隔河巖計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造

章勇　林義林　劉駿宇

【摘 要】隨著時(shí)間的發(fā)展，水電廠自動(dòng)化事業(yè)得到了長(zhǎng)足發(fā)展。自動(dòng)化原件的日新月異，各種數(shù)據(jù)采集平臺(tái)的引入，用戶要求不斷的提高，都對(duì)水電廠運(yùn)行中樞計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)提出了更高要求。隔河巖電廠從1994投產(chǎn)至今已歷經(jīng)2次監(jiān)控系統(tǒng)改造，本文著重介紹了隔河巖水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造實(shí)施過(guò)程和改造后的優(yōu)點(diǎn)，也可以為其他水電廠改造提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】監(jiān)控系統(tǒng)改造；NC3.0；現(xiàn)地控制單元

隔河巖水電站是清江梯級(jí)開(kāi)發(fā)的啟動(dòng)工程，位于清江下游湖北省長(zhǎng)陽(yáng)土家族自治縣境內(nèi)。樞紐工程由大壩、發(fā)電廠房和升船機(jī)三大建筑物組成。電廠為引水式發(fā)電廠房，安裝四臺(tái)30萬(wàn)千瓦水輪發(fā)電機(jī)組，設(shè)計(jì)年發(fā)電量30.4億千瓦時(shí)。本電站為華中電網(wǎng)主要的調(diào)峰、調(diào)頻、事故后備電站之一。

1.改造背景

1993年6月，隔河巖水電廠首臺(tái)機(jī)組正式投運(yùn)，第一代水電廠監(jiān)控系統(tǒng)從加拿大CAE公司引進(jìn)，由外方人員提供技術(shù)支持，在國(guó)內(nèi)常規(guī)水電站率先實(shí)現(xiàn)了采用全計(jì)算機(jī)控制。為提高計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性、智能性，滿足無(wú)人值班電廠的運(yùn)行要求，2001年電廠進(jìn)行了第一次監(jiān)控系統(tǒng)改造，上位機(jī)系統(tǒng)引入具有國(guó)內(nèi)自主產(chǎn)權(quán)的南瑞NC2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，機(jī)組現(xiàn)地控制單元分別由南瑞自控和中水科承接，采用Modicion Quantum PLC，改造過(guò)程過(guò)渡平穩(wěn)。2010年電廠決定實(shí)施第2次監(jiān)控監(jiān)控系統(tǒng)改造工程。

2.改造實(shí)施過(guò)程

2012年南京南瑞集團(tuán)公司中標(biāo)隔河巖計(jì)算機(jī)監(jiān)控改造合同，全權(quán)負(fù)責(zé)隔河巖第二次計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造事宜，改造后的系統(tǒng)各項(xiàng)性能指標(biāo)都達(dá)到或超過(guò)預(yù)期，業(yè)主對(duì)此次改造工作表示滿意。

2.1 上位機(jī)改造實(shí)施

2.1.1硬件結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/p>

電廠監(jiān)控系統(tǒng)目前依然采用國(guó)內(nèi)電廠常規(guī)的雙網(wǎng)星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器用性能出眾的IBM X3850 X5 （X86構(gòu)架）機(jī)型。數(shù)據(jù)采集服務(wù)器采用雙機(jī)熱備運(yùn)行方式，主要負(fù)責(zé)主控制層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和處理，運(yùn)行及管理電站的高級(jí)應(yīng)用功能。歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器主要負(fù)責(zé)歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、歸檔和檢索，歷史數(shù)據(jù)庫(kù)生成及管理，歷史數(shù)據(jù)和運(yùn)行文檔的保存和檢索等，均為常規(guī)配置。

二次安防方面，改造后所有計(jì)算機(jī)配置了病毒防護(hù)等網(wǎng)絡(luò)安全軟件，在調(diào)度通訊服務(wù)器與調(diào)度系統(tǒng)之間應(yīng)設(shè)置縱向加密認(rèn)證裝置，在廠內(nèi)通訊服務(wù)器和廠內(nèi)通訊服務(wù)器交換機(jī)之間設(shè)置硬件防火墻。I區(qū)與II區(qū)通訊，采用國(guó)產(chǎn)硬件防火墻隔離。

