傅水祥

（浙江浙能華光潭水力發(fā)電有限公司，浙江 杭州 310000）

1 概況

華光潭梯級(jí)水電站工程位于浙江省杭州臨安市分水江干流昌化江上游的巨溪，電站為引水式梯級(jí)電站，一級(jí)站裝機(jī)2×30 MW，二級(jí)站裝機(jī)2×12.5 MW，總裝機(jī)容量85 MW，多年平均發(fā)電量1.85億kW·h，是杭州電網(wǎng)進(jìn)行“黑啟動(dòng)”的首選電源，在保障電網(wǎng)安全方面起了重要作用。改造前華光潭梯級(jí)水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)采用的是南瑞集團(tuán)NC 2000系統(tǒng)，現(xiàn)地LCU采用的是美國GE 90-30系列PLC為核心的LCU現(xiàn)地控制單元，自2004年投運(yùn)以來設(shè)備故障逐漸增多，工作站性能快速下降，備品備件停產(chǎn)短缺，已嚴(yán)重影響計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，同時(shí)電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)存在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)單網(wǎng)運(yùn)行、現(xiàn)地PLC未冗余配置等隱患問題，不滿足防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求以及水電廠安全性評(píng)價(jià)等檢查要求，需對(duì)電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行整體升級(jí)改造。

2 改造方案

2.1 總體結(jié)構(gòu)改造方案設(shè)計(jì)

2.1.1 改造前

改造前，華光潭梯級(jí)水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由一級(jí)站、二級(jí)站（兼集控中心）組成，兩站點(diǎn)之前通過光纖鏈路連接。一級(jí)站上位機(jī)配置2臺(tái)操作員站、1臺(tái)工程師工作站、1臺(tái)報(bào)警主機(jī)、1套GPS對(duì)時(shí)裝置等，現(xiàn)地控制單位（LCU）包括2套機(jī)組LCU、1套公用LCU、1套壩區(qū)LCU等；二級(jí)站（兼集控中心）上位機(jī)包含2臺(tái)操作員站、1臺(tái)工程師站、1臺(tái)語音報(bào)警主機(jī)、2臺(tái)主機(jī)服務(wù)器、2臺(tái)廠外通信機(jī)、1臺(tái)廠內(nèi)通信機(jī)等，現(xiàn)地控制單位（LCU）包括2套機(jī)組LCU、1套公用LCU、1套壩區(qū)LCU等。華光潭梯級(jí)水電站主要通過串口通信方式接入杭州地調(diào)。改造前總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖（改造前）

2.1.2 改造后

本次改造將華光潭梯級(jí)水電站整個(gè)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為雙星型以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在二級(jí)站（集控中心）以及一級(jí)電站上位機(jī)各配置2臺(tái)工業(yè)級(jí)核心交換機(jī)（GE）互聯(lián)，接入上位機(jī)各設(shè)備，在兩個(gè)站點(diǎn)現(xiàn)地控制級(jí)LCU均配置2臺(tái)工業(yè)級(jí)接入交換機(jī)（GE），兩個(gè)站點(diǎn)之間部署雙獨(dú)立光纖網(wǎng)絡(luò)，1號(hào)網(wǎng)絡(luò)光纖采用OPGW光纜，2號(hào)網(wǎng)絡(luò)光纖采用租用運(yùn)營商裸光纜。

新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用北京中水科技基于Unix/Linux操作系統(tǒng)的H9000 V4.0監(jiān)控軟件，具備數(shù)據(jù)采集、運(yùn)行操作、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及查詢等完整功能。二級(jí)站（集控中心）上位機(jī)配置2臺(tái)操作員站、1臺(tái)工程師站、1臺(tái)語音報(bào)警主機(jī)、2臺(tái)歷史服務(wù)器、2臺(tái)廠外通信服務(wù)器、1臺(tái)廠內(nèi)通信服務(wù)器、1套北斗/GPS對(duì)時(shí)裝置；一級(jí)站上位機(jī)配置2臺(tái)操作員站、1臺(tái)工程師工作站、1臺(tái)報(bào)警主機(jī)、1套北斗/GPS對(duì)時(shí)裝置等。由二級(jí)站（集控中心）承擔(dān)與杭州電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)接口通信，同時(shí)接受電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)下達(dá)的AGC命令等，采用雙電力調(diào)制解調(diào)器（101串口通信方式）接入電網(wǎng)調(diào)度。改造后計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)總體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)改造期間的過渡方案

