蒙碧花，梁　彥(廣西西江開發(fā)投資集團有限公司貴港航運樞紐分公司，廣西貴港537000)

仙衣灘電廠監(jiān)控系統(tǒng)技術改造及優(yōu)化

蒙碧花，梁彥
(廣西西江開發(fā)投資集團有限公司貴港航運樞紐分公司，廣西貴港537000)

摘要:仙衣灘電廠監(jiān)控系統(tǒng)運行多年，故障率逐年攀升，技改勢在必行。通過上下位機同時改造更換，利用檢修停機機會，合理安排監(jiān)控改造施工方案，同時還對不合理的控制邏輯進行了改進優(yōu)化，按時高質完成了全廠監(jiān)控系統(tǒng)技改，為電廠經(jīng)濟安全可靠運行提供了有力的保障。

關鍵詞:水電廠;計算機監(jiān)控系統(tǒng);技術改造;實施方案;功能優(yōu)化

E_ mail: 32466389@ qq.com

1　概述

貴港航運樞紐分公司仙衣灘水電廠是1座“航電結合，以電促航”的發(fā)電企業(yè)，全廠總裝機容量為120 MW。電廠于1998年投運，監(jiān)控系統(tǒng)采用瑞士ABB公司的產(chǎn)品，至今已運行多年。2008年進行監(jiān)控系統(tǒng)上位機改造，由于下位機未進行過改造，故障率逐漸升高，備品備件不足且無法采購，為確保電廠安全穩(wěn)定運行，于2013年進行了整個監(jiān)控系統(tǒng)上下位機改造。新監(jiān)控系統(tǒng)上位機采用北京中水科水電科技開發(fā)有限公司研發(fā)的H9000 4.0，下位機采用GE M340系列PLC。

2　技改實施范圍和實施方案

技改實施范圍:電廠整個監(jiān)控系統(tǒng)上位機、下位機全部更換，在施工設計上盡量兼顧，保留原來現(xiàn)地設備使用的控制和信號電纜。

電廠機組年利用率較高，平均年利用率均達到5 000多個小時，只能利用機組檢修期間進行技術改造。水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的改造通常是逐步完成的，尤其改造前后采用2套不同的監(jiān)控系統(tǒng)，必然存在2套監(jiān)控系統(tǒng)并存的現(xiàn)象。為實現(xiàn)對全廠設備的監(jiān)視控制，提出了2種方案。

(1)在改造完成前，新上位機系統(tǒng)和舊系統(tǒng)并列運行，改造后的現(xiàn)地PLC接入新上位機系統(tǒng)，未改造的現(xiàn)地PLC仍接入老系統(tǒng)不變。運行人員在2套系統(tǒng)中分別監(jiān)視和控制相對應的不同設備，隨著技改的進行，監(jiān)控功能逐步轉移到新系統(tǒng)中，直到改造完成撤出老系統(tǒng)。由于該方式在改造過程中不涉及原監(jiān)控系統(tǒng)的功能變化，實施過程可以減少交互環(huán)節(jié)，但在改造完成前存在部分數(shù)據(jù)在新系統(tǒng)中不能進行監(jiān)控的問題。

(2)在改造過程中，老系統(tǒng)上位機暫時不動，新監(jiān)控系統(tǒng)上位機改造一開始全部投運，老監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過IEC 870—5—104規(guī)約送至新系統(tǒng)，新系統(tǒng)可以實現(xiàn)對老系統(tǒng)發(fā)出調節(jié)有功和無功指令，老系統(tǒng)不能監(jiān)視新系統(tǒng)數(shù)據(jù)。通過通訊方式，原監(jiān)控系統(tǒng)與新監(jiān)控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互，運行人員可在新系統(tǒng)中對全廠所有設備進行監(jiān)視和控制。由于該方案涉及2套監(jiān)控系統(tǒng)的復雜交互過程，存在著一定的溝通與實施問題，有一定的難度。

