水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造對(duì)策探討

鄒亮

（五凌電力有限公司 湖南長(zhǎng)沙 410004）

水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造對(duì)策探討

鄒亮

（五凌電力有限公司 湖南長(zhǎng)沙 410004）

本文主要以某水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為研究實(shí)例，該水電廠原先采用SSJ-3060型系統(tǒng)，改造后采用NC2000型新系統(tǒng)。本文首先介紹了水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造的難點(diǎn)和注意事項(xiàng)，然后對(duì)該水電廠的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造方案進(jìn)行了詳細(xì)探究。

水電廠；計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；改造

1 引言

現(xiàn)如今，很多水電廠現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)備件、系統(tǒng)擴(kuò)充以及網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)新時(shí)期水電廠發(fā)展需要，迫切需要對(duì)現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造，推進(jìn)水電廠持續(xù)發(fā)展。

2 水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造的難點(diǎn)

2.1 兩套監(jiān)控系統(tǒng)的平穩(wěn)過(guò)渡

由于新舊兩套監(jiān)控系統(tǒng)是由兩家不同公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，在安全理念、數(shù)據(jù)模型以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)都存在較大差異，但從連續(xù)性和實(shí)用性考慮，應(yīng)盡可能保留原監(jiān)控的一些長(zhǎng)處。由于知識(shí)產(chǎn)權(quán)等因素，新監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)法完全獲得老監(jiān)控中的所有信息資料，尤其是內(nèi)部結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)點(diǎn)表等，如何實(shí)現(xiàn)兩套監(jiān)控系統(tǒng)的平穩(wěn)過(guò)渡就顯得尤為重要。

2.2 新系統(tǒng)中接入老系統(tǒng)數(shù)據(jù)

改造期間如何確保未改造設(shè)備的安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)新監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)所有設(shè)備的正常監(jiān)控，就面臨著現(xiàn)場(chǎng)施工順序安排以及老監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入的問(wèn)題。在新監(jiān)控系統(tǒng)改造過(guò)程中，原老監(jiān)控系統(tǒng)的通信規(guī)約將取消，用于外送數(shù)據(jù)的方式將要變更，如何在新的監(jiān)控系統(tǒng)接入老監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所有設(shè)備的監(jiān)控，也是一大難點(diǎn)。

2.3 調(diào)度的監(jiān)視和控制

由于新監(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)度之間的數(shù)據(jù)交換采用某一種通信規(guī)約，通信設(shè)備采用調(diào)度專(zhuān)用通信機(jī)。調(diào)度通信機(jī)通過(guò)通信軟件實(shí)現(xiàn)新監(jiān)控系統(tǒng)向調(diào)度主站發(fā)送全廠遙測(cè)、遙信數(shù)據(jù)及接收調(diào)度向全廠所下發(fā)的遙調(diào)、遙控命令。在新監(jiān)控系統(tǒng)安裝調(diào)試時(shí)，原老監(jiān)控系統(tǒng)與網(wǎng)調(diào)和梯調(diào)的通信規(guī)約將取消，且集控只能控制已改造的機(jī)組。為了使調(diào)度能夠在新監(jiān)控系統(tǒng)安裝調(diào)試時(shí)監(jiān)視到未改造的LCU，就需要新監(jiān)控系統(tǒng)將老監(jiān)控系統(tǒng)未改造LCU的數(shù)據(jù)取過(guò)來(lái)，而這也是改造難點(diǎn)。

3 水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)概況

該水電廠原監(jiān)控系統(tǒng)使用的是SSJ-3060系統(tǒng)，大體分為上位機(jī)、下位機(jī)及廠內(nèi)光纖通信網(wǎng)3個(gè)部分。上位機(jī)主要由2臺(tái)主計(jì)算機(jī)，2臺(tái)操作員工作站，1臺(tái)工程師工作站，1臺(tái)通信工作站，1臺(tái)中調(diào)通信機(jī)以及1臺(tái)歷史數(shù)據(jù)站組成。下位機(jī)采用9套SJ-600型現(xiàn)地控制單元（LCU），分別對(duì)應(yīng)6臺(tái)機(jī)組，110kV和220kV開(kāi)關(guān)站和公用設(shè)備。上位機(jī)和下位機(jī)均連至冗余快速光纖通信網(wǎng)，經(jīng)路由器連接。上位機(jī)經(jīng)過(guò)多年連續(xù)不間斷運(yùn)行，逐漸出現(xiàn)一些安全問(wèn)題，影響電廠發(fā)供電安全。因此需對(duì)上位機(jī)系統(tǒng)升級(jí)改造，以消除安全隱患。

