某巨型電站計算機監控系統報警事件梳理與優化

吳 琪，謝秋華，黃家志，楊之圣，艾遠高，王 妍

（中國長江電力股份有限公司三峽水力發電廠，湖北 宜昌 443133）

1 引言

某巨型電站監控系統采用分層分布式體系結構，通過采用信息分布處理與分層控制相結合的方式，各層之間相互連接又互相獨立，提高監控系統可靠性，整個系統總體上分成廠站層和現地控制單元層。全廠數據庫和歷史數據庫分布在廠站計算機中，各單元數據庫分布在各個LCU（Local Control Unit）中。現地控制層采用現場總線連接現地智能監測設備，現場總線采用Modbus Plus，將所有間隔層單元都接在一條公用的主干鏈路上。PLC（可編程邏輯控制器）通過雙冗余總線、光纖環網結構連接各遠程I/O 站。廠站層設備直接與現地LCU 進行通信，其中操作員站提供計算機監控系統人機界面，用來顯示設備狀態、提供操作界面并把操作員指令轉發至相應的LCU 進行執行，顯示報警及事件、提供LCU 設備狀態診斷信息。

2 電站監控系統現狀

目前，該電站監控系統采用了中水科開發的H9000 V4.0 版網絡冗余的分布開放控制系統，對生產過程進行控制和全程監測，既可實現電站集中控制，又能實現上級調度中心的遠方遙控、遙調、遙信、遙測[1]。該電站監控系統包括廠站層和現地控制層，上位機主要包括主服務器、操作員終端、通信設備等部分，按照標準協議實現整個控制系統的無縫通信，主要完成站級運行支持和協調功能。現地控制單元的控制核心為PLC，通過中間繼電器來驅動控制回路，以此實現現地電氣設備的控制功能。該電站監控系統具體功能為：

（1）數據采集與處理功能。自動采集輸入的各類實時數據，形成報警事件記錄并發出報警音響，對接收的數據進行報警處理檢查，對采集的數據進行數據庫的刷新。

（2）設備狀態監視。對重要開關的動作和繼電保護動作，按不同性質和發生時間的先后進行時間順序記錄、監視，以便進行事故分析。

（3）操作與控制功能。運行人員可以在監控系統中進行正常的控制和操作、正常的調節、緊急控制和恢復控制。

（4）AGC 與AVC 調節功能。實現有功功率和無功功率的閉環調節。

（5）人機交互功能。上位機完成廠站級的數據處理、報表統計、人機界面和遠程通信等功能，現地LCU 完成人機接口、時鐘同步、自診斷和外部通信等功能。

計算機監控系統監控對象包括：水輪發電機組及其輔助設備，三相主變壓器，500 kV 開關站，35 kV、10 kV 廠用電系統，0.4 kV 廠用電系統以及電站公用系統。電站計算機監控系統I/O 信號多達6 萬余點，且對信號的實時性有嚴格要求：開關量的采集處理速度不得大于500 ms，模擬量的采集處理速度不得大于1 s[2]。采集如此龐大的數據量，上送到主站數據庫實時更新，反映在上位機主站監控屏幕上接收到的事件信號也是不斷刷新，高峰情況下可能導致報警信號刷屏，致使重要信號略過，不利于監屏人員有效捕捉，大量重復信號的反復報警給運行人員帶來監屏壓力的同時也會削弱他們對重要時間點關鍵信息捕捉的靈敏度。對報警信號進行梳理與優化，核準各類事件描述，減少非重要報警事件的出現頻率，增加重要事件信號故障報警，提高報警信息準確度，不僅可以增加監控系統的可靠性，還可以在很大程度上減輕運行監視人員的工作強度，提高工作效率[3]。

3 事件梳理及優化原則

為緩解運行監屏壓力，精準捕捉關鍵信息，快速掌握設備動態，基于設備工況，對監控系統報警頻繁的信號按以下修改原則進行梳理改進：

（1）優化信號的故障點、事故點屬性，將導致機組停機或者運行人員需要緊急處理的報警點調整為事故點，方便運行人員及時發現、精準定位，便于維護人員迅速處理，防止事故進一步擴大，影響機組穩定運行。如將GCB 及GIS 開關彈簧壓力低閉鎖分合閘、開關SF6壓力低閉鎖分合閘等信號設置為“事故點”。

