響洪甸抽水蓄能電站XDPS—400計算機監控系統應用研究

摘要：通過分析響洪甸抽水蓄能電站投運幾年來的XDPS-400計算機監控系統，剖析該系統設計、安裝、運維過程中的缺點和不足，并提出相應整改建議和方法，全面提升該系統的功能，并增強該系統的安全性、穩定性、準確性，為響蓄電站真正全面實現“無人值班，少人值守”奠定基礎。

關鍵詞：響蓄電站；計算機監控系統；遠程監控

作者簡介：王猛（1978-），男，安徽泗縣人，安徽省六安市金寨縣響洪甸水電站發電設備檢修公司，助理工程師。（安徽 六安 237335）

中圖分類號：TM 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）30-0145-02

響洪甸抽水蓄能電站位于安徽省六安市金寨縣，裝有兩臺雙轉速混流可逆式水輪發電機組。單機發電工況額定出力為40MW；水泵工況可調節為兩種轉速工況運行，額定負荷為-55MW、-40MW。響蓄電站在安徽電網中頻繁參與調峰填谷運行和事故備用，并作為安徽電網的黑啟動電源。在系統中有著重要的運行地位。值班模式為“無人值班、少人值守”，采用上海新華控制技術有限公司XDPS-400監控系統實行遠程監控。

一、XDPS監控系統簡介

XDPS-400是一個集測量、控制、通訊和管理等功能為一體的計算機監控系統。它可以完成實時數據采集、過程控制、順序控制、高級控制、報警檢測、監視、操作，可以對數據進行記錄、統計、顯示、打印等處理。具有良好的人機界面，良好的可移植性、通用性、實用性、開放性，各種功能完備、實用。

XDPS-400采用開放式、分層分布式結構。計算機監控系統分為兩層，即分為主站系統監控層和現地子站（LCU）層。整個計算機監控系統的網絡結構采用雙以太網結構，完全冗余。通信介質采用光纖和屏蔽雙絞五類線，通信速度100Mbps。當數據通信網絡中出現某個差錯時，系統會自動采取安全措施，如自動要求重發該數據、切除故障設備或切換至冗余的裝置等，以保持通信網絡安全、可靠運行。

主站計算機監控系統的功能：數據采集功能、數據處理功能、數據通信、自動控制與調節功能。現地子站的基本功能：通過各種信號端子板（卡）輸入和處理各類輸入量信號；通過各種信號端子板（卡）輸出和處理各類輸出信號；向主站系統上傳各類信號和接收主站系統下達的各類信號；實現和所屬各種附屬系統的通信，交換信息；可獨立地實現對所屬各種附屬設備的控制和操作。

工況轉換流程的轉換、單個設備的操作采用步序式設計。步序的執行可以是條件觸發的，也可以是時基的。當前步序的操作成功后，對應該步的反饋信號到達，程序將自動轉入下一步。

二、運行中的問題

1.功能未能按設計要求來完善

（1）部分功能沒有實現。如無運行報表、無法自動進行電量統計；AGC、AVC無法正常投入；無模擬操作功能；無語音告警。

（2）部分設備不能遙控。不能監控遙操的設備有：1號、2號、3號高壓空壓機；1號、2號低壓空壓機；4號、5號主廠房滲漏排水泵；1號、2號、3號施工支洞滲漏排水泵；全廠風機；廠用電改造后400V母線各開關；下壩泄水閘門等。

（3）監控系統電源不正常。由于監控系統在安裝時未按設計要求施工，在廠用電失電或倒廠用電時，UPS電源工作不正常，監控系統全部或部分失電無法正常運行，無法進行設備操作和采集、記錄數據。

（4）部分工況轉換流程未完成。5號機有：停機→發電調相工況、發電→發電調相工況、停機→啟動對拖發電機工況、對拖發電→停機工況、停機→水泵調相2（SFC、BTB）工況、水泵調相→停機工況；6號機有：停機→發電調相工況、發電→發電調相工況、停機→啟動對拖發電機工況、對拖發電→停機工況、停機→水泵1（BTB）工況、停機→水泵2（BTB）工況、停機→水泵調相2（SFC、BTB）工況、水泵調相→停機工況；另外黑啟動流程不完善，無法運行。

（5）部分系統圖未及時更改。由于近年來響蓄電站對主、輔設備進行了大規模的更換和改造，實際設備系統圖有很大變化，監控系統未更改的系統圖有：400V廠用電系統圖（且改造后母線各開關雙重編號未調整）；直流系統圖；高壓氣系統圖；低壓氣系統圖；5號、6號機冷卻水系統圖。

（6）監控洪甸抽水蓄能電站信號返回屏長期無法投入使用。

2.設計不合理

（1）步序設計太籠統。特別是停機→發電或停機→抽水工況轉換時，步序第一步，電氣機械輔助設備同進動作。常出現因某一設備故障而監控系統本身又無法識別，增加了運行人員判別故障設備的難度，如需退出流程又增加了正常設備的動作次數，降低了使用壽命。在停機→抽水工況轉換流程啟動不成功時還造成了高壓氣的流失，給下一次抽水帶來了麻煩，同時還增加了廠用電。

