沈旭東

(浙江華電烏溪江水力發(fā)電廠，浙江?衢州?324000)

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烏溪江水力發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)改造

沈旭東

(浙江華電烏溪江水力發(fā)電廠，浙江?衢州?324000)

結合烏溪江水力發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)改造在不同平臺間的實施困難，對比改造前后監(jiān)控網絡的特點，著重介紹了改造實施核心監(jiān)控網絡的安全性和可靠性。圖2幅。

水電站；監(jiān)控系統(tǒng)；上下位機；網絡結構；改造

1 概 述

浙江華電烏溪江水力發(fā)電廠位于浙江省衢州市境內，由湖南鎮(zhèn)及黃壇口2座電站構成梯級電站。一級電站是湖南鎮(zhèn)電站(簡稱湖站)，距衢州市42 km，二級電站是黃壇口電站(簡稱黃站)，距湖站下游26 km，距衢州市20 km。2座電站共有7臺機組。湖站分新、老2個廠房，相距2 km，老廠房裝機容量4×50 MW，新廠房裝機容量1×120 MW；黃壇口電站裝機容量2×26 MW；2座電站總裝機容量372 MW，在浙江電網中擔任調峰、調頻和事故備用。

電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)于1998年開始建設，1999年4月建成并投入運行，系統(tǒng)采用北京水科院自動化研究所研制開發(fā)的H9000系統(tǒng)。

2011年3月建成衢城集控中心并投入運行，系統(tǒng)采用北京中水科水電開發(fā)有限公司開發(fā)的H9000系統(tǒng)。

由于烏溪江電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)從1999年建成投入運行后至今已超過13 a了，所以設備老化現(xiàn)象明顯，故障率不斷提高，從2012年9月份開始對該系統(tǒng)進行了徹底改造。

2 總體改造思路和網絡結構

原來的監(jiān)控系統(tǒng)是中水科設計的H9000系統(tǒng)，而本次改造采用南京河海南自水電自動化有限公司的SD8000系統(tǒng)，兩套系統(tǒng)上位機平臺各不相同，相互間不存在互通和共用性，所以在本次改造中會涉及到新老系統(tǒng)的銜接和新老系統(tǒng)并列運行的情況。初定的改造方案是首先對整個上位機系統(tǒng)進行整體改造，然后結合設備檢修停役的機會對現(xiàn)地控制單元(簡稱LCU)進行改造。

改造前監(jiān)控系統(tǒng)網絡結構組成為衢州梯調集控中心、湖南鎮(zhèn)站調和黃壇口站調三地通過環(huán)網交換機組成的單環(huán)網結構(見圖1)。

圖1 三地單環(huán)網結構組成

改造后的三地網絡結構采用雙光纖通道和雙路網絡交換機構成雙星型結構(見圖2)。

一般大中型電廠或按“無人值班(少人值守)”設計的電廠，計算機監(jiān)控系統(tǒng)電廠控制級主要監(jiān)控功能宜以冗余節(jié)點配置，任一節(jié)點故障退出或正常維護檢修不影響對電廠設備的安全監(jiān)控。因此，在監(jiān)控主網絡結構安全設計方面采用的雙星型結構充分考慮了整個網絡中三地之間發(fā)生光纖斷線故障的情況，也考慮了站內主交換機發(fā)生故障的情況。集控和2個站調三地之間任意兩站光纖中斷或者任意一臺站內交換機故障都不會影響集控中心對2座水電站的監(jiān)控，極大地增加了集控中心對設備監(jiān)控的可靠性。

圖2 三地雙星型網絡結構組成

3 改造實施

(1)監(jiān)控系統(tǒng)的電源改造

分別對衢城梯調、黃站站調和湖站站調的UPS電源進線改造，改造期間整個監(jiān)控系統(tǒng)要停止運行，監(jiān)控系統(tǒng)和調度的通訊要中斷24 h，在此期間全廠機組不能并網發(fā)電運行。

(2)監(jiān)控網絡結構改造過程中的新舊雙網并行

在完成相同電源改造后，下一步工作就是將原來的單環(huán)網結構改為雙星型網。當雙星型網絡搭建成后將網絡分割為老系統(tǒng)網(簡稱0號網)和新系統(tǒng)網(簡稱1號網)，新老網絡間完全獨立；其中監(jiān)控老系統(tǒng)運行在0號網，新系統(tǒng)運行在1號網。同樣的在網絡改造期間，監(jiān)控系統(tǒng)和省公司的通訊要中斷24 h。

