流域電站與集控中心監(jiān)控系統(tǒng)權(quán)限劃分與實(shí)現(xiàn)

唐 輝,韓 偉

(1.雅礱江流域水電開發(fā)公司官地水電站,四川 西昌 615000; 2.雅礱江流域水電開發(fā)公司集控中心,四川 成都 610000)

流域電站與集控中心監(jiān)控系統(tǒng)權(quán)限劃分與實(shí)現(xiàn)

唐 輝1,韓 偉2

(1.雅礱江流域水電開發(fā)公司官地水電站,四川 西昌 615000; 2.雅礱江流域水電開發(fā)公司集控中心,四川 成都 610000)

通過介紹流域電站與集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu),闡述了兩者間的控制權(quán)限劃分與操作步驟,重點(diǎn)介紹了控制權(quán)限的實(shí)現(xiàn)原理,深刻理解新思路、新技術(shù)應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)方式,指出應(yīng)用中遇到的問題及教訓(xùn),總結(jié)新技術(shù)、新模式應(yīng)用在雅礱江流域電站群運(yùn)行的效果。

控制權(quán);閉鎖;主機(jī);標(biāo)志

1 前言

雅礱江流域水電開發(fā)公司擬在雅礱江干流規(guī)劃開發(fā)21個(gè)梯級電站,其中官地水電站為下游梯級電站,坐落在四川省涼山州,裝機(jī)4臺,共2 400 MW, 2012年全部投產(chǎn),在投產(chǎn)第一臺機(jī)組后,電站機(jī)組控制權(quán)即轉(zhuǎn)移到設(shè)在成都的流域集控中心,根據(jù)“DL/T 1313-2013”(流域梯級水電站集中控制規(guī)程)有關(guān)規(guī)定,需要對雙方的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)功能進(jìn)行權(quán)限劃分和界定。

雅礱江流域梯級電站的集中控制分為電站、集控中心、省調(diào)三層。控制調(diào)節(jié)權(quán)限按電站層、集控中心層、省調(diào)層的順序從高到低,控制的權(quán)限通過軟功能鍵切換,具有相應(yīng)的閉鎖條件。原則上,上一層可以要求下一層切換控制權(quán),下一層按上一層的要求切換控制權(quán),只有下一層的控制權(quán)切換到上一層,上一層才能進(jìn)行相應(yīng)的控制調(diào)節(jié)操作。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

官地水電站監(jiān)控系統(tǒng)與集控中心監(jiān)控系統(tǒng)簡圖如圖1。

集控網(wǎng)關(guān)機(jī)負(fù)責(zé)直采LCU系統(tǒng)數(shù)據(jù),然后作為調(diào)度104通信子站將直采數(shù)據(jù)直送到集控中心,其功能相當(dāng)于電站上位機(jī)中主機(jī)與調(diào)度通訊網(wǎng)關(guān)機(jī)的功能結(jié)合。

圖1 流域電站與集控中心監(jiān)控系統(tǒng)簡圖

流域電站及集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)均為南瑞集團(tuán)的NC2000 V3.0,在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上各自相互獨(dú)立,電站監(jiān)控系統(tǒng)與集控中心監(jiān)控系統(tǒng)以自有協(xié)議各自獨(dú)立采集下位機(jī)LCU系統(tǒng)遙信遙測數(shù)據(jù),獨(dú)立下發(fā)遙調(diào)遙控命令,為了保證電站設(shè)備安全,在下發(fā)遙調(diào)遙控命令時(shí),命令必須保證唯一性,不得發(fā)生沖突。

