

H9000V6.0智能對象一體化平臺系統(tǒng),是中水科最新推出的電站計算機監(jiān)控系統(tǒng),其具備以下優(yōu)點:

(1）系統(tǒng)配置簡潔化:H9000V6.0提供配置系統(tǒng)各項參數(shù)的圖形化編輯工具DEToo1,可以對設備對象樹、數(shù)據(jù)庫、總線、主機、服務和進程、前置通信、日志服務、命令和權限管理等進行配置。原系統(tǒng)需通過各種配置文件進行的配置,DEToo1均可以圖形化顯示的方式進行編輯,配置過程簡潔、直觀和高效。

(2）設備對象化管理:在V4.0系統(tǒng)中,在各個表中的數(shù)據(jù)篩查費時費力。V6.0系統(tǒng)按照設備類型建立對象類,按照歸屬關系對附屬系統(tǒng)和輔助設備進行實例化,屬于同一設備的各種量點,均歸屬在此設備的子結點中,極大地方便了設備增減、量點編輯和數(shù)據(jù)瀏覽等工作。

(3）LCU高可靠性通信:現(xiàn)地控制單元配置2套工業(yè)以太網(wǎng)交換機,組建局域網(wǎng)絡。PLC各機架間網(wǎng)絡首尾相連,分別通過A套、B套的網(wǎng)絡接口與2套以太網(wǎng)交換機連接。網(wǎng)絡接口采用高可靠性的工業(yè)級接口,確保LCU內外部可靠通信。任意單一模塊故障,均不影響其他模塊的正常通信。按照十八項反事故措施要求,配置具備事故落門停機流程和緊急停機流程的事故PLC,在發(fā)生設備事故時,獨立出口。

(4）系統(tǒng)維護升級方便:新系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)庫,能隨時查看實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。在安裝或更換新的工作站和服務器時,只需安裝好操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫,進行網(wǎng)絡基本配置,加入網(wǎng)絡運行后,自動同步更新數(shù)據(jù)庫和應用程序。中水科自主開發(fā)的圖形建模工具IPM設計、修改各監(jiān)控畫面,上手容易,界面美觀。LCU使用UnityPro軟件進行PLC配置,實現(xiàn)程序修改與上傳、下載,操作簡單、直觀,方便現(xiàn)場調試、設備檢修。

(5）支撐智能化電廠建設:V6.0系統(tǒng)是以運行數(shù)據(jù)、基礎服務和高級應用為核心的一體化管控平臺,后續(xù)將提供事故過程分析、設備在線監(jiān)測、變化趨勢報警、巡回場景建模、水情準確測報、水庫科學調度等各種智能化高級應用,全面整合工業(yè)電視系統(tǒng)、水情測報系統(tǒng)和水庫調度系統(tǒng)等自動化系統(tǒng),提升大數(shù)據(jù)的共享度和利用率,為企業(yè)科學決策提供支撐,不斷提高企業(yè)的安全效益和經(jīng)濟效益。

3新監(jiān)控系統(tǒng)的應用

3.1新監(jiān)控系統(tǒng)應用進展

監(jiān)控系統(tǒng)改造工作在4號機組A修中同步進行,于2018年11月1日開工,2019年3月8日完工,上位機系統(tǒng)所有硬件進行了更換,軟件升級為H9000V6.0,4號機組LCU進行了更換。為確保新上位機驗證對原LCU的控制能力,在4號機組LCU投運前,進行了新系統(tǒng)上位機與2號機組LCU的數(shù)據(jù)和命令核對試驗。新舊監(jiān)控系統(tǒng)上位機通過網(wǎng)絡交換機連接后,并列運行,均可同時采集數(shù)據(jù)和下達命令。

為盡快退出原V4.0上位機設備,減輕值班人員監(jiān)控壓力,在其他機組C級檢修和設備春檢中安排監(jiān)控數(shù)據(jù)與命令核對試驗,1～3號機組、壩頂和公用原LCU已陸續(xù)接入新監(jiān)控系統(tǒng)運行,并取消原監(jiān)控系統(tǒng)上述設備的控制權限,僅保留監(jiān)視權限。110kV開關站和330kV開關站設備均為涉網(wǎng)設備,需下半年秋季時向調度申請,待批復后接入。