(3)新系統(tǒng)搭建并和老的機組LCU通訊調試

用48 h搭建新上位機主機系統(tǒng)，搭建工作包括硬件設備布置、網絡通道測試。此時新系統(tǒng)工作在1號網絡中，只有上位機系統(tǒng)且未掛接下位機LCU。然后開始新主機系統(tǒng)和老的LCU通訊調試工作，先將1臺機組的LCU從老系統(tǒng)中脫離并連接到新系統(tǒng)網絡中進行測試和調試，測試和調試的主要內容是機組LCU信息的上送和新上位機系統(tǒng)指令的下發(fā)。在進行試驗時由于該臺機組已退出老系統(tǒng)，所以上送到省公司的信息中就缺少了該臺機組的信息，該臺機組要退出AGCAVC。在完成了1臺機組的LCU調試后，將該臺機組LCU重新接入到老系統(tǒng)運行并恢復所有功能(第1臺機組LCU調試時在安全性和功能性方面要著重進行試驗和反復考驗，因此時間稍長，約72 h)。1臺機組LCU調試結束后，更換1臺機組LCU試驗，方法同第1臺機組LCU，直到將所有的機組LCU試驗完。這個過程中始終有1臺機組LCU退出老系統(tǒng)，所以在試驗期間廠站上送到省調度中心的自動化信息會缺少該臺試驗機組LCU的相關數(shù)據。其他未參與試驗的機組由于還處在老系統(tǒng)中，所以調控功能均正常。

(4)新系統(tǒng)和開關站LCU通訊調試

由于開關站LCU功能性質和機組LCU有區(qū)別，在運行期間不能進行開出功能測試，所以對湖、黃兩站的一次設備開關站LCU進行調試時內容僅限于核對開關站LCU上送信息，對控制輸出不進行核對；因此在進行開關站LCU試驗時，應將開關站LCU的出口解除(一直等到下階段開關站LCU改造完成后)，以避免發(fā)生誤動現(xiàn)象。

(5)新系統(tǒng)和調度通訊調試

對所有LCU聯(lián)調完成后，調試新系統(tǒng)的通訊服務器，在此期間完成對調度自動化系統(tǒng)上送信息的核對和下發(fā)指令的核對，以及全廠機組自動發(fā)電電壓控制功能(AGCAVC)的試驗。

(6)新系統(tǒng)整體投運試驗

在完成了和調度自動化信息核對的工作以后，將老系統(tǒng)中的全部LCU接入到新系統(tǒng)，老系統(tǒng)上位機系統(tǒng)退出運行，新系統(tǒng)上位機接管老系統(tǒng)下位機。利用24 h對新系統(tǒng)進行雙網絡的有關試驗，包括：網絡切換、信息檢查等。在此期間監(jiān)控系統(tǒng)要做好必要的安全措施，防止誤動作情況的發(fā)生。在完成了上述工作后，新系統(tǒng)接管老系統(tǒng)，新系統(tǒng)開始運行。

(7)現(xiàn)地控制單元LCU改造

新的上位機系統(tǒng)改造完成后，結合機組大小修時間完成機組、開關站LCU的改造，整個監(jiān)控系統(tǒng)改造按調度計劃停役時間安排完成。

4 節(jié)點時間安排

烏溪江電廠和調度信息交換時經過廠外服務器、路由器和縱向加密認證裝置接入浙江省電力公司的實時數(shù)據網絡。根據監(jiān)控系統(tǒng)改造過程中涉及到會對省調自動化信息通訊造成中斷的各個節(jié)點時間安排如下:

(1)在升級新系統(tǒng)網絡時監(jiān)控系統(tǒng)0號和1號網絡全部中斷，調度對廠站自動化信息通訊也中斷，持續(xù)時間為8 h；待網絡升級完成后，由老上位機系統(tǒng)運行在0號網絡中并恢復對調度的自動化信息通訊。

(2)在新上位機系統(tǒng)對現(xiàn)地LCU進行通訊調試階段時，仍然采用老系統(tǒng)上位機的通訊服務器向省公司傳送信息和接受指令，但是在新系統(tǒng)和老的LCU調試期間總會有1臺機組退出備用進行現(xiàn)場調試，同時該機組LCU相關信息上送和AGCAVC暫時退出，單臺機組持續(xù)時間為24～48 h。