3 控制權(quán)設(shè)置

3.1 控制權(quán)劃分

為了實(shí)現(xiàn)官地水電站全廠及所屬的各獨(dú)立設(shè)備的靈活控制調(diào)節(jié)方式,在官地水電站監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)置“全廠控制權(quán)”和單個(gè)LCU的操作權(quán)切換按鈕,分別與集控中心使用同一測點(diǎn)進(jìn)行顯示和切換操作。

a)在官地水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)置多個(gè)控制權(quán)切換按鈕:全廠控制權(quán)、集控遠(yuǎn)控范圍內(nèi)的各個(gè)LCU均設(shè)置一個(gè)控制權(quán)按鈕(集控中心管轄設(shè)備范圍:電站發(fā)變組及其二次系統(tǒng)<勵(lì)磁、調(diào)速系統(tǒng)>、電站500 kV和20 kV系統(tǒng)、電站進(jìn)水口工作閘門、泄洪建筑物的工作閘門及其啟閉控制系統(tǒng))。全廠控制權(quán)只能由電站側(cè)運(yùn)行人員進(jìn)行操作。

b)“全廠控制權(quán)”在電站時(shí),不允許將單個(gè)LCU的控制權(quán)切至集控中心,所有設(shè)備由電站運(yùn)行人員操作。此時(shí),集控中心只接收電站上傳數(shù)據(jù)用于監(jiān)視。

c)通過“全廠控制權(quán)”按鈕的切換,可將電站屬集控中心操作范圍內(nèi)的全部設(shè)備的控制權(quán)同時(shí)在集控中心和電站之間進(jìn)行切換。只有“全廠控制權(quán)”切換到集控中心,集控中心才可能對電站設(shè)備進(jìn)行操作。

d)“全廠控制權(quán)”在集控中心時(shí),單個(gè)LCU設(shè)備控制權(quán)按鈕可將指定設(shè)備的控制權(quán)在電站和集控中心之間切換,并不受“全廠控制權(quán)”狀態(tài)的限制。

控制權(quán)判斷流程圖如圖2。

當(dāng)集控遠(yuǎn)控范圍內(nèi)設(shè)備的控制權(quán)在電站時(shí),集控中心仍不能對這些設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作,其仍由電站進(jìn)行控制操作(包括機(jī)組的有功、無功負(fù)荷調(diào)整)。

當(dāng)集控遠(yuǎn)控范圍內(nèi)設(shè)備的控制權(quán)切至集控中心時(shí),集控中心可對這些設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作;同時(shí),電站仍可操作站內(nèi)的所有設(shè)備(除控制權(quán)切至集控的機(jī)組的有功、無功負(fù)荷調(diào)整操作外),并不受控制權(quán)的限制。

圖2 控制權(quán)判斷流程圖

3.2 控制權(quán)切換操作步驟

集控中心和電站之間控制權(quán)切換可通過如下步驟進(jìn)行:

a)電站運(yùn)行人員在“全廠控制權(quán)”切換處中選擇“切集控”按鈕,可將電站的“全廠控制權(quán)”和集控遠(yuǎn)控范圍內(nèi)所有LCU的控制權(quán)一并切至集控中心側(cè)。

b)“全廠控制權(quán)”切換至集控中心后,如有特殊情況(未投運(yùn)機(jī)組或單機(jī)試驗(yàn)等),電站運(yùn)行人員在對應(yīng)設(shè)備的控制權(quán)切換處選擇“切電站”按鈕,可將該設(shè)備的控制權(quán)切回至電站側(cè)。設(shè)備遠(yuǎn)控條件具備后,由電站運(yùn)行人員在該設(shè)備控制權(quán)切換處選擇“切集控”按鈕,可將其控制權(quán)切至集控中心側(cè)。

c)電站運(yùn)行人員在“全廠控制權(quán)”切換處選擇“切電站”按鈕,可將電站的“全廠控制權(quán)”和集控遠(yuǎn)控范圍內(nèi)所有LCU的控制權(quán)從集控中心一并切回至電站側(cè)。

