西津電廠計算機監控系統優化改造

蔣 亮

（大唐水電科學技術研究院有限公司，廣西 南寧 530022）

0 引言

西津水電站位于廣西橫州市郁江干流的中游河段上，是我國第一座低水頭河床徑流式水電站。電站原設計安裝有4臺軸流轉槳式水輪發電機組，總裝機容量244.7 MW，其中4臺機組單機容量分別為：65 MW、57.2 MW、62.5 MW、60 MW。

1 西津電廠計算機監控系統

西津電廠計算機監控系統于1998年12月投入運行，至今已運行22年。采用北京中水科水電科技開發有限公司開發的H9000計算機監控系統。監控系統采用兩層分層分布式結構[1]，廠站層于2007年進行上位機系統升級，由原來的V1.0系統升級到V4.0系統，操作平臺由UNIX改為Windows，網絡改為以太網通信方式，單網結構。2011年再次進行升級，增加了數據采集服務器、調度通信服務器、報表服務器。

監控系統上位機組成：操作員站2臺、培訓員站1臺、工程師站1臺、RTU后臺站1臺、數據采集服務器2臺、WEB服務器1臺、報表服務器1臺、廠內通信服務器1臺、調度通信站2臺。其中調度通信站負責與廣西中調通信，廠內通信機負責與水情系統、五防系統、遠動RTU通信。

下位機組成：4套機組LCU控制柜、1套開關站LCU控制柜、1套公用LCU控制柜，監控系統LCU單元為GE9070系列模塊。采用單星型單網網絡組態。

自監控系統投運以來，隨著運行時間逐步加長，監控系統存在通信中斷、系統死機等缺陷，特別是近幾年來，系統缺陷逐漸增多、故障率升高、AGC/AVC功能不完善、PLC無法采購備品，已經影響到西津電廠發電設備的安全、穩定、經濟運行，隨著西津電廠無人值班需求的推進及中國大唐桂冠集控相關需求，因此有必要對現有監控系統進行全面升級改造。

2 西津電廠計算機監控系統改造原則及總體結構

為確保監控系統技改達到技術成熟、運行可靠、性能優良、功能完備、減少對進口設備依賴的目的，參考國內外同類型改造經驗，并結合西津電廠實際情況，確定了以下改造原則：

（1）根據大唐集團無人值班[2]相關技術要求，對西津電廠監控系統廠站層配置：2臺調度通信服務器、2臺歷史數據服務器、2臺數據采集服務器、2臺操作員站、1臺工程師站、1臺廠內通信服務器、2臺培訓工作站，2臺集控通信服務器，網絡采用雙星型千兆以太網。

（2）根據大唐集團無人值班評價相關需求并結合西津電廠實際情況，對西津電廠監控系統現地層配置：4臺機組現地LCU、開關站及公用LCU均采用雙CPU雙網絡；4臺機組水輪機輔助控制PLC采用單PLC雙網絡。

（3）根據減少對進口設備依賴的要求，對西津電廠監控系統上位機系統（含服務器、交換機、操作系統、數據庫、應用軟件等）、下位機系統（含PLC軟硬件）開展自主可控改造。

（4）由于當前西津電廠監控系統AGC/AVC可靠性不高，且由于西津電廠特殊的接線方式導致AGC/AVC存在多種運行方式，需要結合技改進行解決。

（5）由于西津電廠特殊的接線方式導致西津電廠存在部分外送線路110 kV（小網線路）開關跳閘后無法與220 kV（大網線路）進行同期合閘問題，也需要結合此次技改一并解決。

（6）電站現有服務器安裝相應軟件使管理信息大區服務器具備WEB和APP功能。

根據以上改造原則，網絡系統結構見圖1。

圖1 西津電廠計算機監控系統網絡結構圖

3 監控系統優化改造要點

（1）單星型網改為雙星型網，主交換機由百兆升級為千兆。舊系統下位機為單PLC單星型網絡結構，主站交換機和其他LCU交換機均為封閉網絡的節點，當有1個LCU處于停電檢修或者交換機異常狀態時，單星型網處于斷開狀態，主站層設備不能監控其他正常LCU。改為雙星型結構后，單個LCU的PLC停電或者異常離線時，不影響其本身及其他LCU 信號上送。

（2）舊系統上位機系統在2007年改造后通過主站交換機拓展的方式實現上位機冗余配置，通過改造為新系統后可真正實現物理鏈路硬件冗余配置，使設備可靠性更高；因該項目為水電站計算機監控系統改造重點關注項目，其相關軟硬件實際性能及設備技術參數指標需待改造完成后進行實測確定；受機組檢修工期安排影響，本項目初步規劃在2021年末改造完上位機部分，下位機LCU部分將持續到2022年底，其改造過程中將不可避免存在兩套上位機系統并列運行及各LCU如何在兩套上位機系統中接入、送電網調度及桂冠集控的問題，需要進行具體方案的細化。

（3）大型或重要的中型電廠，數據服務器主要負責主控制層實時數據采集和處理，運行及管理電站的高級應用功能，自動發電控制(AGC)，自動電壓控制(AVC)等。西津電廠因其特殊的接線方式（見圖2：西津電廠電氣主接線圖）導致電廠正常運行時110 kV母線（1M和2M）聯絡開關100DL及220 kV母線（1M和2M）聯絡開關200DL處于斷開狀態，由于110 kV旁路母線未投入運行，此時西津電廠相當于變成兩個電廠（1、3號機組與2、4號機組），而當電網需要將100DL和200DL開關合環時，西津電廠又變為一個電廠，故不同的運行方式下對AGC和AVC相關要求均不一樣，需要有不同的策略控制。

圖2 西津電廠電氣主接線圖

（4）水電站監控系統開關站線路開關同期一般采用兩種方式同期：①開關兩側（機組側和線路側）一端有壓一端無壓，此時選用開關站同期裝置無壓合閘功能；②開關兩側均有壓并屬于同一個區域電網內，此時若因故導致線路開關跳開后同期裝置根據開關兩側電壓、頻率幅值及相位判斷符合同期條件時進行合閘，此時同期裝置屬于等待同期狀態。西津電廠因其出線接線較為復雜，正常運行時由于100DL、200DL開關斷開導致將4臺機組分成相當于兩個電廠，而1號機組主變和2號機組主變又分別將220 kV（大網）與110 kV（小網）電網連接，此種運行方式導致線路開關跳閘后無法滿足線路同期條件致同期合閘失敗，需要對開關站線路開關同期采用機組型同期裝置以調節電壓和頻率，以滿足機組在大小網間運行線路開關跳閘后重新同期合閘的需求。

（5）為了滿足后期電廠運行實際需求，結合當前計算機監控系統改造，考慮將生產區（Ⅰ區、Ⅱ區）數據導出至管理信息大區（Ⅲ區）服務器后開展相關應用，如WEB轉發、手機APP定制等，遠期可預留開展相關智慧電廠如設備運行狀態評估分析、智能檢修等相關應用。

4 結語

新系統參考當前主流水電廠自主可控計算機監控系統設備配置情況，相對舊系統進行了硬件性能升級，修改了主干網絡配置，對照當前國家和行業標準補充了必要的輔助設備系統，對過去10多年來運行維護中產生的如AGC/AVC分段運行、開關站線路開關跳閘后大小網間同期并網等問題進行了探討并提出了初步的解決方案，可供相關類型水電廠借鑒參考，提高系統可靠性和自動化水平。