珊溪電廠計算機監控系統上位機UPS 電源改造與優化探討

連亦健 王欣欣

（浙江珊溪水利水電開發股份有限公司，浙江 溫州 325000）

珊溪電廠屬于水力發電高新科技項目，計算機監控系統上位機屬于電廠計算機全部設備的中樞控制核心，主要承擔著電廠全部發電設備和輔助發電設備的日常運行檢測和運行控制功能，可以實現與電力調度控制中心的數據交互傳輸，實現AGC 與AVC 功能，同時實現數據傳輸、遠方開停機組、調節負荷等任務。電廠計算機監控系統上位機的UPS 電源主要為上位機提供穩定和不間斷的電力供應交流電源，是電廠對電源穩定性要求較高設備穩健運行的重要保障。電廠計算機監控系統上位機UPS 電源的改造優化任務，屬于難度高、工期長、環節多、涉及面廣的工作，存在極大安全風險，通過本次改造優化，監控系統應該滿足系統實時性、可靠性、可維護性、可利用率、可擴充性的要求，避免電廠和調度主站之間的數據交互存在正確性和完整性上的偏差，同時確保浙江電網的安全平穩運行[2]。

1 珊溪電廠計算機改造優化前原UPS 電源的具體問題

隨著電網的發展，調度自動化業務在不斷拓展延伸，調度自動化系統的規模、功能、應用需求更為復雜和多樣，相關部門對自動化信息的需求日益增加，數據質量要求不斷提高。珊溪電廠計算機監控系統上位機UPS 電源在可靠性、及時性、功能及生產數據分析挖掘程度上存在諸多明顯問題，監控系統上位機UPS 電源兩套UPS 交流輸出連接到電源分配屏之后共用一條母線，再經由這段母線輸出到上位機負荷側，在設計上存在一定的安全缺陷，一旦該段母線產生類似短路和接地的故障情況時，連接在母線上的全部供電將會直接受到影響，監控系統上位機的服務器電源將會產生中斷的情況，并未達到電網安全文件中的安全運行要求，不能滿足電廠快速攀升的運行管理標準。上位機服務器、工作站老化嚴重，設備故障概率逐年升高，對電廠安全運維產生重要干擾，運行維護成本及系統運行危險系數逐漸增大，不符合國家電網的系統運行文件要求，根據國網浙江省電力有限公司部門文件《關于下發浙江電網統調電廠升壓站監控系統升級改造工作指導意見的通知》(浙電調字〔2017〕87 號)要求，亟待電廠計算機監控系統上位機技術升級改造，并及時向浙江省電力調度控制中心進行情況通報，保證監控系統和調度主站數據交互保持正確完整，確保電網安全完備。

2 珊溪電廠計算機監控系統UPS 電源的改造與優化

2.1 技術方案要點

在保證監控系統上位機設備安全穩定、可靠無誤的運行前提之下，改造優化主要以計算機為控制核心進行全開放、分布式系統結構，按容錯設計，采用成熟可靠的標準化硬軟件、網絡結構和漢化系統完成監控上位機UPS 系統的順利過度，選擇可利用率高、可維護性好的操作系統LINUX，數據庫軟件、應用系統軟件、各子系統接口軟件、外部通訊軟件均采用NARISC-2000 計算機監控系統軟件V1.0，交換機為三層SIC OM6448G-EB-20G28GE-HV-HV，支持國網網安監測，系統和外部通訊均擁有長期備品和技術服務支持，高速可靠，實時性好，抗干擾能力強，適應現場環境。軟件采取模塊化、結構化設計，電機控制器所采集到的所有參數和上位機軟件設置更新數據、命令均通過CAN 通信協議進行數據的通信交互，軟件設計滿足系統功能和規模需要，系統具有漢字顯示和打印功能，人機交互便捷可靠、操作流程簡單靈活，系統提示清晰準確。網絡互聯時采用經國家認證專用可靠安全隔離裝置，具有有效的防護預警措施，能夠保證系統相應的技術防護要求，十分安全可信。