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，本次監(jiān)控系統(tǒng)改造采用了第一種方案。因此在監(jiān)控系統(tǒng)改造期間，采用新舊2套監(jiān)控系統(tǒng)同時運行的方案，根據(jù)機組的檢修計劃，系統(tǒng)改造與機組檢修同步進行，逐步接入新系統(tǒng)，最終實現(xiàn)全系統(tǒng)的改造。

3　技改后監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡結構和特點

在系統(tǒng)體系結構改造方案及設備配置上，為提高系統(tǒng)的實時性及可靠性，系統(tǒng)采用了分層分布式結構，監(jiān)控系統(tǒng)分為廠站層、現(xiàn)地控制單元層2層。電站控制網(wǎng)采用冗余網(wǎng)絡結構，在計算機房網(wǎng)絡柜中放置2臺控制網(wǎng)交換機。廠站層按功能分布，配置為1臺歷史數(shù)據(jù)服務器、2臺操作員工作站、1臺培訓工作站、1臺語音報警工作站、1臺廠內通訊工作站、2臺通訊工作站;各項功能分布在系統(tǒng)的相關節(jié)點上，每個節(jié)點嚴格執(zhí)行指定的任務，并通過系統(tǒng)網(wǎng)絡與其他節(jié)點進行通訊。

在系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集處理與控制功能上，監(jiān)控系統(tǒng)采集、管理各類實時數(shù)據(jù)，接收電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)以外的其他廠內外系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，對采集的每種數(shù)據(jù)進行相應的處理，以支持系統(tǒng)完成控制和記錄功能?，F(xiàn)地控制層按對象分散設置現(xiàn)地控制單元，包括4臺機組LCU、公用LCU及升壓站LCU等設備，各單元采集控制功能分布在本LCU中。本方案相應加強了各層和設備的處理能力，提高了各層和整個系統(tǒng)的可靠性，響應速度快，合理分解與協(xié)調了整個系統(tǒng)的功能。

在廠站層節(jié)點改造方案及設備配置上，2臺操作員站完成監(jiān)控系統(tǒng)的全部人機聯(lián)系功能;主要包括完成對本廠整座電站的運行監(jiān)視和閉環(huán)控制，發(fā)布操作命令，各圖表曲線顯示，事故、故障信號的分析處理、數(shù)據(jù)采集等功能。工程師站用于系統(tǒng)開發(fā)、編輯和修改應用軟件、建立數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)初始化和管理、檢索歷史記錄、系統(tǒng)故障診斷、程序下載及培訓等工作，也具有操作員工作站的功能，必要時，可對電站設備實現(xiàn)監(jiān)視和控制;調度通訊工作站改造后主要負責向省調、地調傳送數(shù)據(jù)工作等;廠內通訊工作站主要提供同絕緣監(jiān)測裝置、大壩監(jiān)控系統(tǒng)等外部設備的通訊。

現(xiàn)地控制單元改造方案及設備配置上，為提高監(jiān)控系統(tǒng)可靠性，滿足“無人值班(少人值守)”的要求，采用了PLC +觸摸屏的現(xiàn)地人機交互方式。PLC配置冗余的以太網(wǎng)模塊，直接與廠站層計算機通訊。各LCU配置串行通訊模塊，以實現(xiàn)與各自單元的繼電保護、交流電氣量采集裝置、勵磁、調速器、電度計量等現(xiàn)場設備的通訊。

在監(jiān)控系統(tǒng)通訊接口改造方案上，有廠內通訊和廠外通訊兩種方式。廠內通訊主要是通過廠內通訊服務器與廠內設備通訊，如大壩監(jiān)控系統(tǒng)、直流絕緣監(jiān)測裝置、廠內備自投裝置等通訊，并將數(shù)據(jù)進行處理，以報警或數(shù)據(jù)發(fā)送形式報送至上位機操作員站，以供運行人員監(jiān)控。廠外通訊主要是通過外部服務器經(jīng)過1臺網(wǎng)絡隔離裝置，系統(tǒng)廣播數(shù)據(jù)通過隔離廣播到Web服務器，與外網(wǎng)水調中心進行數(shù)據(jù)通訊，并經(jīng)水調中心將數(shù)據(jù)上送至中調以及集團數(shù)據(jù)服務器，經(jīng)過網(wǎng)絡即可遠程了解電廠主要設備的運行參數(shù)以及實時水情數(shù)據(jù)。同時，外部服務器增加了網(wǎng)頁發(fā)布功能，在外網(wǎng)，只要輸入服務器的網(wǎng)址，就可以查看本廠主要的監(jiān)控畫面及數(shù)據(jù)，對于專業(yè)技術及維護人員及時了解設備運行情況十分方便。