(3)在新系統(tǒng)完成了對所有現(xiàn)地LCU的調試后，要進行全廠LCU在線下發(fā)令試驗，同時完成新系統(tǒng)調度通訊機的更換和功能測試工作。此階段首先建立新調度通訊機和省調數(shù)據通道，完成新調度通訊機的全部功能測試(遙調功能只作數(shù)據下發(fā)核對，不動作出口)和廠站梯調中心對站調LCU設備的下發(fā)令功能測試。在此期間，全廠LCU開出功能全部解除，全廠機組退出備用，同時全廠與調度自動化信息通訊中斷，持續(xù)時間24 h。電站信息調試工作完成后，將現(xiàn)地LCU接入新的系統(tǒng)，老系統(tǒng)上位機退出運行，新上位機系統(tǒng)整體投入運行，并恢復與調度自動化信息的正常通訊功能。

5 存在的風險及現(xiàn)場控制

(1)網絡改造和電源改造階段

由于網絡和電源改造，整個監(jiān)控系統(tǒng)退出了運行，失去了平常的監(jiān)視手段。在年度檢修計劃申請時就安排在監(jiān)控系統(tǒng)改造期間全廠機組為停機備用狀態(tài)，同時電廠運行人員加強對現(xiàn)地的巡檢，出現(xiàn)異常情況在現(xiàn)地進行處理。

(2)新系統(tǒng)和老機組LCU通訊調試階段

由于下位機現(xiàn)地LCU為未改造的GE公司90系列可編程控制器，新搭建的上位機系統(tǒng)與老下位機間的通訊連接是初次應用，可能存在新上位機主機系統(tǒng)和現(xiàn)地LCU聯(lián)調工作超時或不成功。為此，在下位機整體調試前先單獨將某一機組LCU掛接到新上位機系統(tǒng)中進行調試試驗，待上下位機通訊聯(lián)調成熟穩(wěn)定后再進行其他機組LCU調試工作。接入新系統(tǒng)的單臺LCU有任何問題時可將其立即切換回老系統(tǒng)運行，不影響整個上位機系統(tǒng)對它的控制調節(jié)。

(3)新系統(tǒng)和開關站LCU通訊調試階段

如果新上位機系統(tǒng)下發(fā)令錯位，會導致非控制對象誤動。為此從開始做機組試驗起，將全部開關站LCU的輸出解除，確保開關站設備不會發(fā)生誤動作現(xiàn)象；相關開關及閘刀操作采取現(xiàn)地操作模式，直到新的開關站LCU改造完成為止。

(4)新系統(tǒng)和省調通訊調試階段

新上位機系統(tǒng)的規(guī)約是新編的程序，和省調的通訊是初次聯(lián)調，可能存在聯(lián)調工作超時或不成功。為此考慮如出現(xiàn)超時或不成功，可以暫時退出調試，馬上恢復老系統(tǒng)運行，待檢查出原因后，再申請調試。

(5) 新系統(tǒng)網絡試驗階段

雙網并聯(lián)時會產生網絡風暴或網絡切換不成功，此情況發(fā)生時應及時解除1號網連接并查找原因，不影響2號網正常功能運行。

6 結 語

經過近6個月的現(xiàn)場施工及調試，衢州梯調集控中心、湖南鎮(zhèn)站調和黃壇口站調三地網絡及上位機系統(tǒng)已全部完工并順利通過試運行考驗，下位機現(xiàn)地LCU改造結合主機設備大小修安排也完成總量工作的90%。目前監(jiān)控系統(tǒng)整體運行情況穩(wěn)定，各項功能測試結果滿足技術規(guī)范和改造預期要求，證明之前的相關規(guī)劃和技術準備是科學和有效的。

改造的關鍵在于通過一個新舊系統(tǒng)間的規(guī)約轉換程序完成新上位機系統(tǒng)對老下位機系統(tǒng)的控制和通訊，為此南自公司專門進行了前期論證和開發(fā)，在改造實際應用中通過現(xiàn)場實施不斷地成熟和完善，使得新老上下位機的并存模式得以實現(xiàn)，并使得整個監(jiān)控系統(tǒng)的改造工期得以合理的安排和進行。

責任編輯 吳 昊

2015-05-12

沈旭東(1976-)，男，工程師，主要從事水電廠二次設備管理工作。 E_mail：qzshenxd@163.com