3.2存在問題及解決方案

中水科H9000V6.0智能對象一體化平臺系統(tǒng)在安康電站的應用是該系統(tǒng)首次在水電站的應用,軟件還在不斷迭代開發(fā),以更新完善功能。為了確保新舊系統(tǒng)過渡過程中設備可控在控,成立了監(jiān)控系統(tǒng)故障應急小組,建立微信群,現(xiàn)場調試或值班中出現(xiàn)問題后,雙方人員立即有所反應,快速處理。在新系統(tǒng)應用實施過程中遇到的問題及其解決方案如下:

(1）隨機報警記錄刷屏:新系統(tǒng)應用后,隨機報警記錄中部分模擬量頻繁越限并復歸,如主變冷卻水流量:個別掃查量頻繁報警,如機組停機后冷卻水中斷等。由于頻繁報警,造成操作員站隨機報警事件框均是此類無效記錄,影響值班員對其他報警信息的瀏覽。這些問題在原監(jiān)控系統(tǒng)中亦存在,當時僅是對此類不重要的參數(shù)進行了屏蔽,存在安全隱患。

新監(jiān)控系統(tǒng)投運,需采用新的方法解決此問題,經(jīng)與中水科多次協(xié)商,采用為三峽左岸監(jiān)控開發(fā)的方案,即將事件分為5級,第5級事件中默認不放入任何事件。當其他級別事件發(fā)生頻繁刷屏時(一般是4級事件）,滿足某種條件后,利用事件腳本強行動態(tài)將該事件降為5級,在5級事件分類中顯示。當其再次報警,不滿足降級條件,自動恢復在原事件級別的顯示。同時規(guī)定運行值班員職責范圍不包括5級事件的監(jiān)視。下面為1號機組冷卻水中斷事件降級腳本:

procALMA一K1FDowLNVNLEstringoname,datavarbaseLeve1){

//動態(tài)修改1K機組冷卻水中斷報警級別,滿足條件修改,不滿足條件返回默認級別

datavarnewLeve1

newLeve1=baseLeve1:

if(A一K1PDLFYxY0G.RTsTAT==l）//l號機組導葉開度小于全關

{

newLeve1=5:

}

returnnewLeve1:

}

將上述腳本名關聯(lián)到l號機組上導、水導冷卻水中斷量點的動態(tài)報警級別屬性,如果機組導葉已全關,發(fā)出中斷報警,則該事件自動降為5級事件。

(2）原LCU離線后無法自動恢復連接:目前新系統(tǒng)已實現(xiàn)了對原5套LCU的監(jiān)視和控制,在試驗中發(fā)現(xiàn),原LCU掉電重啟或網(wǎng)絡斷開后,上位機無法自動恢復與LCU的通信,經(jīng)中水科查找原因分析,系統(tǒng)程序存在BUG,在系統(tǒng)程序升級后可得到解決。

(3）歷史數(shù)據(jù)庫完善:運行值班員操作查詢監(jiān)控系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)時,會出現(xiàn)人機交互界面DIx卡頓,重啟DIx后恢復正常。經(jīng)分析是此版本的歷史數(shù)據(jù)庫功能尚未開發(fā)完畢,當程序讀取數(shù)據(jù)時,讀到一個空表,造成假死。歷史數(shù)據(jù)仍是存入原監(jiān)控系統(tǒng)的歷史庫中,在原系統(tǒng)中可以正常查詢。目前,新系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)庫功能已開發(fā)完畢,并通過集成測試。

(4）智能光字牌推送:在設備發(fā)生故障或事故時,原系統(tǒng)操作員站的副屏會自動切換至故障光字牌畫面,提醒監(jiān)屏人員注意。新系統(tǒng)中無此切換功能,但在下個程序版本中提供動態(tài)智能光字牌功能。當需對某個量點事件推送光字牌時,勾選該量點推送光字功能屬性即可。該量點事件發(fā)生時,自動推送動態(tài)事件報警窗口,各事件自動排列顯示,提醒值班人員注意。運行值班員已習慣每個光字牌的具體位置,建議在新版本中保留原光字牌界面。

4結語

H9000V6.0智能對象一體化管控平臺在軟件系統(tǒng)、硬件配置和網(wǎng)絡構建上汲取了H9000V4.0監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點,消除了原監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題與隱患,著力搭建面向對象的一體化平臺,不斷提升系統(tǒng)的智能化功能,為智能化電廠建設打下堅實的基礎。