3.3 故障回切功能

a)集控中心至某流域電站的通信中斷后,該電站的控制權(quán)不回切至電站,需電站運(yùn)行人員檢查核實(shí)后,手動(dòng)進(jìn)行回切。

b)通信恢復(fù)后,有電站側(cè)現(xiàn)場運(yùn)行人員檢查確認(rèn)后,將控制權(quán)切至集控中心。

4 控制權(quán)實(shí)現(xiàn)原理

4.1 全廠控制權(quán)-電站切集控

在NC200“全廠數(shù)據(jù)庫”設(shè)置“全廠LCU控制權(quán)批量切換”對象,通過對象的JAVA腳本編輯,設(shè)置一個(gè)“全廠控制權(quán)”標(biāo)志,該標(biāo)志為“0”時(shí)代表全廠控制權(quán)在電站,該標(biāo)志為“1”時(shí)代表全廠控制權(quán)在集控,該標(biāo)志設(shè)置為“1”后,通過電站側(cè)上位機(jī)系統(tǒng)主機(jī)的專用通信進(jìn)程Vlan發(fā)送到電站側(cè)通信網(wǎng)關(guān)機(jī),經(jīng)104協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)到集控側(cè)上位機(jī)主機(jī),集控側(cè)上位機(jī)主機(jī)收到該標(biāo)示后,發(fā)一個(gè)確認(rèn)標(biāo)志“1”經(jīng)同樣的返回路徑給電站側(cè)上位機(jī)主機(jī),主機(jī)將確認(rèn)標(biāo)志與全廠控制權(quán)標(biāo)志核對一致后,確認(rèn)設(shè)置有效,則全廠控制權(quán)切換到集控成功。

“全廠控制權(quán)”標(biāo)志在電站側(cè)集控網(wǎng)關(guān)機(jī)與電站上位機(jī)主機(jī)之間進(jìn)行互傳時(shí),采用的是調(diào)度通信104協(xié)議,集控網(wǎng)關(guān)機(jī)既做電站的“全廠控制權(quán)”標(biāo)志的104通信主站,也做集控的“全廠控制權(quán)”標(biāo)志的104通信子站;同理,電站上位機(jī)也充當(dāng)了同樣的相反角色。

4.2 機(jī)組LCU控制權(quán)-電站切集控

在NC2000“機(jī)組控制量數(shù)據(jù)庫”設(shè)置“機(jī)組控制權(quán)切至電站”與“機(jī)組控制權(quán)切至集控”兩個(gè)控制量,控制量設(shè)置為“1”時(shí)代表控制設(shè)置有效,數(shù)據(jù)庫定義設(shè)置控制量輸出對象為整數(shù)數(shù)值(如200)。在“機(jī)組開關(guān)量數(shù)據(jù)庫”里定義1個(gè)“機(jī)組控制權(quán)切集控”的開關(guān)量,在“機(jī)組模擬量數(shù)據(jù)庫”里定義設(shè)置一個(gè)“機(jī)組控制權(quán)狀態(tài)”標(biāo)志。

在機(jī)組LCU初始化INIT程序里,設(shè)定“機(jī)組控制權(quán)狀態(tài)”標(biāo)志為“1”時(shí)控制權(quán)在電站,標(biāo)志為“2”時(shí)控制權(quán)在集控,標(biāo)志為“3”時(shí)控制權(quán)在調(diào)度。

在機(jī)組LCU CMMD_FJ程序里,當(dāng)收到電站上位機(jī)下發(fā)“機(jī)組控制權(quán)切至集控”命令時(shí),程序?qū)ⅰ?”賦給1一個(gè)程序虛擬點(diǎn),該點(diǎn)對應(yīng)“機(jī)組開關(guān)量數(shù)據(jù)庫”里的“機(jī)組控制權(quán)切集控”的虛擬開關(guān)量點(diǎn),該虛擬點(diǎn)實(shí)質(zhì)為命令確認(rèn)標(biāo)志;同時(shí)將“機(jī)組控制權(quán)狀態(tài)”標(biāo)志設(shè)置為“2”。

機(jī)組LCU將切換命令確認(rèn)標(biāo)志-“機(jī)組控制權(quán)切集控”與控制權(quán)狀態(tài)標(biāo)志同時(shí)發(fā)給電站監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)與集控監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī),確認(rèn)標(biāo)志一方面用作上位機(jī)系統(tǒng)操作員站畫面控制權(quán)狀態(tài)顯示,一方面用作機(jī)組操作的參與條件。

控制權(quán)狀態(tài)標(biāo)志用作機(jī)組控制調(diào)節(jié)閉鎖條件,即當(dāng)標(biāo)志為“2”時(shí),集控中心可以控制調(diào)節(jié)機(jī)組,電站則無權(quán)控制調(diào)節(jié)機(jī)組,其配置實(shí)現(xiàn)原理圖如圖3,圖3中有功功率給定與有功功率增減按鈕的配置均需要控制權(quán)狀態(tài)標(biāo)志實(shí)現(xiàn)閉鎖。

