仙衣滩电厂监控系统技术改造及优化

2016-02-25蒙碧花广西西江开发投资集团有限公司贵港航运枢纽分公司广西贵港537000

小水电 2016年1期

蒙碧花，梁　彦(广西西江开发投资集团有限公司贵港航运枢纽分公司，广西贵港537000)

仙衣滩电厂监控系统技术改造及优化

蒙碧花，梁彦
(广西西江开发投资集团有限公司贵港航运枢纽分公司，广西贵港537000)

摘要:仙衣滩电厂监控系统运行多年，故障率逐年攀升，技改势在必行。通过上下位机同时改造更换，利用检修停机机会，合理安排监控改造施工方案，同时还对不合理的控制逻辑进行了改进优化，按时高质完成了全厂监控系统技改，为电厂经济安全可靠运行提供了有力的保障。

关键词:水电厂;计算机监控系统;技术改造;实施方案;功能优化

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1　概述

贵港航运枢纽分公司仙衣滩水电厂是1座“航电结合，以电促航”的发电企业，全厂总装机容量为120 MW。电厂于1998年投运，监控系统采用瑞士ABB公司的产品，至今已运行多年。2008年进行监控系统上位机改造，由于下位机未进行过改造，故障率逐渐升高，备品备件不足且无法采购，为确保电厂安全稳定运行，于2013年进行了整个监控系统上下位机改造。新监控系统上位机采用北京中水科水电科技开发有限公司研发的H9000 4.0，下位机采用GE M340系列PLC。

2　技改实施范围和实施方案

技改实施范围:电厂整个监控系统上位机、下位机全部更换，在施工设计上尽量兼顾，保留原来现地设备使用的控制和信号电缆。

电厂机组年利用率较高，平均年利用率均达到5 000多个小时，只能利用机组检修期间进行技术改造。水电站计算机监控系统的改造通常是逐步完成的，尤其改造前后采用2套不同的监控系统，必然存在2套监控系统并存的现象。为实现对全厂设备的监视控制，提出了2种方案。

(1)在改造完成前，新上位机系统和旧系统并列运行，改造后的现地PLC接入新上位机系统，未改造的现地PLC仍接入老系统不变。运行人员在2套系统中分别监视和控制相对应的不同设备，随着技改的进行，监控功能逐步转移到新系统中，直到改造完成撤出老系统。由于该方式在改造过程中不涉及原监控系统的功能变化，实施过程可以减少交互环节，但在改造完成前存在部分数据在新系统中不能进行监控的问题。

(2)在改造过程中，老系统上位机暂时不动，新监控系统上位机改造一开始全部投运，老监控系统数据通过IEC 870—5—104规约送至新系统，新系统可以实现对老系统发出调节有功和无功指令，老系统不能监视新系统数据。通过通讯方式，原监控系统与新监控系统进行数据交互，运行人员可在新系统中对全厂所有设备进行监视和控制。由于该方案涉及2套监控系统的复杂交互过程，存在着一定的沟通与实施问题，有一定的难度。

根据现场实际情况，本次监控系统改造采用了第一种方案。因此在监控系统改造期间，采用新旧2套监控系统同时运行的方案，根据机组的检修计划，系统改造与机组检修同步进行，逐步接入新系统，最终实现全系统的改造。

3　技改后监控系统网络结构和特点

在系统体系结构改造方案及设备配置上，为提高系统的实时性及可靠性，系统采用了分层分布式结构，监控系统分为厂站层、现地控制单元层2层。电站控制网采用冗余网络结构，在计算机房网络柜中放置2台控制网交换机。厂站层按功能分布，配置为1台历史数据服务器、2台操作员工作站、1台培训工作站、1台语音报警工作站、1台厂内通讯工作站、2台通讯工作站;各项功能分布在系统的相关节点上，每个节点严格执行指定的任务，并通过系统网络与其他节点进行通讯。

在系统数据采集处理与控制功能上，监控系统采集、管理各类实时数据，接收电站计算机监控系统以外的其他厂内外系统的数据信息，对采集的每种数据进行相应的处理，以支持系统完成控制和记录功能。现地控制层按对象分散设置现地控制单元，包括4台机组LCU、公用LCU及升压站LCU等设备，各单元采集控制功能分布在本LCU中。本方案相应加强了各层和设备的处理能力，提高了各层和整个系统的可靠性，响应速度快，合理分解与协调了整个系统的功能。