由于計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造往往涉及到上位機(jī)設(shè)備和現(xiàn)地LCU設(shè)備的改造，而現(xiàn)地LCU設(shè)備的改造經(jīng)常結(jié)合開關(guān)站、機(jī)組檢修方可一并開展，因此整個(gè)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造施工持續(xù)會(huì)比較長而且不連續(xù)。監(jiān)控系統(tǒng)改造期間，會(huì)有新、舊計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備同時(shí)運(yùn)行的情況，這時(shí)如何保證與調(diào)度通信不中斷、遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)仍能全部正常上送調(diào)度，又保證對(duì)新、舊現(xiàn)地控制單元的實(shí)時(shí)監(jiān)視控制則是整個(gè)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造實(shí)施的關(guān)鍵[1]。

結(jié)合華光潭梯級(jí)水電站新、舊計(jì)算監(jiān)控系統(tǒng)為不同品牌的情況，經(jīng)綜合考慮論證分析，決定采用新、舊計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行的模式，現(xiàn)地控制單元（LCU）逐一改造并接入新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。具體過渡方案見圖3。

圖3 新舊計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)過渡方案

2.2.1 新系統(tǒng)上位機(jī)平臺(tái)搭建

在改造開始階段，首先在二級(jí)站（集控中心）搭建新的監(jiān)控系統(tǒng)（H9000 V4.0）上位機(jī)。在二級(jí)站（集控中心）監(jiān)控及通信機(jī)房新增UPS電源系統(tǒng)（配置2臺(tái)10 kV），其交流電源取自機(jī)房總配電柜，直流電源取自二級(jí)站內(nèi)直流電源系統(tǒng)；在監(jiān)控及通信機(jī)房搭建所有上位機(jī)主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、對(duì)時(shí)設(shè)備，運(yùn)行H9000 V4.0系統(tǒng)；其次在一級(jí)站也一樣搭建新的監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)設(shè)備，包括主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、對(duì)時(shí)以及UPS設(shè)備。一、二級(jí)站新上位機(jī)通過冗余核心交換機(jī)及雙獨(dú)立光纖網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。

2.2.2 新舊系統(tǒng)及調(diào)度通信

新上位機(jī)平臺(tái)搭建完成后，將新系統(tǒng)上位機(jī)的廠內(nèi)通信服務(wù)器模擬成調(diào)度與舊系統(tǒng)通信（edt通信），舊系統(tǒng)將遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)先全部送至新系統(tǒng)廠內(nèi)通信服務(wù)器，新系統(tǒng)廠外通信服務(wù)器則通過101規(guī)約以串口通信方式與調(diào)度建立連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)上送調(diào)度。這樣確?，F(xiàn)地LCU設(shè)備改造過程中，不管舊設(shè)備還是新設(shè)備，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)均可正常上送調(diào)度。

2.2.3 現(xiàn)地控制單元改造

華光潭梯級(jí)水電站共8個(gè)現(xiàn)地LCU，均結(jié)合機(jī)組、開關(guān)站檢修計(jì)劃分批進(jìn)行改造。每臺(tái)LCU改造時(shí)，完成原盤柜外部線纜拆線（做好標(biāo)記），舊盤柜拆除，新盤柜立柜，外部線纜接線工作，同時(shí)完成中斷量、開關(guān)量、模擬量溫度量、通信量的測(cè)點(diǎn)核對(duì)以及PLC順控流程的靜態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)試，新LCU與新上位機(jī)系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試等工作。

3 改造實(shí)施工作中的一些體會(huì)

水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造是一項(xiàng)跨度時(shí)間長、系統(tǒng)性的工程，因此改造前既要進(jìn)行整體規(guī)劃設(shè)計(jì)，同時(shí)也要對(duì)改造過程的關(guān)鍵問題提早思考分析，制定行之有效的解決方案，確保改造工作的順利開展。除了上述提到的新舊上位機(jī)系統(tǒng)的過渡方案，還可以提早謀劃以下情況。

3.1 新LCU盤柜內(nèi)部設(shè)計(jì)