圖3 機(jī)組功率調(diào)節(jié)配置畫面圖

4.3 通信程序控制權(quán)閉鎖

集控中心下發(fā)至電站的控制操作令均通過網(wǎng)關(guān)機(jī)之間104鏈路實(shí)現(xiàn),在該鏈路中采用電站的全廠控制權(quán)點(diǎn)進(jìn)行下行命令的閉鎖,即全廠控制權(quán)在電站側(cè)時(shí),該通信鏈路不下發(fā)任何集控中心側(cè)的下行命令。

4.4 出現(xiàn)過的問題

官地電站的2號機(jī)組檢修期間,為避免檢修期間造成運(yùn)行干擾,安全措施中需要將2號機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)與運(yùn)行監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)在物理層面斷開,但因檢修人員失誤,將機(jī)組調(diào)試主機(jī)誤接入運(yùn)行監(jiān)控網(wǎng)絡(luò),導(dǎo)致電站監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)2套主機(jī),而此時(shí)全廠控制權(quán)在集控,檢修調(diào)試主機(jī)數(shù)據(jù)庫的“全廠控制權(quán)”標(biāo)志為“0”(全廠控制權(quán)在電站),檢修調(diào)試主機(jī)將該標(biāo)志發(fā)送到集控側(cè)上位機(jī)主機(jī),集控側(cè)上位機(jī)主機(jī)誤認(rèn)為電站側(cè)上位機(jī)主機(jī)發(fā)出切換令,因此將全廠控制權(quán)切回電站;而電站側(cè)主機(jī)又將自身的全廠控制權(quán)標(biāo)志為“1”(全廠控制權(quán)在集控)發(fā)送集控側(cè)上位機(jī)主機(jī),又將全廠控制權(quán)切回集控側(cè),如此“全廠控制權(quán)”標(biāo)志在電站側(cè)與集控側(cè)間反復(fù)循環(huán)變位,導(dǎo)致電站側(cè)與集控側(cè)運(yùn)行值班人員期間均無法控制全廠機(jī)電設(shè)備;因處理迅速,故障時(shí)間短,未造成實(shí)質(zhì)影響。

通過該事件說明,無論“微機(jī)五防”還是“二次安防”,最重要的是人的技能、行為管理都需要得到落實(shí)和提升。

5 結(jié)語

流域電站與集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控上位系統(tǒng)在物理結(jié)構(gòu)、功能實(shí)現(xiàn)上分別獨(dú)立,兩者間只根據(jù)實(shí)際需要互傳少量數(shù)據(jù),比如“全廠控制權(quán)”標(biāo)志,水位數(shù)據(jù)等,任一套上位機(jī)系統(tǒng)癱瘓均不影響流域電站機(jī)電設(shè)備的控制,該種應(yīng)用模式經(jīng)過完善,運(yùn)行三年多來非常穩(wěn)定。

在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)控制權(quán)實(shí)現(xiàn)方式方面,在電站側(cè)集控網(wǎng)關(guān)機(jī)104子站協(xié)議方面加強(qiáng)了線程應(yīng)用對全局對象的安全存取機(jī)制設(shè)計(jì)后,采用104協(xié)議通信實(shí)現(xiàn)控制標(biāo)志流轉(zhuǎn)互傳方式是可行的、可靠的,達(dá)到了預(yù)期效果,為雅礱江流域電站與集控中心新技術(shù)、新模式應(yīng)用推廣打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1]丁仁山,孫 銳.雅礱江流域梯級電站遠(yuǎn)程集控方式設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J].水電廠自動(dòng)化與大壩監(jiān)測,2013,37(5):16-17.

[2]賀 潔,閻應(yīng)飛.淺談雅礱江流域集中控制中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].水電廠自動(dòng)化,2012,33(4):6-7.

TV736

B

1672-5387(2017)07-0033-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.07.009

2017-04-27

唐 輝(1973-),男,工程師,從事水電廠自動(dòng)化運(yùn)維工作。