三峽左岸電站監控系統智能報警設計與實施

王凌云，李天智，李利華，張衛君

（1.三峽水力發電廠，湖北 宜昌 443133；2.長江電力銷售公司，湖北 宜昌 443002；3.白鶴灘水力發電廠，四川 涼山 615000；4.北京中水科水電科技開發有限公司，北京 100038）

三峽左岸電站首臺機組于2003年投產發電，計算機監控系統由ABB標準的Advant開放式工業過程實時控制系統和ALSTOM公司在其基礎上開發的電站信息管理系統組成。左岸計算機監控系統經過十余年運行，大部分設備已進入老化期，部分不可替換的關鍵設備也已經停產。且與其投產初期相比，水電自動化領域無論是技術水平還是應用要求都有很大提高和變化。除了滿足可靠性、可維護性和可擴展性的基本要求外，數據挖掘技術、面向對象的WEB技術、網絡通信技術的應用使得水電站監控系統已經由傳統生產控制系統向生產、管理和市場綜合應用系統轉變。這些新的應用不僅能夠保證設備安全運行，滿足電力系統各項要求，更能夠為我們提高水資源利用率、設備可用率，降低運行和維護費用，不斷提高自身競爭力提供技術支持。

基于以上原因，三峽電廠于2019年啟動了左岸電站監控系統改造。基于信息技術的發展以及三峽電廠對700 MW巨型混流式水力發電機組運行規律的掌握，新監控系統設計之初，規劃了智能光字、智能預警、智能降級3大功能，以期在提升電站運行安全性的同時降低工作人員工作強度。下文將對三峽左岸電站新監控系統智能報警功能設計、實施過程進行介紹。

1 智能光字功能

1.1 傳統光字

傳統監控光字直接反映開關量動作情況，在設備檢修時也可能觸發光字，可能導致光字在無需點亮時長時間點亮。三峽左岸電站設備眾多，如果也采用上述方式，光字就失去了意義。

1.2 光字設置情況

結合三峽左岸電站設備情況，左廠智能光字分為“機組光字”“500 kV開關站光字”“廠用電光字”“公用系統光字”4大類，所有最上一級光字集成在1個監控畫面，實現全站設備的集中監視。各類具體情況如下：

（1）機組光字以機組為單位，每臺機組最上一級光字設置“小故障”“大故障”“水機事故”“電氣事故”“主變事故”等6個一級光字；

（2）500 kV開關站光字以出線/母線為單位；

（3）廠用電光字：10 kV設備以10 kV母線為單位，每條母線設置“母線失壓”“電氣事故”2個光字；10 kV以外設備設置“400 V母線失壓”“機組直流系統故障”等4個光字；

（4）公用系統光字：以系統為基礎，設置“集水井水位越限”“排水泵故障越限”“廊道水位越限”“清

潔水系統壓力低”“泄水閘下滑提升失敗”等光字。同時，在監控數據庫中，光字相關數據設置獨立的對象樹，與實測點、計算點分開。

1.3 機組光字設計

機組光字設計是全電站光字設計最為復雜的環節，三峽電站700 MW機組每臺機有2 000多個測點，全面反映了機組的各項運行指標，其中很多關鍵數據異常狀態需要運行人員第一時間發現、第一時間處置。

機組光字以監控數據點為基礎，充分利用每個數據點，以應報盡報為目的。機組光字來源有兩個，一是單個數據點在滿足條件時觸發光字，例如機組在非停機狀態下，單個推力瓦溫越上限；二是多個模擬量/開關量組合，經過綜合計算觸發光字，例如機組在非停機狀態下，兩個及以上調速系統壓油泵不可用即觸發故障光字。

合理有序的光字結構是保證光字設計順利、功能完整的基礎。為了實現光字應報盡報、不誤報，光字動作條件分為無條件動作、設備非檢修態、設備運行態三類，最終通過設備狀態與測點狀態的綜合計算實現光字的智能報警。同一異常事件在不同的設備狀態下也可能對應不同的光字動作級別。

以某型機組為例，機組小故障下設置6個二級光字，為小故障1至小故障6，機組大故障下設置11個二級光字，為大故障1至大故障11。每個二級光字下平均約30個觸發條件。

1.4 智能光字在故障處理中的優勢

巨型水電站監控系統測點多，發生復雜故障時監控系統會出現大量告警事件，而監控顯示屏窗口1次只能顯示部分信息，其余信息被頂到歷史畫面，運行人員無法及時查看所有信息，影響監控系統及監控人員故障點的正確判斷，延誤事故處理時間。智能光字將全電站設備故障信息集成于1個畫面，便于故障時運行人員快速掌握全站設備狀態、定位故障根源。

2 智能預警功能

目前的監控系統，模擬量多根據設備定值采用越上(下)限、越上上（下下）限兩級報警，部分重要模擬量越限報警時已較長時間處于故障狀態甚至已處于事故邊緣，運行人員進行處理的時間有限。

三峽左岸電站新監控系統開發時，三峽電站已運行16年，三峽電廠已充分掌握700 MW巨型混流式水力發電機組運行規律。為了確保將事故消滅于萌芽狀態，使隱患盡早發現、盡早處置、盡早消除，新監控系統在傳統兩級報警的基礎上增設預控值報警。預控值為設備正常運行時相關運行參數的最大/小值，并且隨著季節等因素進行調整。預控值在監控系統上位機人機交互畫面設置，越限報警作為光字動作條件之一。

3 智能降級功能

目前的監控系統，在部分正常操作下，會產生一些無價值的信號，以機組技術供水系統投運、退出、正反向倒換、減壓閥倒換時的為例，每次開啟/關閉技術供水總閥，產生的技術供水流量、壓力越下限、復下限報警多達3頁，干擾監屏，并帶來一定的安全隱患。

針對上述情況，對部分事件進行了限定條件報警，例如：機組技術供水總閥不在全開狀態時，冷卻水流量低自動降為最低級報警。本項功能通過條件報警腳本實現屏蔽或動態改變報警級別。

4 智能報警功能的測試與完善

三峽左岸電站監控系統智能報警功能研究工作于2019年初啟動，至2019年中設計完成，耗時半年。2019年底，首臺LCU改造機組完工前，進行了完整的檢查、測試，主要包括光字測點逐一核對、光字邏輯核對、模擬動作。

后期考慮到光字文件由獨立的程序運行，且各個光字文件相互獨立，為防止異常情況下光字文件未啟動或光字運行程序未工作，以LCU為單元設置了光字測試功能。該功能通過由監控系統上位機人機畫面中“光字測試軟連片”實現，投入該軟連片，相關光字全部動作；退出該軟連片，光字動作復歸。

5 結語

三峽左岸電站新監控系統于2019年11月上線運行，首臺LCU改造機組于2019年12月檢修完畢，相關智能報警功能同步投入運行。經過1年多的運行，相關功能均正常動作，無漏報誤報，大幅提升了電站智能化水平，降低了工作人員壓力。總結如下：

（1）電站智能報警功能設計必須以掌握設備運行規律為基礎；

（2）智能報警功能開發工作必須結合設備運行實際，由工作經驗豐富的人員完成；

（3）智能報警功能務求可靠、完整，不能有漏洞，為此必須在投運前進行完整的檢查、測試；

（4）應該為電站運行人員提供便捷的測試方式，以便及時發現智能報警功能的異常情況；

（5）隨著設備的改造、換型，存在監控系統數據庫變化的可能，智能報警功能需同步進行調整。為此，智能報警功能開發與完善是個長期的工作過程，電站工作人員需自主掌握相關技術。