華光潭梯級(jí)水電站原現(xiàn)地LCU盤柜配置較少，LCU盤柜內(nèi)自動(dòng)化設(shè)備及布線布局非常緊湊。此次升級(jí)改造，只更換LCU盤柜及內(nèi)部設(shè)備，仍保留外部線纜，由于新的盤柜內(nèi)部布局設(shè)計(jì)肯定與原盤柜不同，因此為確保舊電纜仍能正常匹配新盤柜，減少LCU改造施工的接線工作量，應(yīng)提早開展準(zhǔn)備工作。改造前可采取以下措施：

（1）組織專業(yè)人員對(duì)原LCU盤柜外部電纜排查，尤其是電纜左右兩側(cè)分布情況以及柜內(nèi)線纜長度情況，并對(duì)線纜標(biāo)識(shí)牌核對(duì)信息確保準(zhǔn)確；同時(shí)考慮是否涉及新增線纜，應(yīng)提前設(shè)計(jì)電纜穿線走向及預(yù)設(shè)，改造前形成一份電纜清冊(cè)；

（2）與新系統(tǒng)廠商召開設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會(huì)，結(jié)合排查的電纜清冊(cè)情況，參與新LCU盤柜的內(nèi)部布局設(shè)計(jì)，優(yōu)化內(nèi)部布局盡量滿足華光潭電站現(xiàn)場(chǎng)電纜實(shí)際情況，就能減少現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整改動(dòng)的工作，大大提高工作效率。

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間的通信

水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)除了與調(diào)度遠(yuǎn)動(dòng)通信外，還涉及廠內(nèi)其他系統(tǒng)的通信，如勵(lì)磁、保護(hù)、調(diào)速器、交流采樣、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等，因此新系統(tǒng)廠商確定后，改造前應(yīng)組織廠內(nèi)其他系統(tǒng)廠家和新監(jiān)控系統(tǒng)廠家溝通確認(rèn)通信模式，準(zhǔn)備好通信接口程序，非常有助于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作的開展。

3.3 聯(lián)合開發(fā)、聯(lián)合調(diào)試模式

水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)和改造是一項(xiàng)系統(tǒng)性工作，在和許多水電站調(diào)研交流過程中，發(fā)現(xiàn)水電站在改造過程中都實(shí)行業(yè)主和廠家“聯(lián)合開發(fā)、聯(lián)合調(diào)試”模式。華光潭梯級(jí)水電站在此次改造中也踐行此模式，前期設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會(huì)共同參與監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)模式及LCU盤柜的內(nèi)部設(shè)計(jì)，組織運(yùn)行人員和檢修專業(yè)技術(shù)人員在設(shè)備出廠前共同進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)和安裝調(diào)試，運(yùn)行人員參與監(jiān)控系統(tǒng)操作界面設(shè)計(jì)，可以讓運(yùn)行人員提早熟悉界面，快速適應(yīng)新監(jiān)控系統(tǒng)的操作，檢修專業(yè)人員參與設(shè)備的安裝及調(diào)試，可以更全面清晰地了解新監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和整體布局，有助于專業(yè)人員更深層次掌握監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)維技術(shù)，尤其是專業(yè)青工可以非?？焖俚靥嵘龑I(yè)技術(shù)技能。華光潭梯級(jí)水電站在改造起始階段就應(yīng)認(rèn)真謀劃布局，結(jié)合“聯(lián)合開發(fā)、聯(lián)合調(diào)試”模式，制定運(yùn)行和檢修專業(yè)人員的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)培訓(xùn)培養(yǎng)計(jì)劃，通過計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造鍛煉大大提高了生產(chǎn)人員的整體業(yè)務(wù)技能。

4 結(jié)束語

華光潭梯級(jí)水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)整體改造后運(yùn)行穩(wěn)定，可靠性大大增強(qiáng)，在性能、功能上均更加優(yōu)越，改造成果顯著，達(dá)到了預(yù)期改造目的。國內(nèi)也有類似華光潭水電站一樣的梯級(jí)水電站需要進(jìn)行計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造完善，希望本次改造中新舊計(jì)算監(jiān)控系統(tǒng)過渡方式、雙星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、現(xiàn)地LCU盤柜設(shè)計(jì)、聯(lián)合開發(fā)聯(lián)合調(diào)試模式等成果可以為其他水電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造和建設(shè)做參考，提供實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，得到同行的借鑒和交流。