銅街子水電站上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造方案探討

敬海波，任澤民，李建清，陳玉林

(國電大渡河公司龔嘴水力發(fā)電總廠，四川樂山 614900)

1 概述

龔嘴水力發(fā)電總廠是隸屬于國電大渡河公司的發(fā)電企業(yè)，位于四川省樂山市境內(nèi)的大渡河下游，管理著龔嘴、銅街子兩座大型水電站，總裝機(jī)容量為1 370 MW。其中龔嘴水電站共有7臺機(jī)組，總裝機(jī)容量770 MW。銅街子水電站共有4臺機(jī)組，總裝機(jī)容量為600 MW。龔嘴水電站和銅街子水電站均由大渡河集控中心在成都進(jìn)行集中監(jiān)視和控制。

銅街子水電站原上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備型號較早，為SUN公司早期產(chǎn)品，上位機(jī)使用NariAcc系統(tǒng)，已經(jīng)運(yùn)行14年之久，存在運(yùn)行速度慢、硬件故障頻繁、缺陷率高、維護(hù)困難等因素，造成上送集控中心和省調(diào)通訊數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響省公司和大渡河集控中心對銅街子水電站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的掌控，不能滿足電力二次系統(tǒng)加固軟件運(yùn)行需求，進(jìn)而給二次安全防護(hù)帶來嚴(yán)重隱患。隨著設(shè)備更新?lián)Q代和技術(shù)改造，新改造的現(xiàn)地控制單元LCU需要將數(shù)據(jù)庫移至上位機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行，而舊上位機(jī)系統(tǒng)不滿足相關(guān)要求。華中電網(wǎng)兩個(gè)細(xì)則實(shí)施后，對電廠考核更為嚴(yán)厲，調(diào)度通訊可靠性要求更高，而原上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及調(diào)度通訊功能已經(jīng)不能滿足實(shí)際運(yùn)行需要，急需對銅街子水電站上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行升級改造，并新增2臺四川省調(diào)調(diào)度通訊機(jī)。

2 工程概況

銅街子水電站上位機(jī)原使用NariAcc系統(tǒng)，下位機(jī)采用ABB MODCELL加AB PLC雙套冗余的模式，通過現(xiàn)地工控機(jī)實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)，從而與上位機(jī)老系統(tǒng)運(yùn)行;中期主要安排調(diào)度通訊、集控通訊測試，12F LCU改造并接入新系統(tǒng)，老系統(tǒng)LCU全部接入新系統(tǒng)動態(tài)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束后新上位機(jī)系統(tǒng)正式投入運(yùn)行;后期主要安排系統(tǒng)功能完善，包系統(tǒng)連接形成整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)。下位機(jī)共包括4臺機(jī)組LCU、1臺開關(guān)站LCU、1臺公用LCU和1臺壩區(qū)LCU。此次改造除將上位機(jī)系統(tǒng)全部改造為NC2000系統(tǒng)外，12F機(jī)組 LCU改造將同步進(jìn)行。

3 技術(shù)難點(diǎn)

銅街子水電站原上位機(jī)使用NariAcc系統(tǒng)，屬于南瑞20世紀(jì)90年代早期開發(fā)產(chǎn)品，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)日新月異的發(fā)展以及廠家本身人員的更替，對原有NariAcc系統(tǒng)熟悉的技術(shù)人員極少，新老上位機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫切換方案是本次改造的重大技術(shù)難點(diǎn)之一。由人員結(jié)構(gòu)、技術(shù)力量以及改造工程量所決定，現(xiàn)地控制單元改造只能逐步進(jìn)行，新上位機(jī)系統(tǒng)必須同時(shí)面對新、老現(xiàn)地LCU運(yùn)行。為確保改造及各現(xiàn)地LCU接入試驗(yàn)順利進(jìn)行，不影響集控中心和省調(diào)的實(shí)時(shí)通訊，必須保證實(shí)施方案成熟可靠、試驗(yàn)切換正常。

4 實(shí)施方案

本次除上位機(jī)系統(tǒng)改造外，僅有一臺機(jī)組LCU參與改造，其它LCU在今后的一段時(shí)間內(nèi)還將繼續(xù)按原有方式運(yùn)行，但最終將通過逐步改造的方式替換所有的LCU。根據(jù)檢修安排計(jì)劃和現(xiàn)場實(shí)際情況，改造分多個(gè)階段實(shí)施，按類別分為前期、中期、后期三個(gè)階段，最終完成整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的改造。前期主要安排老系統(tǒng)LCU逐一接入新系統(tǒng)作相關(guān)接入試驗(yàn)，在試驗(yàn)完成后及時(shí)退回括調(diào)度通訊改造、集控通訊改造、AGC/AVC功能實(shí)現(xiàn)等，具體改造方案如下。