在系統(tǒng)時鐘接口改造方案上，全廠設置1套時鐘同步系統(tǒng)，時鐘同步系統(tǒng)為廠站層各計算機節(jié)點提供NTP網(wǎng)絡時鐘信息，并在網(wǎng)絡上進行廣播，實現(xiàn)網(wǎng)絡上各個節(jié)點計算機的時鐘同步。同時，還為勵磁系統(tǒng)、調速系統(tǒng)、保護系統(tǒng)及其他需要對時的設備提供對時信號。

4　技改后監(jiān)控系統(tǒng)功能的優(yōu)化

(1)上位機監(jiān)控畫面方面。為了更加便于運行人員監(jiān)盤與操作，除了保留之前運行人員方便和喜愛的風格和方式以外，還對不合理的部分加以改進。此次技改不僅優(yōu)化篩選了事件報警表的上送，同時對重要的參數(shù)及事件報警增加了頁面光字牌，當發(fā)生異常時，光字牌自動彈出提醒運行人員，大大減輕了運行人員的工作量和值班壓力。

(2)在機組的控制流程上進行了相應優(yōu)化。針對技改之前開停機過程中經(jīng)常遇到的問題，我們也進行了優(yōu)化，對于不影響機組安全運行的因素在機組開停機過程中盡量不進行判斷，使機組在安全穩(wěn)定的情況下開停機流程順利進行。在機組監(jiān)視方面，增加多因素判斷，盡量避免由于某個因素異常變化時造成機組誤停。如技改前，機組監(jiān)視邏輯監(jiān)視到冷卻風機2臺發(fā)生故障時會觸發(fā)停機，技改后增加了溫度比較判斷邏輯，當風機故障時，只有當溫度超過一定值后才會觸發(fā)停機邏輯，大大減少了錯誤判斷誤停機的情況發(fā)生。

(3)機組輔機控制方面。針對機組運行過程中

常常需要倒廠用電，輔機的電源瞬間斷開再恢復后不能自動啟動的缺點，在此次技改過程中增加了輔機斷電重啟功能邏輯。當機組倒廠用電造成輔機瞬時失電，而機組在并網(wǎng)運行狀態(tài)時，會自動啟動輔機自動重啟邏輯，將輔機自動啟動運行;此功能可避免輔機停止運行導致機組緊急停機發(fā)生，確保倒廠用電期間機組安全穩(wěn)定運行。

(4)在公用廠用電邏輯方面。針對實際運行需要，在完善自動備自投功能的基礎上增加了廠用電來電自復的功能。當來電自復功能投入時，若發(fā)生廠用電母線由于母線失壓時會連跳斷路器，并自動合上備用電源。當檢測到進線恢復來電并判斷電壓正常時，啟動來電自復功能邏輯，斷開聯(lián)絡開關，同時合上進線開關，恢復廠用電母線分段運行模式。此功能可以根據(jù)運行情況需要由運行人員進行投退，大大減少了倒閘操作的工作量。

5　結語

仙衣灘水電廠監(jiān)控系統(tǒng)技術改造項目于2013 年2月開始實施，至2015年4月完成了4臺機組、開關站、公用系統(tǒng)以及上位機監(jiān)控網(wǎng)絡的技術改造。目前系統(tǒng)運行狀態(tài)良好、穩(wěn)定，為電廠機組設備安全運行提供了有力保障。

責任編輯吳昊

作者簡介:蒙碧花(1978－)，女，工程師，主要從事水電廠自動化設備維護工作。

收稿日期:2015－12－04