吳 琪，謝秋華，黃家志，楊之圣，艾遠高，王 妍

（中國長江電力股份有限公司三峽水力發(fā)電廠，湖北 宜昌 443133）

1 引言

某巨型電站監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式體系結構，通過采用信息分布處理與分層控制相結合的方式，各層之間相互連接又互相獨立，提高監(jiān)控系統(tǒng)可靠性，整個系統(tǒng)總體上分成廠站層和現(xiàn)地控制單元層。全廠數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫分布在廠站計算機中，各單元數(shù)據(jù)庫分布在各個LCU（Local Control Unit）中。現(xiàn)地控制層采用現(xiàn)場總線連接現(xiàn)地智能監(jiān)測設備，現(xiàn)場總線采用Modbus Plus，將所有間隔層單元都接在一條公用的主干鏈路上。PLC（可編程邏輯控制器）通過雙冗余總線、光纖環(huán)網(wǎng)結構連接各遠程I/O 站。廠站層設備直接與現(xiàn)地LCU 進行通信，其中操作員站提供計算機監(jiān)控系統(tǒng)人機界面，用來顯示設備狀態(tài)、提供操作界面并把操作員指令轉(zhuǎn)發(fā)至相應的LCU 進行執(zhí)行，顯示報警及事件、提供LCU 設備狀態(tài)診斷信息。

2 電站監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀

目前，該電站監(jiān)控系統(tǒng)采用了中水科開發(fā)的H9000 V4.0 版網(wǎng)絡冗余的分布開放控制系統(tǒng)，對生產(chǎn)過程進行控制和全程監(jiān)測，既可實現(xiàn)電站集中控制，又能實現(xiàn)上級調(diào)度中心的遠方遙控、遙調(diào)、遙信、遙測[1]。該電站監(jiān)控系統(tǒng)包括廠站層和現(xiàn)地控制層，上位機主要包括主服務器、操作員終端、通信設備等部分，按照標準協(xié)議實現(xiàn)整個控制系統(tǒng)的無縫通信，主要完成站級運行支持和協(xié)調(diào)功能。現(xiàn)地控制單元的控制核心為PLC，通過中間繼電器來驅(qū)動控制回路，以此實現(xiàn)現(xiàn)地電氣設備的控制功能。該電站監(jiān)控系統(tǒng)具體功能為：

（1）數(shù)據(jù)采集與處理功能。自動采集輸入的各類實時數(shù)據(jù)，形成報警事件記錄并發(fā)出報警音響，對接收的數(shù)據(jù)進行報警處理檢查，對采集的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)庫的刷新。

（2）設備狀態(tài)監(jiān)視。對重要開關的動作和繼電保護動作，按不同性質(zhì)和發(fā)生時間的先后進行時間順序記錄、監(jiān)視，以便進行事故分析。

（3）操作與控制功能。運行人員可以在監(jiān)控系統(tǒng)中進行正常的控制和操作、正常的調(diào)節(jié)、緊急控制和恢復控制。

（4）AGC 與AVC 調(diào)節(jié)功能。實現(xiàn)有功功率和無功功率的閉環(huán)調(diào)節(jié)。

（5）人機交互功能。上位機完成廠站級的數(shù)據(jù)處理、報表統(tǒng)計、人機界面和遠程通信等功能，現(xiàn)地LCU 完成人機接口、時鐘同步、自診斷和外部通信等功能。

計算機監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控對象包括：水輪發(fā)電機組及其輔助設備，三相主變壓器，500 kV 開關站，35 kV、10 kV 廠用電系統(tǒng)，0.4 kV 廠用電系統(tǒng)以及電站公用系統(tǒng)。電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)I/O 信號多達6 萬余點，且對信號的實時性有嚴格要求：開關量的采集處理速度不得大于500 ms，模擬量的采集處理速度不得大于1 s[2]。采集如此龐大的數(shù)據(jù)量，上送到主站數(shù)據(jù)庫實時更新，反映在上位機主站監(jiān)控屏幕上接收到的事件信號也是不斷刷新，高峰情況下可能導致報警信號刷屏，致使重要信號略過，不利于監(jiān)屏人員有效捕捉，大量重復信號的反復報警給運行人員帶來監(jiān)屏壓力的同時也會削弱他們對重要時間點關鍵信息捕捉的靈敏度。對報警信號進行梳理與優(yōu)化，核準各類事件描述，減少非重要報警事件的出現(xiàn)頻率，增加重要事件信號故障報警，提高報警信息準確度，不僅可以增加監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性，還可以在很大程度上減輕運行監(jiān)視人員的工作強度，提高工作效率[3]。

3 事件梳理及優(yōu)化原則

為緩解運行監(jiān)屏壓力，精準捕捉關鍵信息，快速掌握設備動態(tài)，基于設備工況，對監(jiān)控系統(tǒng)報警頻繁的信號按以下修改原則進行梳理改進：

（1）優(yōu)化信號的故障點、事故點屬性，將導致機組停機或者運行人員需要緊急處理的報警點調(diào)整為事故點，方便運行人員及時發(fā)現(xiàn)、精準定位，便于維護人員迅速處理，防止事故進一步擴大，影響機組穩(wěn)定運行。如將GCB 及GIS 開關彈簧壓力低閉鎖分合閘、開關SF6壓力低閉鎖分合閘等信號設置為“事故點”。