在厂站层节点改造方案及设备配置上，2台操作员站完成监控系统的全部人机联系功能;主要包括完成对本厂整座电站的运行监视和闭环控制，发布操作命令，各图表曲线显示，事故、故障信号的分析处理、数据采集等功能。工程师站用于系统开发、编辑和修改应用软件、建立数据库、系统初始化和管理、检索历史记录、系统故障诊断、程序下载及培训等工作，也具有操作员工作站的功能，必要时，可对电站设备实现监视和控制;调度通讯工作站改造后主要负责向省调、地调传送数据工作等;厂内通讯工作站主要提供同绝缘监测装置、大坝监控系统等外部设备的通讯。

现地控制单元改造方案及设备配置上，为提高监控系统可靠性，满足“无人值班(少人值守)”的要求，采用了PLC +触摸屏的现地人机交互方式。PLC配置冗余的以太网模块，直接与厂站层计算机通讯。各LCU配置串行通讯模块，以实现与各自单元的继电保护、交流电气量采集装置、励磁、调速器、电度计量等现场设备的通讯。

在监控系统通讯接口改造方案上，有厂内通讯和厂外通讯两种方式。厂内通讯主要是通过厂内通讯服务器与厂内设备通讯，如大坝监控系统、直流绝缘监测装置、厂内备自投装置等通讯，并将数据进行处理，以报警或数据发送形式报送至上位机操作员站，以供运行人员监控。厂外通讯主要是通过外部服务器经过1台网络隔离装置，系统广播数据通过隔离广播到Web服务器，与外网水调中心进行数据通讯，并经水调中心将数据上送至中调以及集团数据服务器，经过网络即可远程了解电厂主要设备的运行参数以及实时水情数据。同时，外部服务器增加了网页发布功能，在外网，只要输入服务器的网址，就可以查看本厂主要的监控画面及数据，对于专业技术及维护人员及时了解设备运行情况十分方便。

在系统时钟接口改造方案上，全厂设置1套时钟同步系统，时钟同步系统为厂站层各计算机节点提供NTP网络时钟信息，并在网络上进行广播，实现网络上各个节点计算机的时钟同步。同时，还为励磁系统、调速系统、保护系统及其他需要对时的设备提供对时信号。

4　技改后监控系统功能的优化

(1)上位机监控画面方面。为了更加便于运行人员监盘与操作，除了保留之前运行人员方便和喜爱的风格和方式以外，还对不合理的部分加以改进。此次技改不仅优化筛选了事件报警表的上送，同时对重要的参数及事件报警增加了页面光字牌，当发生异常时，光字牌自动弹出提醒运行人员，大大减轻了运行人员的工作量和值班压力。

(2)在机组的控制流程上进行了相应优化。针对技改之前开停机过程中经常遇到的问题，我们也进行了优化，对于不影响机组安全运行的因素在机组开停机过程中尽量不进行判断，使机组在安全稳定的情况下开停机流程顺利进行。在机组监视方面，增加多因素判断，尽量避免由于某个因素异常变化时造成机组误停。如技改前，机组监视逻辑监视到冷却风机2台发生故障时会触发停机，技改后增加了温度比较判断逻辑，当风机故障时，只有当温度超过一定值后才会触发停机逻辑，大大减少了错误判断误停机的情况发生。

(3)机组辅机控制方面。针对机组运行过程中

常常需要倒厂用电，辅机的电源瞬间断开再恢复后不能自动启动的缺点，在此次技改过程中增加了辅机断电重启功能逻辑。当机组倒厂用电造成辅机瞬时失电，而机组在并网运行状态时，会自动启动辅机自动重启逻辑，将辅机自动启动运行;此功能可避免辅机停止运行导致机组紧急停机发生，确保倒厂用电期间机组安全稳定运行。

(4)在公用厂用电逻辑方面。针对实际运行需要，在完善自动备自投功能的基础上增加了厂用电来电自复的功能。当来电自复功能投入时，若发生厂用电母线由于母线失压时会连跳断路器，并自动合上备用电源。当检测到进线恢复来电并判断电压正常时，启动来电自复功能逻辑，断开联络开关，同时合上进线开关，恢复厂用电母线分段运行模式。此功能可以根据运行情况需要由运行人员进行投退，大大减少了倒闸操作的工作量。