某巨型电站计算机监控系统报警事件梳理与优化

2023-02-06谢秋华黄家志杨之圣艾远高

水电站机电技术 2023年1期

吴琪，谢秋华，黄家志，杨之圣，艾远高，王妍

（中国长江电力股份有限公司三峡水力发电厂，湖北宜昌 443133）

1 引言

某巨型电站监控系统采用分层分布式体系结构，通过采用信息分布处理与分层控制相结合的方式，各层之间相互连接又互相独立，提高监控系统可靠性，整个系统总体上分成厂站层和现地控制单元层。全厂数据库和历史数据库分布在厂站计算机中，各单元数据库分布在各个LCU（Local Control Unit）中。现地控制层采用现场总线连接现地智能监测设备，现场总线采用Modbus Plus，将所有间隔层单元都接在一条公用的主干链路上。PLC（可编程逻辑控制器）通过双冗余总线、光纤环网结构连接各远程I/O 站。厂站层设备直接与现地LCU 进行通信，其中操作员站提供计算机监控系统人机界面，用来显示设备状态、提供操作界面并把操作员指令转发至相应的LCU 进行执行，显示报警及事件、提供LCU 设备状态诊断信息。

2 电站监控系统现状

目前，该电站监控系统采用了中水科开发的H9000 V4.0 版网络冗余的分布开放控制系统，对生产过程进行控制和全程监测，既可实现电站集中控制，又能实现上级调度中心的远方遥控、遥调、遥信、遥测[1]。该电站监控系统包括厂站层和现地控制层，上位机主要包括主服务器、操作员终端、通信设备等部分，按照标准协议实现整个控制系统的无缝通信，主要完成站级运行支持和协调功能。现地控制单元的控制核心为PLC，通过中间继电器来驱动控制回路，以此实现现地电气设备的控制功能。该电站监控系统具体功能为：

（1）数据采集与处理功能。自动采集输入的各类实时数据，形成报警事件记录并发出报警音响，对接收的数据进行报警处理检查，对采集的数据进行数据库的刷新。

（2）设备状态监视。对重要开关的动作和继电保护动作，按不同性质和发生时间的先后进行时间顺序记录、监视，以便进行事故分析。

（3）操作与控制功能。运行人员可以在监控系统中进行正常的控制和操作、正常的调节、紧急控制和恢复控制。

（4）AGC 与AVC 调节功能。实现有功功率和无功功率的闭环调节。

（5）人机交互功能。上位机完成厂站级的数据处理、报表统计、人机界面和远程通信等功能，现地LCU 完成人机接口、时钟同步、自诊断和外部通信等功能。

计算机监控系统监控对象包括：水轮发电机组及其辅助设备，三相主变压器，500 kV 开关站，35 kV、10 kV 厂用电系统，0.4 kV 厂用电系统以及电站公用系统。电站计算机监控系统I/O 信号多达6 万余点，且对信号的实时性有严格要求：开关量的采集处理速度不得大于500 ms，模拟量的采集处理速度不得大于1 s[2]。采集如此庞大的数据量，上送到主站数据库实时更新，反映在上位机主站监控屏幕上接收到的事件信号也是不断刷新，高峰情况下可能导致报警信号刷屏，致使重要信号略过，不利于监屏人员有效捕捉，大量重复信号的反复报警给运行人员带来监屏压力的同时也会削弱他们对重要时间点关键信息捕捉的灵敏度。对报警信号进行梳理与优化，核准各类事件描述，减少非重要报警事件的出现频率，增加重要事件信号故障报警，提高报警信息准确度，不仅可以增加监控系统的可靠性，还可以在很大程度上减轻运行监视人员的工作强度，提高工作效率[3]。

3 事件梳理及优化原则

为缓解运行监屏压力，精准捕捉关键信息，快速掌握设备动态，基于设备工况，对监控系统报警频繁的信号按以下修改原则进行梳理改进：

（1）优化信号的故障点、事故点属性，将导致机组停机或者运行人员需要紧急处理的报警点调整为事故点，方便运行人员及时发现、精准定位，便于维护人员迅速处理，防止事故进一步扩大，影响机组稳定运行。如将GCB 及GIS 开关弹簧压力低闭锁分合闸、开关SF6压力低闭锁分合闸等信号设置为“事故点”。