4 改造方案

4.1 方案概述

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)LCU保留現(xiàn)有設(shè)備，在今后的一段時(shí)間內(nèi)還將繼續(xù)按原有方式運(yùn)行的實(shí)際情況并結(jié)合電廠檢修計(jì)劃，改造將分多個(gè)階段實(shí)施，按類(lèi)別可分為前期、中期、后期3個(gè)階段，最終完成整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的改造。

前期主要安排新上位機(jī)系統(tǒng)搭建；中期主要工作為首先安排1套機(jī)組LCU作試點(diǎn)接入新系統(tǒng)并做相關(guān)試驗(yàn)，并在試驗(yàn)完成后及時(shí)退回老系統(tǒng)運(yùn)行。然后根據(jù)此套LCU接入的經(jīng)驗(yàn)以及電廠的檢修計(jì)劃依次將老系統(tǒng)剩余LCU全部接入新系統(tǒng)試驗(yàn)；后期主要安排新老系統(tǒng)一次性更替，新系統(tǒng)全面投入運(yùn)行，老系統(tǒng)退出，并完成新系統(tǒng)功能完善，包括調(diào)度通信調(diào)試、自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）/自動(dòng)電壓控制（AVC）功能實(shí)現(xiàn)等。

4.2 具體實(shí)施方案

4.2.1 前期改造方案

新、老系統(tǒng)并存，新、老系統(tǒng)分開(kāi)獨(dú)立運(yùn)行。新系統(tǒng)搭建完畢并做各項(xiàng)功能檢測(cè)，全廠監(jiān)控任務(wù)仍由老系統(tǒng)擔(dān)任。

由于調(diào)度通信需要對(duì)遙測(cè)信息的線性度及遙測(cè)信息的反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行測(cè)試，因此在接入過(guò)程中需要進(jìn)行信號(hào)模擬試驗(yàn)。在前期工作中，需完成與調(diào)度通信的任務(wù)，通信通道可以采用之前一直閑置的104備用通道，以便中期單臺(tái)LCU接入試驗(yàn)時(shí)核對(duì)四遙信息。這一階段改造主要為中期階段LCU接入新系統(tǒng)內(nèi)試驗(yàn)做準(zhǔn)備。

4.2.2 中期改造方案

（1）首臺(tái)LCU接入

安排1套機(jī)組LCU作為試點(diǎn)接入新系統(tǒng)并做相關(guān)試驗(yàn)，主要包括：測(cè)點(diǎn)核對(duì)、控制調(diào)節(jié)及畫(huà)面報(bào)表核查等，在試驗(yàn)完成后及時(shí)退回老系統(tǒng)運(yùn)行。

在整個(gè)改造過(guò)程中，新、老系統(tǒng)嚴(yán)格分開(kāi)運(yùn)行。注意觀察新上位機(jī)和接入機(jī)組LCU的信號(hào)和控制是否正常，如發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)檢查處理正常后再進(jìn)行下一步試驗(yàn)。單點(diǎn)開(kāi)出控制設(shè)備時(shí)，設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)需有人監(jiān)視。

（2）其他LCU逐步接入新系統(tǒng)

隨電廠檢修計(jì)劃的安排，將其余LCU逐一接入新上位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)完成后再接回老系統(tǒng)內(nèi)。每臺(tái)LCU將根據(jù)計(jì)劃逐臺(tái)接入新系統(tǒng)進(jìn)行完整試驗(yàn)，試驗(yàn)完成后退回老系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。

這樣所有LCU全部做完接入試驗(yàn)后，驗(yàn)證了新系統(tǒng)當(dāng)前的數(shù)據(jù)庫(kù)和相關(guān)配置滿足在后期改造階段將所有LCU一次性接入的要求，老系統(tǒng)也做好向新系統(tǒng)一次性接入的所有工作。

（3）新系統(tǒng)與調(diào)度通信的靜態(tài)調(diào)試

在試驗(yàn)過(guò)程中中斷104通道并不會(huì)造成與調(diào)度側(cè)的通信中斷，而且單臺(tái)機(jī)與調(diào)度的對(duì)點(diǎn)試驗(yàn)完成后，104通道立即恢復(fù)到老系統(tǒng)，與101通道形成冗余，并不影響其他LCU在老系統(tǒng)內(nèi)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4.2.3 后期改造實(shí)施方案

（1）方案簡(jiǎn)述

新、老系統(tǒng)并存，新、老系統(tǒng)由獨(dú)立分開(kāi)運(yùn)行轉(zhuǎn)為合并運(yùn)行，最終實(shí)現(xiàn)老系統(tǒng)退出，新系統(tǒng)取而代之。