（2）根據(jù)事件性質(zhì)完善故障點配置，將部分可能引起更大事故的重要事件信號添加至故障點，以便運行人員能迅速掌握重要事件、關鍵信息變化，便于分析其動態(tài)發(fā)展趨勢，從預防角度維護安全生產(chǎn)。

（3）根據(jù)設備運行實際修正報警頻繁的模擬量復限死區(qū)，減少模擬量越限、復限重復報警，防止重復信號的反復報警刷屏，便于對重要信號精準捕捉：

1）空冷器分支流量復限死區(qū)設置為2 m3/h；

2）其它模擬量上復限死區(qū)設置為其量程的1%。

（4）取消部分不重要信號的“故障點”及“事故點”屬性，減輕監(jiān)屏壓力，著重加深對重要時間點關鍵信息捕捉的靈敏度：

1）對于機組技術供水系統(tǒng)、純水系統(tǒng)等同一傳感器輸出的模擬量和開關量信號，在保障模擬量信號準確的前提下，取消開關量“故障點”及“事故點”屬性，保留“事件點”屬性；

2）取消壓油泵卸載閥加載等正常動作信號的“故障點”及“事故點”屬性，保留“事件點”屬性；

3）取消機組LCU 與主變冷卻器等通信的通信開關量的“故障點”及“事故點”屬性和通信模擬量的上下限，保留開關量“事件點”屬性；

4）監(jiān)控系統(tǒng)中定義了大量綜合信號，主要用于畫面展示及流程處理，保留原始故障信號的報警，對于其產(chǎn)生的綜合報警信號，可取消其“故障點”及“事故點”屬性，僅保留“事件點”屬性。

（5）實時清理監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫信號，將已退出運行的信號點改為備用并取消報警、事件屬性，避免無用信號刷屏，導致重要信息的錯失與混淆，從而減緩監(jiān)屏壓力。如將當前監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中已停用的機組振動擺度相關信號，全部改為備用。

（6）修改部分事件點中文描述，使其更加準確明晰，且保持各機型同類事件描述的統(tǒng)一性，有利于分析比較與總結，便于設備管理維護。

（7）完善原有閉鎖庫，增加機組開、停機過程及技術供水倒換過程中的模擬量條件閉鎖，減少誤報情況的發(fā)生。

由于監(jiān)控系統(tǒng)所監(jiān)控的對象多，存在測點多、類型多、傳輸通道多及復雜多變的特點，單一報警信號并不能保證可靠、可信及合理的基本要求，故可在LCU 程序中通過各種閉鎖邏輯來彌補[4]。增加特殊工況下的報警信號閉鎖，既能極大減少信號的誤報頻率，精準掌握設備運行信息，又能確保信號的可靠、可信及合理，實現(xiàn)報警信息的精準測量。

4 優(yōu)化過程

監(jiān)控系統(tǒng)報警事件梳理優(yōu)化具體流程如下：

（1）將近一年來監(jiān)控系統(tǒng)報警頻繁的信號進行匯總，在此基礎上進行梳理。

梳理該電站監(jiān)控系統(tǒng)2020 年5 月至2021 年5月近一年來的事件信號，總共3 384 683 條。其中包括18 臺機組以及各種公用設備，機組囊括了東電、ALSTOM、哈電等共6 種不同類型，因每種類型機組產(chǎn)生事件信號一致，故每種類型機組各取一臺進行統(tǒng)計。

表1 一年內(nèi)各設備事件條數(shù)統(tǒng)計

（2）基于設備運行狀況監(jiān)控需要及監(jiān)屏需求，按上述修改原則，形成該電站監(jiān)控系統(tǒng)中事件點、故障點、事故點修改清單。

（3）在原有閉鎖庫基礎上形成特殊工況下的報警閉鎖清單。

（4）根據(jù)編繪完成的修改清單，修改監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和閉鎖庫。

（5）將修改后的數(shù)據(jù)庫和閉鎖庫生成、編譯并發(fā)布。

（6）實時跟蹤觀察優(yōu)化后報警信號。

5 優(yōu)化后的效果

電站監(jiān)控系統(tǒng)報警信息梳理階段性完成后，8月26 日發(fā)布數(shù)據(jù)庫，同比去年8 月27 日至9 月25日共30 d 的報警信號，發(fā)現(xiàn)事件文件大小及事件二進制文件個數(shù)明顯減少：事件文件大小同比減少47.6%，記錄文件數(shù)同比減少44.2%，具體記錄如表2、圖1、圖2 所示。以此為依據(jù)，最終確認梳理后電站監(jiān)控系統(tǒng)報警信息明顯減少。

表2 梳理前后事件文件大小及記錄數(shù)對比(部分)

續(xù)表2

圖1 8 月27 日至9 月25 日事件文件大小同比

圖2 8 月27 日至9 月25 日事件二進制文件數(shù)量同比

6 結語

現(xiàn)場應用表明報警信息梳理優(yōu)化工作，減少了報警信號的誤報頻率，增加了各類報警信號的準確度，提高了設備運行信息的準確度，在一定程度上大大減緩了運行值班人員的監(jiān)屏壓力，提升了運行值班人員對設備的監(jiān)控效率，確保了電廠安全穩(wěn)定運行。