章　勇　林義林　劉駿宇/五凌電力有限公司

隔河巖計算機監(jiān)控系統(tǒng)改造

章勇林義林劉駿宇/五凌電力有限公司

隨著時間的發(fā)展，水電廠自動化事業(yè)得到了長足發(fā)展。自動化原件的日新月異，各種數(shù)據(jù)采集平臺的引入，用戶要求不斷的提高，都對水電廠運行中樞計算機監(jiān)控系統(tǒng)提出了更高要求。隔河巖電廠從1994投產(chǎn)至今已歷經(jīng)2次監(jiān)控系統(tǒng)改造，本文著重介紹了隔河巖水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)改造實施過程和改造后的優(yōu)點，也可以為其他水電廠改造提供借鑒經(jīng)驗。

監(jiān)控系統(tǒng)改造；N C3.0；現(xiàn)地控制單元

隔河巖水電站是清江梯級開發(fā)的啟動工程，位于清江下游湖北省長陽土家族自治縣境內(nèi)。樞紐工程由大壩、發(fā)電廠房和升船機三大建筑物組成。電廠為引水式發(fā)電廠房，安裝四臺30萬千瓦水輪發(fā)電機組，設(shè)計年發(fā)電量30.4億千瓦時。本電站為華中電網(wǎng)主要的調(diào)峰、調(diào)頻、事故后備電站之一。

1.改造背景

1993年6月，隔河巖水電廠首臺機組正式投運，第一代水電廠監(jiān)控系統(tǒng)從加拿大CAE公司引進，由外方人員提供技術(shù)支持，在國內(nèi)常規(guī)水電站率先實現(xiàn)了采用全計算機控制。為提高計算機監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性、智能性，滿足無人值班電廠的運行要求，2001年電廠進行了第一次監(jiān)控系統(tǒng)改造，上位機系統(tǒng)引入具有國內(nèi)自主產(chǎn)權(quán)的南瑞NC2000計算機監(jiān)控系統(tǒng)，機組現(xiàn)地控制單元分別由南瑞自控和中水科承接，采用Modicion Quantum PLC，改造過程過渡平穩(wěn)。2010年電廠決定實施第2次監(jiān)控監(jiān)控系統(tǒng)改造工程。

2.改造實施過程

2012年南京南瑞集團公司中標隔河巖計算機監(jiān)控改造合同，全權(quán)負責隔河巖第二次計算機監(jiān)控系統(tǒng)改造事宜，改造后的系統(tǒng)各項性能指標都達到或超過預期，業(yè)主對此次改造工作表示滿意。

2.1上位機改造實施

2.1.1硬件結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)拓撲。

電廠監(jiān)控系統(tǒng)目前依然采用國內(nèi)電廠常規(guī)的雙網(wǎng)星形拓撲結(jié)構(gòu)。

圖1　隔河巖水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器用性能出眾的IBM X3850 X5 （X86構(gòu)架）機型。數(shù)據(jù)采集服務(wù)器采用雙機熱備運行方式，主要負責主控制層實時數(shù)據(jù)采集和處理，運行及管理電站的高級應用功能。歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器主要負責歷史數(shù)據(jù)的存儲、歸檔和檢索，歷史數(shù)據(jù)庫生成及管理，歷史數(shù)據(jù)和運行文檔的保存和檢索等，均為常規(guī)配置。

二次安防方面，改造后所有計算機配置了病毒防護等網(wǎng)絡(luò)安全軟件，在調(diào)度通訊服務(wù)器與調(diào)度系統(tǒng)之間應設(shè)置縱向加密認證裝置，在廠內(nèi)通訊服務(wù)器和廠內(nèi)通訊服務(wù)器交換機之間設(shè)置硬件防火墻。I區(qū)與II區(qū)通訊，采用國產(chǎn)硬件防火墻隔離。

2.1.2應用軟件實施。

此次改造上位機系統(tǒng)采用南瑞最新開發(fā)的NC3.0系統(tǒng)，操作系統(tǒng)平臺為RedhatLINUX。新的應用軟件采用模塊化運行方式，集成數(shù)據(jù)采集、處理和監(jiān)視、控制軟件、SCADA軟件包、各種通訊軟件包、人機接口軟件、遠程診斷和維護軟件、CPU負荷率測量顯示軟件、AGC、AVC 軟件以及其它特殊要求的應用軟件等。在完善系統(tǒng)各項功能的同時新增進程管理項目，在JAVA界面就可直觀監(jiān)視每個系統(tǒng)節(jié)點應用系統(tǒng)進程運行情況和操作系統(tǒng)運內(nèi)核運行情況，同時也能直接選擇執(zhí)行進程啟停和系統(tǒng)啟停的操作。

2.2下位機改造實施

2.2.1現(xiàn)地控制單元概述。

現(xiàn)地控制單元共分為機組現(xiàn)地控制單元（LCU1-LCU4）、220kV/500kV開關(guān)站現(xiàn)地控制單元（LCU5）、6KV現(xiàn)地控制單元（LCU6）、公用設(shè)備控制單元（LCU7）、大壩廊道排水系統(tǒng)控制單元（LCU8）、進水口閘門控制單元（LCU9）共9個控制單元?，F(xiàn)地PLC系統(tǒng)采用施耐德電氣公司的Unity QUANTUM系列控制器140CPU67160。機組（LCU1～4）、廠用電(LCU6)采用雙CPU雙網(wǎng)模式.開關(guān)站（LCU5）分清長I線、清長II線、500kV母線和清葛線獨立組屏，CPU、I/O、電源各自獨立，為單CPU雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)的3套PLC結(jié)構(gòu)。各現(xiàn)地控制單元具備較強的獨立運行能力，并能夠完成其監(jiān)控范圍內(nèi)設(shè)備的實時數(shù)據(jù)采集處理、設(shè)定值修改、設(shè)備工況調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換、事故處理等任務(wù)，要求應有容錯、糾錯能力，并帶有其監(jiān)控范圍內(nèi)的完整的數(shù)據(jù)庫。

2.2.2現(xiàn)地控制單元改造實施。

改造過程按照以下步驟有序進行：（1）根據(jù)相應的控制邏輯結(jié)構(gòu)，編寫現(xiàn)地LCU的控制程序。（2）在現(xiàn)地程序編寫完成后進行離線仿真調(diào)試，配合主站監(jiān)控聯(lián)調(diào)，模擬控制程序是否符合設(shè)計要求。（3）利用機組檢修的時機，逐臺安裝調(diào)試現(xiàn)地控制單元。（4）在4臺機組現(xiàn)地控制單元都投入運行后，配合主站監(jiān)控聯(lián)調(diào)，對AGC、AVC等軟件功能進行調(diào)試。

3.結(jié)束語

水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)改造是一項復雜的技術(shù)工程，從前期設(shè)計到后期實施都需要經(jīng)過統(tǒng)籌考量。隔河巖計算機監(jiān)控系統(tǒng)改造從2012年底開始實施到2014年基本結(jié)束歷時2年時間，總體改造過程平穩(wěn)有序，但其間也遇到一些問題：如在上位機改造時存在的新系統(tǒng)與其他老數(shù)據(jù)采集平臺通訊不兼容及行業(yè)間通訊協(xié)議標準不規(guī)范等。

通過本次技術(shù)改造，隔河巖水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)功能獲得了顯著的提升，系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性也進一步得到提高，改造的整個實施過程也為其他相似電廠的技術(shù)升級提供了借鑒的經(jīng)驗。