這一階段所有LCU一次性接入新系統(tǒng)并做相應(yīng)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)上送狀態(tài)檢查及控制試驗(yàn)；電廠需要提前向調(diào)度中心提交改造申請(qǐng)，由省調(diào)批復(fù)各臺(tái)LCU連續(xù)的停電計(jì)劃，在最短的時(shí)間內(nèi)將各個(gè)LCU依次接入新系統(tǒng)中。

（2）調(diào)度通信接入測(cè)試

根據(jù)新系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求，原來(lái)由老系統(tǒng)集控通信機(jī)完成的調(diào)度通信任務(wù)將轉(zhuǎn)移至新增的調(diào)度通信機(jī)完成。這階段與省調(diào)的通信將在短時(shí)間內(nèi)完全中斷。隨著新上位機(jī)系統(tǒng)完全接入的完成，可重新恢復(fù)監(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)度的數(shù)據(jù)互換。通信恢復(fù)后，與調(diào)度中心再次簡(jiǎn)單核對(duì)一下各類(lèi)測(cè)點(diǎn)，即可投入運(yùn)行。

（3）完善新系統(tǒng)功能

在新系統(tǒng)上完成全系統(tǒng)AGC/AVC、數(shù)據(jù)采集、運(yùn)行監(jiān)視、控制調(diào)節(jié)、計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)以及事故追憶等各種功能的調(diào)試。

4.3 方案總結(jié)

由于此次改造主要為監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)系統(tǒng)的改造，不涉及下位機(jī)LCU的改造，所以只要對(duì)新監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)、下位機(jī)的驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行開(kāi)發(fā)并使其滿足要求。若不需對(duì)下位機(jī)LCU做任何改動(dòng)，LCU無(wú)論是接入新系統(tǒng)還是老系統(tǒng)都能正常運(yùn)行。

相比新、老系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行、新系統(tǒng)為主控或老系統(tǒng)為主控的方案。LCU在新監(jiān)控系統(tǒng)做過(guò)試驗(yàn)后可迅速恢復(fù)到老系統(tǒng)中運(yùn)行，因此運(yùn)行人員在整個(gè)改造過(guò)程中只需監(jiān)控一套老監(jiān)控系統(tǒng)，同時(shí)也保證了新、老系統(tǒng)各自的完整性，并且不需要在2個(gè)系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，減少了系統(tǒng)間通信程序的開(kāi)發(fā)和測(cè)試、試驗(yàn)過(guò)程以及帶來(lái)的過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)。

5 改造后的監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能及特點(diǎn)

5.1 監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

改造后的新監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 水電廠監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

新上位機(jī)主要包括主機(jī)兼歷史數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、操作員工作站、工程師工作站、生產(chǎn)管理工作站、On-call工作站和Web服務(wù)器等。上位機(jī)與LCU通過(guò)光纖以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和各項(xiàng)控制、操作命令的接收與發(fā)送。配備1套全球定位系統(tǒng)（GPS），作為監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)并對(duì)全系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)鐘同步校正。

5.2 監(jiān)控系統(tǒng)的功能

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件的功能如圖2所示。

圖2 NC2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件功能框圖

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、有效地完成對(duì)水電廠被控對(duì)象的安全監(jiān)控。其主要功能為：數(shù)據(jù)采集和處理；時(shí)間順序記錄；事故、故障報(bào)警及記錄；事故追憶和相關(guān)量記錄；控制操作和負(fù)荷調(diào)節(jié)；運(yùn)行操作指導(dǎo)；AGC；AVC；統(tǒng)計(jì)記錄與生產(chǎn)管理；人機(jī)接口及操作；語(yǔ)音及手機(jī)短信報(bào)警；數(shù)據(jù)通信；歷史數(shù)據(jù)庫(kù)；系統(tǒng)自診斷與冗余切換；軟件開(kāi)發(fā)與維護(hù)等。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的改造過(guò)程，使用NC2000型新系統(tǒng)替代了原有的SSJ-3060型系統(tǒng)，NC2000型新系統(tǒng)維護(hù)便捷、執(zhí)行迅速、網(wǎng)絡(luò)安全可靠，該水電廠改造成功，對(duì)其他類(lèi)似水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造具有很好的借鑒意義。

[1]唐 暉.謅議對(duì)當(dāng)前水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造的問(wèn)題[J].科技資訊，2014（20）：26.

[2]彭濤.水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造中的控制模式設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化應(yīng)用，2014（11）：15～16.

[3]俞鴻飛，徐麟，束炳芳，等.水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)智能化改造的思考[J].水電站機(jī)電技術(shù)，2015（07）：10～13.

TV736

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1004-7344（2016）14-0272-02

2016-4-26

鄒 亮（1981-），男，助理工程師，本科。