白山梯級發電廠H9000 V4.0監控系統升級改造

戰玉杰，白 瑩，馮 迅 ，辛 俊

（1白山發電廠，吉林 樺甸 132400；2北京中水科水電科技開發有限公司，北京 100038）

0 概況

白山梯級發電廠位于吉林省樺甸市境內的第二松花江上游，在電網中擔負調頻、調峰和事故備用的重要任務。白山發電廠由“一廠、兩壩、四站”組成，電站總裝機容量為200萬kW，其中：白山一期電站裝有3臺30萬kW混流式水輪發電機組；白山二期發電站裝有2臺30萬kW混流式水輪發電機組；白山三期電站裝有2臺15萬kW抽水蓄能機組；距白山下游38 km的紅石水電站裝有4臺5萬kW軸流定漿式水輪發電機組。電廠在吉林省樺甸市建有一個梯級調度中心，用于對各廠站進行遠方開停機、負荷調整，ACG調節等操作，實現對機組的遠方監視。

白山發電廠改造前使用北京中水科水電科技開發有限公司H9000 V3.0計算機監控系統，改造后使用北京中水科水電科技開發有限公司H9000 V4.0計算機監控系統。

1 改造的必要性

首先，電廠監控設備已運行多年，其中樺甸調度中心操作員站采用SunFireV240服務器，白山一期、二期、三期及紅石水電廠操作員站采用SunBlade 2500工作站，安裝Solaris8操作系統，現上述機型均已停產，且操作系統也升級為Solaris10操作系統，新機型設備無法滿足H9000 V3.0計算機監控系統的運行條件。部分老型號的設備原廠家已停產，備件采購困難。因此，為保證電廠長期的安全穩定運行，針對存在的問題先進行監控系統升級改造是必要的。

其次，按照白山發電廠智能化改造規劃，需要將樺甸調度中心監控系統搬遷到集控中心，形成集控中心對白山電站、紅石電站發電機組遠程監控功能，同時向智能統一平臺提供監控系統相關數據，滿足智能化水電廠建設要求。在搬遷過程中，對監控系統部分運行年久、缺陷較多、接近使用壽命的硬件設備進行更換。根據白山發電廠智能化水電廠改造規劃方案，將在集控中心建成智能統一平臺，對白山發電廠生產設備相關信息進行統一匯集、整理，并在此基礎上建立信息互動、綜合監控、智能決策的智能化水電廠應用平臺。由于智能統一平臺需要監控系統向其提供必要的機組運行數據，因此還需要對白山、紅石和集控中心的監控系統軟件進行改造升級，滿足智能統一平臺接入的要求。

2 系統結構

白山發電廠監控系統改造后仍由三個子系統組成：集控中心計算機監控系統(簡稱集控系統)、白山電站計算機監控系統(簡稱白山系統)、紅石電站計算機監控系統(簡稱紅石系統)。整個系統采用分層分布的系統結構，共分三層：集控調度中心層、白山(紅石)站級監控層以及現地控制單元層。集控中心層構成集控系統，白山站級監控層與其現地控制單元層 (包括白山右岸電站和左岸電站)構成白山系統，紅石站級監控層與其現地控制單元層構成紅石系統。

白山、紅石及集控中心三系統內部采用雙冗余以太網連接。

白山與集控系統之間采用雙冗余100 MB以太網連接。

紅石與集控系統之間采用雙冗余100 MB以太網連接。

集控系統可實現對白山(紅石)電站主要設備的遠方集中監控，實現梯級經濟運行閉環控制功能。白山(紅石)系統是一個完整的實時閉環過程控制系統，既可獨立完成各種現地閉環控制功能，也可通過與集控中心計算機控制系統聯網實現遠方監控。

計算機監控系統網絡結構圖如下圖1所示：

圖1 白山發電廠計算機監控系統網絡結構圖

3 升級技術方案

根據白山發電廠的要求，在改造過程中AGC功能以及調度通信程序都需要連續運行。在所有LCU改造完成前，一直使用老系統進行數據監視和命令操作。因此，在改造過程中，需要新、老系統獨立運行，并保持老系統能夠對各廠站的所有設備進行操作、可以采集各廠站的所有數據、保證AGC及與調度通信運行正常。改造后，將AGC、調度通信等移植到新系統，實現新老系統之間的平滑過渡。具體方案如下：

首先，需要利用新增加的主機設備（或老系統中的備件設備）搭建一套新的上位機系統，新、老監控系統并列運行，改造好的現地LCU接入新的上位機系統，未改造好的現地LCU仍運行在老系統下；

其次，在新配置的通訊工作站上，安裝H9 000新系統和老系統，在新系統上運行IEC60 870-5-104從站程序，在老系統上運行IEC60 870-5-104主站程序，新系統和老系統通過IEC60 870-5-104進行通信。將接入新系統的LCU的主要數據傳送到老系統，老系統上仍然可以監視全廠的所有數據。將老系統對接入新系統LCU的命令下發到新系統，老系統上仍然可以控制全廠的所有設備。