4.1 前期改造方案

首先完成銅街子水電站新上位機(jī)系統(tǒng)搭建，并用于做接入試驗(yàn)。在較短的時(shí)間內(nèi)，將老系統(tǒng)內(nèi)所有LCU逐個(gè)接入新系統(tǒng)做相關(guān)試驗(yàn)，試驗(yàn)成功后，再恢復(fù)該LCU原有數(shù)據(jù)庫，并將其退回到老上位機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行。由于接入試驗(yàn)為單臺逐一進(jìn)行，因此其并不影響其他LCU在老系統(tǒng)內(nèi)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。此階段新、老系統(tǒng)并存，但新、老上位機(jī)系統(tǒng)分開獨(dú)立運(yùn)行，全廠監(jiān)控任務(wù)仍由老上位機(jī)系統(tǒng)擔(dān)任，不會影響調(diào)度、集控及廠內(nèi)通訊。當(dāng)6套LCU全部做完接入試驗(yàn)后，驗(yàn)證了新系統(tǒng)當(dāng)前的數(shù)據(jù)庫和相關(guān)配置的正確性，滿足在中期改造階段將這6套LCU一次性接入新上位系統(tǒng)的要求，老上位機(jī)系統(tǒng)也做好了向新上位機(jī)系統(tǒng)一次性切換的所有準(zhǔn)備工作。

對于前期方案，運(yùn)行人員依然只面對原來的老系統(tǒng)，新系統(tǒng)僅供試驗(yàn)平臺用。在整個(gè)改造過程中，調(diào)度系統(tǒng)、集控中心僅僅無法接收試驗(yàn)機(jī)組的相關(guān)數(shù)據(jù)，其它LCU的數(shù)據(jù)通信依然保持暢通。前期改造階段網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 前期階段網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

前期改造階段數(shù)據(jù)流向見圖2。

4.2 中期改造方案

這一階段主要完成新、老上位機(jī)系統(tǒng)的切換工作，最終實(shí)現(xiàn)老上位機(jī)系統(tǒng)退出、新上位機(jī)系統(tǒng)全面投入運(yùn)行。根據(jù)12F機(jī)組檢修計(jì)劃，該階段將分成三步完成:12F機(jī)組LCU改造并經(jīng)試驗(yàn)后接入新上位機(jī)系統(tǒng);其它6臺未改造LCU一次性接入新上位機(jī)系統(tǒng);新增調(diào)度通訊機(jī)，集控通訊接入。

圖2 前期階段數(shù)據(jù)流向圖

首先，12F LCU改造后，12F改造過程相關(guān)試驗(yàn)在新系統(tǒng)內(nèi)直接完成。在整個(gè)12F改造過程中，由于新、老上位機(jī)系統(tǒng)完全分開，老上位機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行正常，不影響任何與監(jiān)控上位機(jī)相關(guān)的監(jiān)視、控制和通訊功能，不會對老上位機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生任何影響。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見圖3。數(shù)據(jù)流向見圖4。

圖3 中期12F改造后網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

圖4 中期12F改造后數(shù)據(jù)流向圖

12F機(jī)組LCU改造接入新系統(tǒng)后，逐步將其它6臺未改造LCU一次性接入新系統(tǒng)中。除12F以外的6套LCU仍然使用原有設(shè)備，即仍然使用工控機(jī)上網(wǎng)的方式。在這個(gè)階段，電廠需要提前向四川省調(diào)、成都集控中心提交申請，由省調(diào)批復(fù)各臺LCU連續(xù)的停電計(jì)劃，在最短的時(shí)間內(nèi)(半天內(nèi))將各個(gè)LCU依次接入新系統(tǒng)中，在這之后，老上位機(jī)系統(tǒng)徹底退出運(yùn)行。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見圖5;數(shù)據(jù)流向見圖6。

圖5 中期老系統(tǒng)接入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

圖6 中期老系統(tǒng)接入后數(shù)據(jù)流向圖

最后，完成調(diào)度通訊系統(tǒng)改造和集控通訊接入。根據(jù)新系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求和任務(wù)重要性，先將原來由兩臺集控通訊機(jī)完成的調(diào)度通訊任務(wù)轉(zhuǎn)移至新增的兩臺調(diào)度通訊機(jī)來完成，按計(jì)劃要求與省公司完成銅街子水電站新上位機(jī)系統(tǒng)改造后的接入工作，在保證省公司通訊正常后再完成大渡河集控中心通訊接入工作，廠內(nèi)通訊接入工作，在保證所有通訊點(diǎn)表完全正確、動態(tài)試驗(yàn)正常后，正式將控制權(quán)限切至大渡河集控中心。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見圖7;數(shù)據(jù)流向見圖8。

4.3 后期改造方案

老上位機(jī)系統(tǒng)退出運(yùn)行，新上位機(jī)系統(tǒng)正式全面投入運(yùn)行。這一階段新、老類型LCU均接入新上位機(jī)系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)行，此后改造主要針對老舊LCU更新?lián)Q代，新、老LCU在較長時(shí)間并存運(yùn)行，直至所有老舊LCU全部改造完成。按計(jì)劃完善新上位機(jī)系統(tǒng)的相關(guān)功能，主要包括AGC、AVC功能等。

圖7 中期調(diào)度/集控通訊改造后網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

5 結(jié)語

隨著上個(gè)世紀(jì)80、90年代計(jì)算機(jī)上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在水電廠的大量投入使用，目前新一代計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟、硬件都得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，而老一代的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)硬件越來越老化，軟件功能越來越跟不上時(shí)代發(fā)展，改造勢在必行。但如何實(shí)現(xiàn)新、老上位機(jī)的切換工作相對困難，筆者主要針對新、老上位機(jī)系統(tǒng)的一種成功切換方案給予了詳盡介紹，運(yùn)行維護(hù)人員始終面對的是一套上位機(jī)計(jì)算監(jiān)控系統(tǒng)，使各系統(tǒng)間以及人員間能夠很好配合，從而實(shí)現(xiàn)新、老上位機(jī)系統(tǒng)順利切換。