五強溪水電廠開關站LCU升級改造設計與實現

王香玲，盧小芳，梁玉飛，李英杰，張聰穎，閔陳鵬

（1.北京中水科水電科技開發有限公司，北京 100038；2.五強溪電廠，湖南 懷化 419600）

五強溪水電廠始建于1956年，總裝機容量125萬kW（5×250 MW），1994年12月第一臺機組發電，計算機監控系統采用美國蘭吉爾SCADA系統。隨著設備停產與老化，監控系統故障頻發，2006年10月，五強溪水電廠計算機監控系統進行第一次升級改造，改造后計算機監控系統采用北京中水科水電科技開發有限公司自主研發先進成熟的H9000 V3.0系統，截至2019年底，系統已穩定運行13年。近年來，因智能化步伐的加快與推進，五強溪電廠進入第二次計算機監控系統升級改造，升級改造后計算機監控系統采用北京中水科水電科技開發有限公司新一代iP9000智能一體化平臺系統，本次升級改造項目還包括五強溪水電廠正在建設的擴機工程機組（2×250 MW）和擴機公用系統的接入。擴機工程未設置獨立的廠站層系統，其監視控制直接由升級改造后的iP9000智能一體化平臺系統完成，擴機工程出線五張線等設備直接接入五強溪水電廠老廠開關站。

1 監控系統升級改造目標

首先確定整套計算機監控系統升級改造計劃，根據電廠生產運營與調度許可確定實施工期和完成節點。2020年11月26日，iP9000智能一體化平臺伴隨4號機組檢修工期的結束，與4號機組升級改造同步投運。iP9000智能一體化平臺與老監控H9000 V3.0系統之間的數據交互，成功將升級改造后的4號機組設備信息上送至湖南省調與華中網調兩上級調度。升級改造后的4號機組亦成功接入五凌集控，實現了五凌集控對五強溪電廠的遙測、遙信、遙調、遙控四遙功能。安全Ⅱ區的投運實現了與機組在線監測系統的數據通信，接收4號機組振動擺度數據并上送五凌集控，確保了五凌集控對機組在線監測數據的實時監控。

2020年12月至2021年10月期間，相繼完成1號機組、3號機組、5號機組、公用系統、2號機組的升級改造目標。2021年10月，iP9000智能一體化平臺安全Ⅱ區與電廠水情水調系統、五防系統完成數據互通。

2 開關站LCU升級改造設計方案

開關站LCU升級改造有三種設計方案，分別是分階段實施、新開關站LCU一次上線、與擴機工程同步接入。其優缺點比較如下。

2.1 分階段實施

（1）老監控上位機設備停產老化

優點：直接接入新監控系統，老監控上位機退役。

（2）運行維護

優點：僅維護新系統，工作量減半。

（3）全廠監控系統改造周期

優點：僅僅影響開關站新LCU升級改造周期。但其它LCU升級后更換下來的舊模塊，為老開關站LCU設備持續運行提供了充足保障。

（4）申請停電次數

優點：僅1次，擴機接入時。

（5）安全性

缺點：第一階段：不停電調試，必須做好安全防護。第二階段：停電施工，安全性強。

（6）遠方集控監控

優點：僅監控新系統，運維工作量減半。

（7）遠方調度監控

優點：完整上送全廠數據。

（8）AGC試驗

優點：第一階段：5套機組AGC投運。第二階段：7套機組AGC投運。

（9）AVC試驗

優點：第一階段：5套機組AVC投運。第二階段：7套機組AVC投運。

（10）全廠經濟效益

優點：停電僅1次，經濟效益不受影響。

2.2 新LCU一次性上線

（1）老監控上位機設備停產老化

優點：直接接入新監控系統，老監控上位機退役。

（2）運行維護

優點：僅維護新系統，工作量減半。

（3）全廠監控系統改造周期

優點：不影響全廠監控系統升級改造周期。

（4）申請停電次數

缺點：2次。

（5）安全性

優點：停電施工，安全性強。

（6）遠方集控監控

優點：僅監控新系統，運維工作量減半。

（7）遠方調度監控

優點：完整上送老廠數據。

（8）AGC試驗

優點：第一階段：5套機組AGC投運。第二階段：7套機組AGC投運。

（9）AVC試驗

優點：第一階段：5套機組AVC投運。第二階段：7套機組AVC投運。

（10）全廠經濟效益

缺點：停電2次，經濟效益受影響。

2.3 與擴機工程同步接入

（1）老監控上位機設備停產老化

缺點：擴機工程2023年底接入，老監控系統設備恐怕無法支撐。

（2）運行維護

缺點：新老監控系統并存，運行維護工作量大。

（3）全廠監控系統改造周期

缺點：延長了全長監控系統升級改造周期。

（4）申請停電次數

優點：僅1次。

（5）安全性

優點：停電施工，安全性強。

（6）遠方集控監控

缺點：新老監控系統，增加運行維護工作量。

（7）遠方調度監控

缺點：老廠上送調度數據不完整。

（8）AGC試驗

缺點：全廠高級應用AGC功能無法投運。

（9）AVC試驗

缺點：全廠高級應用AVC功能無法投運。

（10）全廠經濟效益

優點：停電僅1次，經濟效益不受影響。

3 開關站LCU升級改造實現原則

2021年10月，隨著2號機組升級改造完成，五強溪水電廠開關站LCU升級改造設計方案經多方會審，并依據上述優缺點對比，同時鑒于擴機工程計劃2023年底投產的目標，開關站LCU升級改造采用分階段實施的設計方案。第一階段，老開關站LCU在原網絡結構保持不變的情況下接入iP9000智能一體化平臺系統，第二階段，根據五強溪水電廠現場實際運行情況進行新開關站LCU的拆裝，第三階段，擴機工程五張線設備接入。