2.2 系統功能

2.2.1 信息采集

上位機通過以太網與LCU 進行通信，實時采集信息和監視，實現機組順序控制及非正常條件閉鎖功能、能耗功能、電話語音智能自動報警功能、溫度監視功能、必要的事件記錄功能、有功、無功功率調節功能、一覽表&數據報表自動生成及過程控制歷史曲線追查功能、調度通信功能、保護&電度量&直流系統通信功能、AGC&AVC 自動調節功能。

2.2.2 信息上送

上位機支持多種通訊協議，通過調度數據網，進行信息上送，實現上送遙信功能、遙測量至上級管理平臺功能，實現上級管理平臺對電站遙控遙調功能，上送電站實時數據并接受下送數據，實現AGC、AVC命令接收與處理。

2.2.3 UPS 改造優化設計

1.主機按兩套配置，兩套配置各自獨立運行，同時設置獨立旁路，柜式一體化。在改造UPS 配電柜的過程中要求將供電方式改為獨立供電方式，在原有分配屏的基礎上再增加一段母線，輸出間配置聯絡開關；UPS 配LCD 屏顯示，擁有緊急關機功能。

2.按升級改造方案選定UPS 電源為專用UPS，考慮到自動化設備運行方式的特殊性及現場的實際情況，監控系統間隔層改造可采用原屏柜+新裝置、原屏位+新屏柜、新屏位+新屏柜等方式。

3.UPS 電源升級改造。珊溪電廠監控系統上位機升級改造在維持監控系統原有安全控制策略基礎上，借鑒國產化監控產品先進技術理念和豐富的工程經驗，消除原有設備缺陷，彌補原系統功能不足，結合珊溪水電廠檢修計劃，升級改造內容擬分為四個階段。

第一階段：項目前期，提交初步設計方案。統計上位機重要設備雙電源負荷，詳見表1。需要將服務器進行停運，同時進行臨時電源的搭接，然后將原有的UPS 交流負荷安全轉移到臨時的電源上，同時進行負荷檢查。

表1 上位機重要負荷統計表

第二階段：現場通信測試，實現新老系統無縫通信。進行UPS 電源的安裝調試和配電柜的構造改良，在所有搭接結束之后UPS 電源按照逐套原則做安裝調試新UPS，對配電柜母排分段改造。

第三階段：現場調試及現場改造。安裝調試、負荷接入，拆除臨時電源，所有負荷平均分配，分段運行，進行安裝調試和負荷的安全割接過程，就此，上位機監控系統的UPS 電源全部正式投入到運行之中。

第四階段：整體驗收。主要包括綜合消缺管理完善、現場驗收、系統試運行。

在進行升級改造實施的過程中，必須確保計算機監控系統上位機的重要負荷保持不停電狀態，珊溪電廠主要申請利用夜間的機組全停，推出電廠全廠的AGC、AVC 功能和集控中心，將控制權全面交由集中控制側并安全轉移至電廠側。全部負荷要按照均衡平均協調原則和分段運行方式進行匹配，在全部安裝調試和負荷安全割接后，計算機的監控系統上位機UPS電源正式投入運行，進行交直流切換過程中，輸出電壓、切換直流供電實踐、輸出波形失真度等指標充分滿足此次珊溪電廠計算機監控系統上位機UPS 電源改造與優化的各項參數要求。

4.改造優化后達到的技術標準。改造后的設備接入全廠統一同步時鐘對時，時鐘同步系統支撐以BeiDou Navigation Satellite System 為主、GPS為備的對時模式，設備應采用Linux 等安全操作系統，改造后的監控系統相關應用業務與遠動工作站相對獨立，并建設獨立子站承接相關業務。

