沙溪口水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)改造

陳青青

(中電(福建)電力開發(fā)有限公司，福建 南平 353000)

沙溪口電廠裝設(shè)4臺單機容量75 MW的軸流轉(zhuǎn)漿式水輪發(fā)電機組，總裝機容量300 MW，是福建電網(wǎng)的骨干電站之一，擔(dān)負系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用任務(wù)，水輪機型號為ZZF01-LH-80.n=75 r/min，發(fā)電機型號為SF75-80/13000。沙溪口電廠的計算機監(jiān)控系統(tǒng)于2007年投運，采用基于南瑞的NC2000平臺的計算機監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用分層分布式控制結(jié)構(gòu)，設(shè)置電站級主控單元和現(xiàn)地控制單元，現(xiàn)地控制單元為施耐德67160系列PLC，配置以太網(wǎng)接口，外加觸摸屏、通信管理設(shè)備，供電設(shè)備等。

1 監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀

目前監(jiān)控系統(tǒng)部分設(shè)備出現(xiàn)老化，系統(tǒng)可靠性下降，運行速度變慢，易損件難于采購，軟件無法升級，現(xiàn)地LCU觸摸屏的版本不統(tǒng)一，日常維護使用工程機重啟困難、需引導(dǎo)盤，作為省調(diào)備調(diào)運動通訊COM2進程不穩(wěn)定。電站現(xiàn)有的計算機監(jiān)控系統(tǒng)未劃分涉網(wǎng)控制區(qū)和非涉網(wǎng)控制區(qū)不滿足《福建電網(wǎng)電廠(用戶)涉網(wǎng)電力監(jiān)控系統(tǒng)安全分區(qū)及邊界防護實施指導(dǎo)方案》。220 kV開關(guān)站和110 kV開關(guān)站設(shè)備采用一套LCU進行監(jiān)控，不滿足《國網(wǎng)福建電力調(diào)控中心關(guān)于涉網(wǎng)保護及自動化設(shè)備選型管理要求的通知》。

2 監(jiān)控系統(tǒng)改造原則

1)為了減少監(jiān)控改造對電廠效益的影響，保證設(shè)備和系統(tǒng)運行的安全，以“統(tǒng)籌規(guī)劃，分布實施”為原則[1]。

2)沙溪口電站LCU較多，短時間不可能將所有的LCU及上位機全部更換，先改站控層，再逐步進行LCU的改造。

3)除監(jiān)控系統(tǒng)本身外，外圍接口還有多個其他廠家系統(tǒng)，包括調(diào)度通信系統(tǒng)、集控接口系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)外關(guān)聯(lián)點繁多、節(jié)點部署復(fù)雜，是全廠監(jiān)控系統(tǒng)改造過程中的特點和難點。鑒于這些特征，整個改造方案應(yīng)遵循安全第一、功能完整、改動最小的原則來進行。

3 監(jiān)控系統(tǒng)改造調(diào)試

基于待改造的LCU較多，短時間不可能將所有的LCU全部更換，機組LCU改造安排在機組大修期間，開關(guān)站結(jié)合送出線路檢修進行，以達到新老監(jiān)控系統(tǒng)平穩(wěn)過渡，因此需要通過建立過渡方案，將舊系統(tǒng)LCU依次送至新系統(tǒng)上位機測試，測試完成后一次性接入新系統(tǒng)上位機，最終更換上位機系統(tǒng)[2]。該方案的特點是，需要新、舊系統(tǒng)完全獨立，調(diào)度通訊可不中斷。

建立如下思路為：搭建新系統(tǒng)上位機設(shè)備，將新系統(tǒng)上位機作為測試平臺。向調(diào)度申請1號機組停機，將1號機組LCU從舊系統(tǒng)退出，接入新系統(tǒng)上位機測試平臺。此時1號機組與新系統(tǒng)上位機平臺單獨組成獨立系統(tǒng)。新、舊監(jiān)控系統(tǒng)獨立運行。因1號機組此時申請停機，1號機組與調(diào)度、集控通訊中斷，但不影響其他LCU與調(diào)度、集控通訊。備份好1號機組LCU的PLC程序，修改舊PLC對接上位機接口程序，測試新PLC程序與新上位機系統(tǒng)上下行通訊。核對測點，包括DI、SOE、AI、TI和DO等測點。新上位機流程靜態(tài)測試，因PLC流程未做修改，主要驗證流程接口及報警信息，驗證順控流程是否滿足現(xiàn)場要求等。新上位機機組流程動態(tài)測試包括事故停機流程試驗測試、同期流程試驗測試、機組PID動態(tài)測試等。在完成1號機組所有試驗后，備份好新的PLC程序，將原系統(tǒng)的PLC程序下載到1號機組LCU，從而將1號機組恢復(fù)接入老系統(tǒng)。其他LCU依次按照1號機組的操作流程操作，直至所有的LCU全部試驗結(jié)束，測試階段方案如圖1，對接階段方案如圖2。

4 監(jiān)控系統(tǒng)上位機更換

4.1 上位機更換原則

根據(jù)國網(wǎng)福建電力調(diào)控中心要求，更換原則是在更換過程中確保至少有一路與省調(diào)數(shù)據(jù)傳輸正常。在更換過程中若發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)立即停止更換，恢復(fù)原監(jiān)控