開關站LCU改造涉及全廠機組的發電運行，計劃安排及改造過程應慎之又慎，必須周密部署，嚴格把關。老開關站接入施工改造期間，盡可能不影響機組運行，調試時間盡可能短，遵循設備接入時無誤操作及無信號動作，調試LCU控制權切至“遠方”，非調試LCU控制權切至“現地”，避免設備誤動。

4 開關站LCU升級改造實施步驟

4.1 第一階段-老開關站LCU接入iP9000智能一體化平臺

（1）老開關站LCU畫面、數據庫、閉鎖庫

iP9000智能一體化平臺系統增加老開關站LCU相關畫面、數據庫、閉鎖庫。

（2）通信出廠調試

iP9000智能一體化平臺系統與老開關站LCU通信出廠調試。

（3）現場通信離線調試

廠站層與現地老開關站LCU通信離線調試。

（4）與集控通信靜態調試

iP9000智能一體化平臺系統與五凌集控靜態調試。

（5）現場通信在線調試

廠站層與現地老開關站LCU通信在線調試。

（6）與集控通信動態調試

iP9000智能一體化平臺系統與五凌集控動態調試。

（7）與調度通信靜態調試

iP9000智能一體化平臺系統與湖南省調與華中網調靜態調試。

（8）與調度通信動態調試

iP9000智能一體化平臺系統與湖南省調與華中網調動態調試。

4.2 第二階段-新開關站LCU接入iP9000智能一體化平臺

（1）新開關站LCU盤柜

新開關站LCU盤柜加工、配線。

（2）數據庫對象設計

新開關站LCU數據庫對象分類設計審核。

（3）程序設計

新開關站LCU程序設計。

（4）新開關站LCU畫面、數據庫、閉鎖庫

iP9000智能一體化平臺系統增加新開關站LCU相關畫面、數據庫、閉鎖庫。

（5）出廠聯調

iP9000智能一體化平臺系統與新開關站LCU通信出廠調試。

（6）出廠驗收發貨

iP9000智能一體化平臺系統與新開關站LCU通信出廠驗收及發貨。.

（7）新盤柜安裝

拆除舊盤柜、安裝新盤柜。

（8）現場通信離線調試

廠站層與現地新開關站LCU通信離線調試。

（9）與集控通信靜態調試

iP9000智能一體化平臺系統與五凌集控靜態調試。

（10）現場通信在線調試

廠站層與現地新開關站LCU通信在線調試。

（11）與集控通信動態調試

iP9000智能一體化平臺系統與五凌集控動態調試。

（12）與調度通信靜態調試

iP9000智能一體化平臺系統與湖南省調與華中網調靜態調試。

（13）與調度通信動態調試

iP9000智能一體化平臺系統與湖南省調與華中網調動態調試。

（14）高級應用

全廠高級應用AGC、AVC廠控、調度開環、閉環調試（5套機組試驗）。

4.3 第三階段-擴機工程五張線設備接入iP9000智能一體化平臺

（1）數據庫對象設計

擴機工程五張線數據庫對象分類設計審核。

（2）程序設計

新開關站LCU擴機工程五張線程序設計。

（3）五張線路

擴機工程五張線設備接入新開關站LCU。

（4）現場通信離線調試

廠站層與現地開關站LCU擴機工程五張線設備通信離線調試。

（5）與集控通信靜態調試

iP9000智能一體化平臺系統與五凌集控靜態調試。

（6）現場通信在線調試

廠站層與現地開關站LCU擴機工程五張線設備通信在線調試。

（7）與集控通信動態調試

iP9000智能一體化平臺系統與五凌集控動態調試。

（8）與調度通信靜態調試

iP9000智能一體化平臺系統與湖南省調與華中網調靜態調試。

（9）與調度通信動態調試

iP9000智能一體化平臺系統與湖南省調與華中網調動態調試。

（10）高級應用

全廠高級應用AGC、AVC廠控、調度開環、閉環調試（7套機組試驗）。

5 結語

五強溪水電廠開關站LCU根據以上設計方案、實現原則和實施步驟，已順利完成開關站LCU升級改造的第一階段工作，即老開關站LCU（H9000 V3.0系統）直接接入iP9000智能一體化平臺。第二階段新開關站LCU接入iP9000智能一體化平臺工作正在實施。2023年年底即開展第三階段擴機工程五張線設備接入iP9000智能一體化平臺。經過將近一年的驗證，五強溪開關站LCU升級改造分段實施方案行之有效，特別是電廠運行維護人員不再同時監控維護兩套系統，不僅減少了人力物力，也為電廠的安全穩定運行提供強有力的保障，降低了經濟與社會成本。五強溪水電廠開關站LCU升級改造設計方案的成功實現，為未來其它電站開關站的升級改造提供了寶貴經驗與借鑒。