（2）根據事件性質完善故障點配置，將部分可能引起更大事故的重要事件信號添加至故障點，以便運行人員能迅速掌握重要事件、關鍵信息變化，便于分析其動態發展趨勢，從預防角度維護安全生產。

（3）根據設備運行實際修正報警頻繁的模擬量復限死區，減少模擬量越限、復限重復報警，防止重復信號的反復報警刷屏，便于對重要信號精準捕捉：

1）空冷器分支流量復限死區設置為2 m3/h；

2）其它模擬量上復限死區設置為其量程的1%。

（4）取消部分不重要信號的“故障點”及“事故點”屬性，減輕監屏壓力，著重加深對重要時間點關鍵信息捕捉的靈敏度：

1）對于機組技術供水系統、純水系統等同一傳感器輸出的模擬量和開關量信號，在保障模擬量信號準確的前提下，取消開關量“故障點”及“事故點”屬性，保留“事件點”屬性；

2）取消壓油泵卸載閥加載等正常動作信號的“故障點”及“事故點”屬性，保留“事件點”屬性；

3）取消機組LCU 與主變冷卻器等通信的通信開關量的“故障點”及“事故點”屬性和通信模擬量的上下限，保留開關量“事件點”屬性；

4）監控系統中定義了大量綜合信號，主要用于畫面展示及流程處理，保留原始故障信號的報警，對于其產生的綜合報警信號，可取消其“故障點”及“事故點”屬性，僅保留“事件點”屬性。

（5）實時清理監控系統數據庫信號，將已退出運行的信號點改為備用并取消報警、事件屬性，避免無用信號刷屏，導致重要信息的錯失與混淆，從而減緩監屏壓力。如將當前監控系統數據庫中已停用的機組振動擺度相關信號，全部改為備用。

（6）修改部分事件點中文描述，使其更加準確明晰，且保持各機型同類事件描述的統一性，有利于分析比較與總結，便于設備管理維護。

（7）完善原有閉鎖庫，增加機組開、停機過程及技術供水倒換過程中的模擬量條件閉鎖，減少誤報情況的發生。

由于監控系統所監控的對象多，存在測點多、類型多、傳輸通道多及復雜多變的特點，單一報警信號并不能保證可靠、可信及合理的基本要求，故可在LCU 程序中通過各種閉鎖邏輯來彌補[4]。增加特殊工況下的報警信號閉鎖，既能極大減少信號的誤報頻率，精準掌握設備運行信息，又能確保信號的可靠、可信及合理，實現報警信息的精準測量。

4 優化過程

監控系統報警事件梳理優化具體流程如下：

（1）將近一年來監控系統報警頻繁的信號進行匯總，在此基礎上進行梳理。

梳理該電站監控系統2020 年5 月至2021 年5月近一年來的事件信號，總共3 384 683 條。其中包括18 臺機組以及各種公用設備，機組囊括了東電、ALSTOM、哈電等共6 種不同類型，因每種類型機組產生事件信號一致，故每種類型機組各取一臺進行統計。

表1 一年內各設備事件條數統計

（2）基于設備運行狀況監控需要及監屏需求，按上述修改原則，形成該電站監控系統中事件點、故障點、事故點修改清單。

（3）在原有閉鎖庫基礎上形成特殊工況下的報警閉鎖清單。

（4）根據編繪完成的修改清單，修改監控系統數據庫和閉鎖庫。

（5）將修改后的數據庫和閉鎖庫生成、編譯并發布。

（6）實時跟蹤觀察優化后報警信號。

5 優化后的效果

電站監控系統報警信息梳理階段性完成后，8月26 日發布數據庫，同比去年8 月27 日至9 月25日共30 d 的報警信號，發現事件文件大小及事件二進制文件個數明顯減少：事件文件大小同比減少47.6%，記錄文件數同比減少44.2%，具體記錄如表2、圖1、圖2 所示。以此為依據，最終確認梳理后電站監控系統報警信息明顯減少。

表2 梳理前后事件文件大小及記錄數對比(部分)

續表2

圖1 8 月27 日至9 月25 日事件文件大小同比

圖2 8 月27 日至9 月25 日事件二進制文件數量同比

6 結語

現場應用表明報警信息梳理優化工作，減少了報警信號的誤報頻率，增加了各類報警信號的準確度，提高了設備運行信息的準確度，在一定程度上大大減緩了運行值班人員的監屏壓力，提升了運行值班人員對設備的監控效率，確保了電廠安全穩定運行。