黑水河集控中心計算機監控系統報文信息優化與應用

王 偉， 曹 倫

(阿壩水電開發有限公司，四川 黑水 624000)

1 概 述

黑水河集控中心計算機監控系統采用南瑞NC2000計算機監控系統，主要承載黑水河流域柳坪水電站、雅都水電站和毛爾蓋水電站三個梯級水電站主要電氣設備及水庫閘門的監視和監控功能，以及接收四川省電力調控中心的遙調和遙控命令。主要任務有：根據水情信息和電廠的實際工況，按照安全和經濟運行的準則申請調令；根據調令或者防洪度汛等工作需要進行機組負荷調節、開停機操作和閘門操作。運行人員需要實時關注簡報信息和語音報文掌握現場設備的狀態變化，為了便于運行人員及時發現突發告警或異常事件，提高工作效率和減輕工作強度，以集約優化和“智能”優化的方式開展集控中心計算機監控系統報文信息優化與應用具有重要的意義。

2 報文信息基本情況

2.1 集控中心報文信息以簡報窗口和語音報文的方式展現

(1)越復限信號。將重要模擬量信號(含溫度量信號)設置上、下限定值用以預警、報警，如水庫水位上限、下導瓦溫高等。

(2)狀變一覽表。主要指反饋設備狀態變化的開關量信號(含虛點)，如蝶閥主閥開到位信號、機組有功調節退出信號等。

(3)故障信號。主要指反饋設備發生故障的開關量信號(含虛點)，如勵磁柜調節器故障，SJ30串口通訊故障等。

(4)事故信號。主要指反饋設備發生事故時的開關量信號，如電氣事故、機械事故等。

(5)操作一覽表。主要用于顯示、記錄和審計操作人員的操作行為，如機組開機命令下達成功、水庫閘門提升操作等。

(6)流程信息。主要指機組在開停機過程中流程狀態的信息反饋。

在實際運行過程中，運行人員以監視運行圖和調節負荷為主。然而運行圖反應的信息量有限，除定期巡屏巡檢外，主要還是通過簡報窗口和語音報文來掌握設備的運行狀態和及時發現設備的故障信號、事故預警信號。但是簡報窗口展示的報文信息量大、種類繁多，有時還面臨窗口刷屏的現象：如一次調頻持續動作、復歸導致刷屏；三站機組在一個調令下同時開停機過程中出現流程刷屏；傳感器通道故障造成刷屏；模擬量越復限某個定值導致刷屏等。一旦出現報文刷屏后，語音告警將失去作用，因為語音是按照時間順序進行的讀報，且報文讀報需要一定的時間，因此語音報文嚴重滯后窗口報文，不利于運行人員及時監聽報文。而刷屏現象的出現，容易使運行人員無法快速、準確地掌握三站的設備運行狀況。因為報文刷屏易造成運行人員監視強度成倍增加，形成視覺疲勞；也會使語音報文頻繁讀報，造成聽覺疲勞。如果此時出現了別的重要告警信號，很容易被遺漏，延誤處理造成事故[1]。

2.2 系統自帶的報文信息優化功能

(1)將各類報文進行分類和分級，把相對次要的報文進行過濾。此方法的局限性在于報文的篩選過程需要權衡的因素比較多，并且即使過濾一部分報文信息，流域三站的總報文信息量仍然很大。

(2)通過顏色區分一般報警信息和事故報警等各類報文信息，并增加閃爍功能，可有效排除大量的一般提示信息，確保運行人員對重要告警信號不發生疏漏。但是在某個特定的情況下，如報文刷屏且運行人員正在專注調整負荷的時候，帶顏色的報文信息一閃而過，也容易造成疏忽。

(3)通過信號分欄歸類報文信息，可以快速查找相應報文，如在“當前”信息一欄表下可以直接查看當前信號保持或未復歸的故障信息。但是運行人員為了了解全站的設備狀態，一般監視的是“全部”信息一覽表。

(4)對于某些刷屏信號，可以通過人工過濾的手段，屏蔽該報文。但是該方法只能屏蔽窗口報文，不能屏蔽語音報文；且假如電網頻率震蕩期間，機組一次調頻動作、復歸頻繁動作，為了判斷調速器是否正確響應一次調頻動作狀態，有些電廠要求不能人工過濾該信號。

以上優化措施滿足了運行人員的絕大多數需求，但是對于集控中心而言，還有需要改進的地方。通過研究發現，電氣事故告警和機械事故告警最容易被發現，因為會伴隨著大量的報文，但發現時已“為時已晚”，因為機組非計劃停運或主設備跳閘將直接影響電廠的安全可靠性指標管理[2]。