2.3 改造優化方案主要技術優勢

2.3.1 安全技術優勢

1.能夠充分借鑒行業一流水準監控產品及原監控系統產品優勢，提升電廠運維水準和生產效能，充分降低電廠整體運行風險系數。

2.改造優化后的監控系統能夠充分符合電廠的檢修運維計劃，同時能夠提供切實可行的現場實施操作方案，確保監控系統改造優化后的工程實施進展。

3.在進行電廠計算機監控系統上位機UPS 電源改造與優化的過程中不會對不參與改造優化的機組程序進行任何的改動和修繕，充分確保數據傳輸過程中的數據完整性和實時交互性，保證各類指令的及時正確下達，避免不參與改造優化的機組在運行中出現任何漏洞，充分保障機組運行的安全穩定性和可靠程度。

4.電廠計算機監控系統上位機UPS 電源改造與優化過程所使用的監控產品已經通過調度通訊軟件、AGC/AVC 高級功能軟件等官方認證，能夠無縫對接國家電網、南方電網和各大發電公司集控等等級別的調度系統平臺，全部監控產品支持電廠進行任意自定義類型的規約，能夠進行相應的延伸開發，充分滿足電廠實際運行需求。

5.電廠計算機監控系統上位機UPS 電源改造與優化過程所使用的監控產品嚴格遵循國家、行業電力監控系統安防法律法規，能夠保證監控系統在安全漏洞防護等方面符合高標準，監控產品基于UNIX/LINUX操作系統開發，可靠穩定，不受病毒和長期運行限制。

6.由于電廠計算機監控系統上位機UPS 電源改造與優化需要電廠逐年實施，所以涉及到新老系統交替期間并列運行的需求，新老監控系統在交疊期間進行數據的轉換能夠實現新老系統通訊功能的無縫對接，只要通過原電廠計算機監控系統的所有I/O 點進行控制/調節指令的交互和傳輸就可以實現與升級監控系統之間的數據交互，以此保證監控系統升級的安全可靠程度。

2.3.2 效能技術優勢

1.極大程度上縮減系統后期進行升級維護的費用成本，提升生產效能。

2.進行改造升級之后的監控系統產品全部采用全中文語言環境，人機交互界面十分友好，極大程度降低運維難度和人力資源培訓成本，有效提升電廠運維水準，為電廠無人值班創造充分可靠的條件。

3 珊溪電廠計算機監控系統UPS 電源改造后運維要點

監控系統上位機SC2000 V1.0 是新產品，需要運維人員不斷熟悉特性，了解人機交互界面信息意義并清楚如何進行處理，例如在進行UPS 維護過程中，必須將正常工作模式切換到維修旁路模式才能繼續操作，先將逆變器停止工作，再將維修旁路模式中的開關進行閉合，然后再依次斷開交流輸入，依次再進行主機維護。為了避免在運維中因為人為操作問題導致平臺可靠性受到干擾，電廠制定標準運維操作手冊，規范平臺操縱方式，例如監控運行中的設備間溫度和主機的散熱情況，一旦溫度達到30℃則同時啟動二級散熱風扇，一旦溫度達到50℃則同時啟動三級散熱風扇并拉響警報警告，以此采取積極的措施和手段避免在技術、管理、運行等多方面產生風險。

4 結論

本文總結珊溪發電廠計算機監控系統上位機UPS電源改造優化的相應情況，監控系統在改造優化后已經滿足實時性、可靠性、可維護性、可利用率、可擴充性的要求，調用新畫面響應時間≤1s，顯示系統數據動態更新時間≤1s(從數據庫開始刷新之后算起)，報警或事件發生到屏幕顯示和發出音響時間≤2s，操作員指令發出到現地控制接收命令正常反應時限≤2s。平均無故障工作時間≥8000h，平均故障修復時間≤1小時，所提供的計算機系統硬件和軟件在10 年內完全可維護。系統可利用率在試運行期間不低于99%，初步驗收后整個系統可利用率不小于99.9%，系統備用容量不小于10%，同時留有擴充現地控制裝置、外圍設備或系統通信的接口。通過改造及優化，有效提升計算機監控系統上位機穩定運程可靠性，UPS 電源能夠對監控系統主控級設備進行不間斷供電，實現電源雙套配置、分段運行可靠。