圖1 監(jiān)控系統(tǒng)測試階段圖

圖2 監(jiān)控系統(tǒng)對接階段圖

系統(tǒng)上位機，待查明原因后方可繼續(xù)進行[3]。

4.2 新系統(tǒng)上位機接入調(diào)度中心

1)新上位機主機MAIN1、MAIN2及通訊機COM1、COM2等上電運行正常。

2)聯(lián)系省調(diào)將遠動數(shù)據(jù)切省調(diào)接入網(wǎng)，準(zhǔn)備移植地調(diào)接入網(wǎng)并核對地調(diào)接入網(wǎng)遙測遙信量。查遠動通訊機COM1在主用，將舊系統(tǒng)222網(wǎng)段退出運行，各LCU退出舊系統(tǒng)222網(wǎng)段，并退出舊通訊機COM2。檢查上送省調(diào)數(shù)據(jù)正常。

3)將新系統(tǒng)遠動通訊機COM2接入地調(diào)，并檢查鏈接正常。

4)將各LCU依次接入新系統(tǒng)222網(wǎng)段，檢查遠動數(shù)據(jù)上送情況，主調(diào)與備調(diào)數(shù)據(jù)一致。

5)聯(lián)系調(diào)度將主調(diào)切至新系統(tǒng)COM2運行，檢查遠動數(shù)據(jù)上送正常。

6)將各LCU退出舊系統(tǒng)200網(wǎng)段，接入新監(jiān)控系統(tǒng)200網(wǎng)段。

7)匯報省調(diào)。地調(diào)接入網(wǎng)設(shè)備移植正常，數(shù)據(jù)正常，可將遠動數(shù)據(jù)切至地調(diào)接入網(wǎng)運行，準(zhǔn)備進行省調(diào)接入網(wǎng)設(shè)備移植，舊監(jiān)控系統(tǒng)遠動通訊機COM1退出，新監(jiān)控系統(tǒng)遠動通訊機COM1接入省調(diào)運行調(diào)試。

8)遠動數(shù)據(jù)切至地調(diào)接入網(wǎng)后，檢查數(shù)據(jù)上送正常，無通道中斷告警。新監(jiān)控通訊機COM2接收省調(diào)下發(fā)AVC值正常。

9)將新監(jiān)控系統(tǒng)遠動通訊機COM1接入省調(diào)，并核對COM1正常。

10)斷開新監(jiān)控系統(tǒng)COM2地調(diào)接入網(wǎng)網(wǎng)線，查COM2網(wǎng)絡(luò)告警正常，且無全廠104通訊中斷告警，接收調(diào)AGC、AVC指令正常省調(diào)數(shù)據(jù)自動切至省調(diào)接入網(wǎng)，數(shù)據(jù)傳輸正常。測試后恢復(fù)COM2地調(diào)接入網(wǎng)網(wǎng)線，查COM2地調(diào)接入網(wǎng)通訊恢復(fù)正常，告警自動復(fù)歸正常。

11)斷開新監(jiān)控系統(tǒng)COM1調(diào)接入網(wǎng)網(wǎng)線，查COM1網(wǎng)絡(luò)告警正常，且無全廠104通訊中斷告警，接收調(diào)AGC/AVC指令正常，測試后恢復(fù)COM1機省調(diào)接入網(wǎng)網(wǎng)線，查COM1調(diào)接入網(wǎng)通訊恢復(fù)正常，告警自動復(fù)歸正常。查省調(diào)遠動數(shù)據(jù)自動切到地調(diào)接入網(wǎng)，傳輸數(shù)據(jù)正常，上位機接收AGC/AVC值正常。

12)觀察新上位機系統(tǒng)運行穩(wěn)定2 h，查新監(jiān)控系統(tǒng)接收省調(diào)AGC/AVC指令正常，退出舊監(jiān)控系統(tǒng)站控層設(shè)備。

在新上位機系統(tǒng)穩(wěn)定運行后，實施新上位機系統(tǒng)AGC/AVC測試工作。

5 監(jiān)控系統(tǒng)新上位機平臺

改造后新監(jiān)控系統(tǒng)的上位機平臺為南瑞研發(fā)的IMC操作平臺如圖3所示，與舊的NC2000平臺相比增加分區(qū)組態(tài)、分區(qū)節(jié)點監(jiān)視，利于各個節(jié)點的進程運行情況監(jiān)盤。減少了上位機順控流程的編寫，通過開出到現(xiàn)地機組LCU的可編程控制器調(diào)用相應(yīng)的順控流程。報表系統(tǒng)形式多樣化兼容Excel格式支持離線查詢，智能化報警處理不同級別的光字可定義不同顏色，人機界面更加友好在不重啟操作系統(tǒng)條件下實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的安全可靠重載和進程啟停。

改造后新監(jiān)控系統(tǒng)的主交換機同時支持網(wǎng)口及光口的通訊接口，上位機主設(shè)備通過網(wǎng)口接入現(xiàn)地機組LCU通過光口接入，抗電磁干擾、保證通訊質(zhì)量[4]。

6 結(jié) 語

選擇此方案的優(yōu)點是，退出老系統(tǒng)，新系統(tǒng)上位機一步就位全面投入運行，運行人員只需監(jiān)視一套系統(tǒng)，過渡期間對外接口數(shù)據(jù)完備，AVC/AGC可投入運行。缺點是未改造LCU無法直接接入新系統(tǒng)，需采用新舊交換機并機形式接入新系統(tǒng)，過渡期間對外接口和AGC功能需同步調(diào)試到位，工作量技術(shù)要求高[5]。

對于監(jiān)控改造選取的實施方案，各個電廠應(yīng)根據(jù)實際情況并結(jié)合現(xiàn)有計算機監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題與不足，以及水電站未來的發(fā)展基本要求，采用適合的改造方案，能有效提高系統(tǒng)運行可靠性、穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性，為電廠控制管理及后續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。