（2）步序執行時間未嚴格設置。雖然采用步序，但在實際運行中，并沒有正確設定流程步序執行、故障超時時間（默認×秒）。這在工況轉換個別輔助設備出現故障不能正常動作時尤為突出，如發電或抽水啟動時不投勵、某個開關不合等，監控系統不會發出告警或中止流程，而會無期限等待值班人員去處理或中止流程。又如某臺機抽水并網成功后，在壓水排氣電磁閥或均壓管排氣電磁閥未落的情況下，監控畫面顯示停機至抽水工況流程結束且無告警或提示。但事實是流程并未結束，如運行人員未及時發現，在等待故障超時時間（90分鐘）后會因流程超時而發生跳機事故。

（3）機組靜止條件和開機條件設計不全面。如無蝴蝶閥位置檢測，在蝴蝶閥位置漂移的情況下仍可啟動發電、抽水或作為對拖發電機等流程，在執行到開導葉這一步時無法打開導葉。又如因開機條件中只檢測導葉全關信號而不檢測導葉其他位置信號，在Y開度信號不對時仍可啟動停機至水泵工況流程，這導致抽水并網后機組不開導葉，而此時監控無從判斷，不能報警、自動轉入水泵停機流程或處理故障。導致機組發生劇烈振動，嚴重時可能發生抬機事故。

（4）主站及現地子站各單元程序并不一致，現地工控機無法操作。由于該監控系統經過多次修改，但5號、6號機組現地子站單元程序未及時導入仍采用修改前程序，致使5號、6號機組現地子站單元不能進行正常的開停機流程操作，且5號機現地工控機、地下廠房現地工控機、開關站現地工控機更換后無操作鍵盤。

3.信號傳輸未調整

（1）由于近幾年對勵磁、調速器、220kVSF6開關、高低壓空壓機進行了更換，并增加了新變頻器和柴油發電機，而運行及故障信號卻沒有完全接入監控系統或未按新系統調整，仍采用老信號。如勵磁只有“勵磁系統總故障”信號；調速器只有“調速器總故障信號”，連調速器在手動、自動時都無法判斷；新變頻器只有“新變頻器重故障”信號；SF6開關、柴油發電機無故障信號至監控；高、低壓空壓機無故障信號至監控，監控系統中的故障信號均為原空壓機信號，與更換后的空壓機不匹配。這給設備運行中故障的判斷帶來了很大困擾，給事故處理帶來了許多不必要的麻煩。

（2）監控系統部分數據測量不準確。如系統頻率；上、下游水位；機組各部冷卻水流量水壓；推力水導上導下導油位；調速器及蝴蝶閥回油箱油位；機組各部溫度；水輪機頂蓋水位等。與現地電氣、機械表測量值有很大差異，數據傳輸誤差較大，這都不利于運行分析。

（3）工況轉換界面沒有機組導葉開度信號。

三、相關對策

一是對未能按設計要求完善的功能進行完善。如工況轉換流程設計、信號返回屏的修復、設備的遙控、運行報表等。

二是對工況轉換流程進行重新審查、修改。調整開機條件、細化步序、設定流程步序執行故障超時時間。作為步序控制的安全保護體系，流程步序執行故障超時時間的設定非常有必要。因為某些流程不允許停滯在某步，但可能由于機械設備本身原因造成反饋信號無法回送，或是設備沒有響應執行命令，以致觸發條件不能滿足，流程被懸置，這對于抽水蓄能電廠的工況轉換流程來說是非常危險的。步序控制模塊應允許給每一步設置故障超時，當某步執行時間超過該步設置的故障超時時間值時，步序控制模塊應能響應外部給予的中斷、終止信號或將正在執行的流程，自動轉至相應的故障保護流程。

三是調整電源。主站采用交流電源和UPS電源切換供電。UPS電源的進線電源分別取自廠用交流和電站直流220V電源。正常運行時UPS電源直接轉送廠用交流，當廠用電失電后UPS電源將直流220V電壓逆變送出220V交流。機組子站、升壓站子站、公用系統子站的供電方式采用電站提供的逆變交流220V電源和廠用交流220V電源切換供電。

四是對各設備的運行、故障信號進行調整擴充，并檢查或更換監控系統的信號傳輸網絡。使監控系統能正確反映各設備的狀態和測量值并正確反饋各設備的故障信息。

四、總結

響洪甸抽水蓄能電站計算機監控系統基本上滿足了設備正常運行需要，但在功能完善、信號傳輸、故障預告、事故處理等方面還需進行進一步的修改和調整。機組的安全穩定運行，“無人值班、少人值守”的實現離不開可靠的設備、規范的制度和高素質的員工，而可靠的設備是一切的基礎，高性能、可靠的計算機監控系統又是這些基礎的靈魂。通過對監控系統不足的分析與改進，全面提升XDPS-400計算機監控系統的可靠性和功能，實現遙測、遙控、遙調，滿足“無人值班、少人值守”的監控要求，從而為響洪甸抽水蓄能電站“無人值班、少人值守”的全面實現奠定基礎。

（責任編輯：孫晴）