2.1.2應(yīng)用軟件實(shí)施。

此次改造上位機(jī)系統(tǒng)采用南瑞最新開(kāi)發(fā)的NC3.0系統(tǒng)，操作系統(tǒng)平臺(tái)為RedhatLINUX。新的應(yīng)用軟件采用模塊化運(yùn)行方式，集成數(shù)據(jù)采集、處理和監(jiān)視、控制軟件、SCADA軟件包、各種通訊軟件包、人機(jī)接口軟件、遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)軟件、CPU負(fù)荷率測(cè)量顯示軟件、AGC、AVC 軟件以及其它特殊要求的應(yīng)用軟件等。在完善系統(tǒng)各項(xiàng)功能的同時(shí)新增進(jìn)程管理項(xiàng)目，在JAVA界面就可直觀監(jiān)視每個(gè)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)程運(yùn)行情況和操作系統(tǒng)運(yùn)內(nèi)核運(yùn)行情況，同時(shí)也能直接選擇執(zhí)行進(jìn)程啟停和系統(tǒng)啟停的操作。

2.2 下位機(jī)改造實(shí)施

2.2.1現(xiàn)地控制單元概述。

現(xiàn)地控制單元共分為機(jī)組現(xiàn)地控制單元（LCU1-LCU4）、220kV/500kV開(kāi)關(guān)站現(xiàn)地控制單元（LCU5）、6KV現(xiàn)地控制單元（LCU6）、公用設(shè)備控制單元（LCU7）、大壩廊道排水系統(tǒng)控制單元（LCU8）、進(jìn)水口閘門(mén)控制單元（LCU9）共9個(gè)控制單元。現(xiàn)地PLC系統(tǒng)采用施耐德電氣公司的Unity QUANTUM系列控制器140CPU67160。機(jī)組（LCU1～4）、廠用電（LCU6）采用雙CPU雙網(wǎng)模式.開(kāi)關(guān)站（LCU5）分清長(zhǎng)I線、清長(zhǎng)II線、500kV母線和清葛線獨(dú)立組屏，CPU、I/O、電源各自獨(dú)立，為單CPU雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)的3套PLC結(jié)構(gòu)。各現(xiàn)地控制單元具備較強(qiáng)的獨(dú)立運(yùn)行能力，并能夠完成其監(jiān)控范圍內(nèi)設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集處理、設(shè)定值修改、設(shè)備工況調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換、事故處理等任務(wù)，要求應(yīng)有容錯(cuò)、糾錯(cuò)能力，并帶有其監(jiān)控范圍內(nèi)的完整的數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.2.2 現(xiàn)地控制單元改造實(shí)施。

改造過(guò)程按照以下步驟有序進(jìn)行：（1）根據(jù)相應(yīng)的控制邏輯結(jié)構(gòu)，編寫(xiě)現(xiàn)地LCU的控制程序。（2）在現(xiàn)地程序編寫(xiě)完成后進(jìn)行離線仿真調(diào)試，配合主站監(jiān)控聯(lián)調(diào)，模擬控制程序是否符合設(shè)計(jì)要求。（3）利用機(jī)組檢修的時(shí)機(jī)，逐臺(tái)安裝調(diào)試現(xiàn)地控制單元。（4）在4臺(tái)機(jī)組現(xiàn)地控制單元都投入運(yùn)行后，配合主站監(jiān)控聯(lián)調(diào)，對(duì)AGC、AVC等軟件功能進(jìn)行調(diào)試。

3.結(jié)束語(yǔ)

水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)工程，從前期設(shè)計(jì)到后期實(shí)施都需要經(jīng)過(guò)統(tǒng)籌考量。隔河巖計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造從2012年底開(kāi)始實(shí)施到2014年基本結(jié)束歷時(shí)2年時(shí)間，總體改造過(guò)程平穩(wěn)有序，但其間也遇到一些問(wèn)題：如在上位機(jī)改造時(shí)存在的新系統(tǒng)與其他老數(shù)據(jù)采集平臺(tái)通訊不兼容及行業(yè)間通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范等。

通過(guò)本次技術(shù)改造，隔河巖水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能獲得了顯著的提升，系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性也進(jìn)一步得到提高，改造的整個(gè)實(shí)施過(guò)程也為其他相似電廠的技術(shù)升級(jí)提供了借鑒的經(jīng)驗(yàn)。