（2）根据事件性质完善故障点配置，将部分可能引起更大事故的重要事件信号添加至故障点，以便运行人员能迅速掌握重要事件、关键信息变化，便于分析其动态发展趋势，从预防角度维护安全生产。

（3）根据设备运行实际修正报警频繁的模拟量复限死区，减少模拟量越限、复限重复报警，防止重复信号的反复报警刷屏，便于对重要信号精准捕捉：

1）空冷器分支流量复限死区设置为2 m3/h；

2）其它模拟量上复限死区设置为其量程的1%。

（4）取消部分不重要信号的“故障点”及“事故点”属性，减轻监屏压力，着重加深对重要时间点关键信息捕捉的灵敏度：

1）对于机组技术供水系统、纯水系统等同一传感器输出的模拟量和开关量信号，在保障模拟量信号准确的前提下，取消开关量“故障点”及“事故点”属性，保留“事件点”属性；

2）取消压油泵卸载阀加载等正常动作信号的“故障点”及“事故点”属性，保留“事件点”属性；

3）取消机组LCU 与主变冷却器等通信的通信开关量的“故障点”及“事故点”属性和通信模拟量的上下限，保留开关量“事件点”属性；

4）监控系统中定义了大量综合信号，主要用于画面展示及流程处理，保留原始故障信号的报警，对于其产生的综合报警信号，可取消其“故障点”及“事故点”属性，仅保留“事件点”属性。

（5）实时清理监控系统数据库信号，将已退出运行的信号点改为备用并取消报警、事件属性，避免无用信号刷屏，导致重要信息的错失与混淆，从而减缓监屏压力。如将当前监控系统数据库中已停用的机组振动摆度相关信号，全部改为备用。

（6）修改部分事件点中文描述，使其更加准确明晰，且保持各机型同类事件描述的统一性，有利于分析比较与总结，便于设备管理维护。

（7）完善原有闭锁库，增加机组开、停机过程及技术供水倒换过程中的模拟量条件闭锁，减少误报情况的发生。

由于监控系统所监控的对象多，存在测点多、类型多、传输通道多及复杂多变的特点，单一报警信号并不能保证可靠、可信及合理的基本要求，故可在LCU 程序中通过各种闭锁逻辑来弥补[4]。增加特殊工况下的报警信号闭锁，既能极大减少信号的误报频率，精准掌握设备运行信息，又能确保信号的可靠、可信及合理，实现报警信息的精准测量。

4 优化过程

监控系统报警事件梳理优化具体流程如下：

（1）将近一年来监控系统报警频繁的信号进行汇总，在此基础上进行梳理。

梳理该电站监控系统2020 年5 月至2021 年5月近一年来的事件信号，总共3 384 683 条。其中包括18 台机组以及各种公用设备，机组囊括了东电、ALSTOM、哈电等共6 种不同类型，因每种类型机组产生事件信号一致，故每种类型机组各取一台进行统计。

表1 一年内各设备事件条数统计

（2）基于设备运行状况监控需要及监屏需求，按上述修改原则，形成该电站监控系统中事件点、故障点、事故点修改清单。

（3）在原有闭锁库基础上形成特殊工况下的报警闭锁清单。

（4）根据编绘完成的修改清单，修改监控系统数据库和闭锁库。

（5）将修改后的数据库和闭锁库生成、编译并发布。

（6）实时跟踪观察优化后报警信号。

5 优化后的效果

电站监控系统报警信息梳理阶段性完成后，8月26 日发布数据库，同比去年8 月27 日至9 月25日共30 d 的报警信号，发现事件文件大小及事件二进制文件个数明显减少：事件文件大小同比减少47.6%，记录文件数同比减少44.2%，具体记录如表2、图1、图2 所示。以此为依据，最终确认梳理后电站监控系统报警信息明显减少。