最后，待所有LCU都接入新系統后，將AGC、調度通信等移植到新系統，將各中控室的操作員站升級為新監控系統（見圖 2）。

圖2 升級技術方案

4 現場施工和調試

4.1 施工前的準備工作

（1）為白山、紅石和集控中心各增加兩臺數據采集服務器，用于新監控系統（即H9000 V4.0系統）的數據進行采集；

（2）為白山和紅石各增加一臺4網卡的通訊工作站，用于新、老系統之間的數據傳輸和命令下達；

（3）針對新系統對電廠運行和維護人員進行技術培訓工作；

（4）對新系統在廠家進行組態、數據庫完善、畫面制作及各功能的完善準備工作；

（5）調試新、老系統之間的通訊程序，使其實現：將新系統的模擬量和開關量傳送給老系統，接收老系統的命令，通過新系統下達給PLC予以執行；

（6）對新設備進行出廠前的聯調和驗收工作；

（7）編制現場施工方案，進行工期安排，并做好風險評估工作。

4.2 具體實施情況

4.2.1 紅石監控系統改造

（1）在紅石廠站搭建H9000 V4.0監控系統，將增加的2臺數據采集服務器、1臺通訊工作站安裝在計算機室，為新機器鋪設網線，與H9000 V3.0系統共用主備網交換機。在通訊工作站上同時啟動新、老監控系統，并運行新、老系統之間的通訊程序，將接入H9000 V4.0系統的紅石LCU信息可以傳送到H9000 V3.0系統中。

（2）對紅石4號機組PLC進行H9000 V4.0升級改造，分別在H9000 V4.0系統和H9000 V3.0系統中，測試數據接收和設備操作情況，實驗結果為正常。至此，白山發電廠第一臺LCU改造完成，順利升級為H9000 V4.0系統。

（3）陸續將紅石廠站剩余3臺機組LCU和2臺公用、開關站LCU接入H9000 V4.0系統。

（4）將紅石中控室操作員站升級為4.0監控系統，原系統通訊程序移植到H9000 V4.0系統上運行，繪制H9000 V4.0系統報表。至此，紅石電廠H9000 V4.0系統基本調試完畢。

4.2.2 白山監控系統改造

（1）在白山廠站搭建H9000 V4.0監控系統，將增加的2臺數據采集服務器、1臺通訊工作站安裝在計算機室，為新機器鋪設網線，與H9000 V3.0系統共用主備網交換機。在通訊工作站上同時啟動新、老監控系統，并運行新、老系統之間的通訊程序，將接入H9000 V4.0系統的白山LCU信息可以傳送到H9000 V3.0系統中。

（2）對白山5號機組PLC進行H9000 V4.0升級改造，分別在H9000 V4.0系統和H9000 V3.0系統中，測試數據接收和設備操作情況，實驗結果為正常。在H9000 V3.0系統中將5號機組投入AGC成組，測試功率調節情況，測試結果為5號機組功率調節速度、響應時間和低頻自啟動等功能均在正常，白山5號機組順利升級為H9000 V4.0系統。

（3）陸續將白山廠站剩余4臺機組LCU和4臺公用、開關站LCU接入H9000 V4.0系統。

（4）將白山一期、二期和三期中控室操作員站均升級為4.0監控系統，原系統通訊程序移植到H9000 V4.0系統上運行，繪制H9000 V4.0系統報表。

（5）將白山泵站系統通訊程序接入H9000 V4.0監控系統，在H9000 V4.0系統中測試泵站的數據接收和設備操作情況，實驗結果為正常，泵站2臺機組和一臺開關站順利升級為H9000 V4.0系統。

（6）升級電廠與網調的IEC60 870-5-104通訊程序，使用H9000 V4.0系統實現與網調的數據上送和命令接收工作。

（7）調度通訊升級后，將AGC功能移植到H9000V4.0系統下，運行在H9000V4.0系統的數據采集服務器上。測試H9000 V4.0系統AGC功能的各項指標，試驗成功后，將AGC控制正式投入使用。至此，白山電廠H9000V4.0系統基本調試完畢。

4.2.3 集控中心監控系統改造

（1）在集控中心搭建H9000 V4.0監控系統，將增加的2臺數據采集服務器安裝在計算機室，為新機器鋪設網線，與老系統（H9 000 V3.0系統）共用主備網交換機。

（2）在白山和紅石廠站所有LCU均接入H9000V4.0系統后，將樺甸調度中心中控室的操作員A站升級為H9000 V4.0監控系統，保留操作員B站和C站為H9000 V3.0監控系統，運行人員使用H9000 V3.0系統為主，H9000 V4.0系統為輔，對各廠站進行數據監視和設備操作，其中AGC操作在其升級為H9000 V4.0前必須在H9000 V3.0系統下執行。

（3）在AGC功能移植到H9000 V4.0系統后，將樺甸其余操作員站均升級為H9000 V4.0系統，升級樺甸報表服務器、調度IEC60 870-5-101通訊站等為H9000 V4.0系統。至此，H9000 V4.0監控系統改造基本完成。

此外，還分別對紅石、白山和集控各廠站運行和維護人員進行了現場培訓工作。

5 改造后的特點

新的計算機監控系統繼承了原系統的優點，并在系統的穩定性、可靠性上有了進一步的提升，改造后的系統具體特點如下：

（1）對PLC的數據采集方式進行了改造，使模擬量、開關量和中斷量的上送速度得到提升；

（2）觸摸屏與PLC之間的通訊方式由串口通訊升級為以太網通訊，提高了現地層數據的采集速度和穩定性；

（3）增加了開關輸出量的采集信息，便于電廠對設備操作情況進行監視；

（4）畫面控制菜單更加人性化，數據信息查找更加方便，數據監視更加直觀，方便運行人員監視；

（5）海量的歷史數據庫存儲功能，為電廠的數據分析和處理提供了強有力的保證；

（6）AGC功能的更加完善，使得運行的穩定性和可靠性得到了良好的保障。

6 結束語

H9000 V4.0計算機監控系統在白山發電廠升級改造中成功實現平滑過渡，新系統自投運以來，設備狀態正常，系統運行良好，實現了安全穩定運行的目標，大大提高了電廠的安全運行水平，方便員工運行維護，提高了公司的經濟和社會效益。