3 報文信息改進與優化措施

針對以上情況，分別提出以集約的方式進行信號預警和根據實際工況嘗試“智能”報文兩種解決思路。

3.1 以集約的方式進行信號預警

將電廠機組、廠用變和主變等各類跳閘預警信號通過“與”“或”等邏輯關系集成一個或幾個虛擬點，以非常簡約明了的方式顯示在運行監視主圖上，其具體方法如下。

將機組推力及導軸承冷卻水中斷信號、推力及導軸承瓦溫高報信號、事故油壓低報信號、空冷熱風高報信號、勵磁變溫度高報信號(以上均為機組跳閘預警信號)等26個信號在對象腳本編輯器里通過邏輯“或”的關系集成一個虛擬點，并將該點做在運行監視圖上，命名“重要信號報警總點”。正常狀態以綠色的“正常”顯示，當26個信號中的任意一個或者多個信號動作時，則顯示紅色的“動作”，并且點擊該信號按鈕，將會進入一個直觀的信號反饋歸類畫面[3]。

通過整合后，對于事故停機或事故跳閘這類非常重要的事故預警信號，運行人員不必擔心報文刷屏看不到，語音信號滯后聽不到，而是能夠直觀地在運行監視圖上發現預警信號，降低了勞動強度，提高了發現這類信號的概率，提升了集控中心對現場設備的安全管控。并且僅通過機組、廠變和主變事故預警信號這一項整合，三個站理論上可以減少黑水河集控中心窗口報文200多條，語音報警200多條。

3.2 根據實際工況嘗試“智能”報文

集控中心報文信息中，輔助控制系統報文也占了很大一個比重，由于其報文信息相對沒那么重要，且具有一定的共性即電機啟停控制，因此可以將電廠以電機啟停等為代表的一類輔助控制系統，借助其PLC本身具有的可編程優勢，通過一定的語言邏輯，達到“智能”報文的效果，這樣既保留了設備的上送信息總量，又減少了集控中心報文刷新的頻率。如以雅都電站調速器油壓控制系統啟泵流程為例：壓力低時，油泵空載啟動，延時幾秒后加載閥動作，達到停泵壓力后自動停止，一般這個過程不到1分鐘，涉及4個狀變信息報文。因此可以在輔機PLC程序中用ST語言或者梯形圖方式實現以下邏輯。

(1)如果壓力降低達到啟泵值時，然后在10秒內油泵啟動反饋信號“與”加載閥開出繼電器動作信號邏輯為“1”，則認為調速器油壓裝置油泵電機因低壓正常啟動并正確的執行流程和完成閉環反饋，該過程不報任何報文。

(2)若10秒內油泵啟動反饋信號“或”加載閥開出繼電器動作信號不滿足，則報相應的報文。

(3)同時加載閥在開出繼電器動作信號時開始計時，若1分鐘后油泵沒有反饋停止信號，則報超時故障。這時運行人員就要立即派人檢查和做好應急措施，因為可能是加載閥實際未動作造成的，容易引起事故低油壓的風險；也有可能是停泵回路出現問題，造成油罐安全閥動作的風險[4]。

4 運用效果

4.1 提升設備運行安全可靠性

經過報文信息優化特別是事故預警信號優化后，運行人員通過運行主接線圖上一個“點”的顏色變化便能及時有效的發現機組、廠變和主變的事故預警信號，并做出正確的判斷和處置。例如因忽視了某些信號導致集控上位機報簡報窗口報“柳坪電站3F機組重要信號報警總點動作”，同時該按鈕指示由綠色變成紅色，引起了運行人員的高度重視，通過點擊該按鈕進入重要信號監視畫面，發現柳坪3F機組調速器油壓裝置低油壓信號指示燈點亮，通過現場快速處置，有效避免了機組因事故低油壓造成“非停”和滿負荷甩負荷。強化了集控中心對現場設備的遠程管控，提升了設備運行安全可靠性[5]。

4.2 減輕運行人員的工作強度

一般集控中心運行值班員人數配置相對較少，工作相對繁重，若遇到刷屏現象，不僅要面對報文、語音產生的視覺、聽覺疲勞，還要承受巨大的心理壓力，生怕錯過諸如事故預警一類的信號。而以集約的方式進行信號預警優化后，他們就可以從容有效地發現和處置即將發生的事故，不必再擔心因監盤不力而受到考核。切實減輕了運行人員的工作強度，優化了人力資源配置。

4.3 促進了管理提升

由于集控中心遠程控制三個站點，管轄信息量較大，盡管報文越多越有助于運行人員了解現場設備狀態，然而各類繁雜的信號容易影響運行人員查看事故信息，反而降低了集控系統報文信息的利用率。通過以集約的方式進行信號預警和輔助控制系統的“智能”報文，減少了各類報文數量而不影響對設備狀態管理，有效促進了管理提升。

5 結 語

黑水河集控中心計算機監控系統報文信息優化完全依靠廠站內部的運維專業管理人員，充分依托現有的系統和設備，借助“智能”報文概念，由淺入深、以點及面的進行創新嘗試。從結果上看提升了設備運行安全可靠性、減輕運行人員的工作強度；從過程上看促進了公司內部運維團隊專業建設與提升；從潛力上看具有不斷延伸和發散的空間；從經濟上看依托現有的系統和設備節省了大量的技改費用。因此有利于在站點相對比較少、規模相對比較小的流域公司集控中心進行推廣和應用。