三峽左岸電站監(jiān)控系統(tǒng)智能報警設(shè)計與實施

王凌云，李天智，李利華，張衛(wèi)君

（1.三峽水力發(fā)電廠，湖北 宜昌 443133；2.長江電力銷售公司，湖北 宜昌 443002；3.白鶴灘水力發(fā)電廠，四川 涼山 615000；4.北京中水科水電科技開發(fā)有限公司，北京 100038）

三峽左岸電站首臺機組于2003年投產(chǎn)發(fā)電，計算機監(jiān)控系統(tǒng)由ABB標(biāo)準(zhǔn)的Advant開放式工業(yè)過程實時控制系統(tǒng)和ALSTOM公司在其基礎(chǔ)上開發(fā)的電站信息管理系統(tǒng)組成。左岸計算機監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過十余年運行，大部分設(shè)備已進入老化期，部分不可替換的關(guān)鍵設(shè)備也已經(jīng)停產(chǎn)。且與其投產(chǎn)初期相比，水電自動化領(lǐng)域無論是技術(shù)水平還是應(yīng)用要求都有很大提高和變化。除了滿足可靠性、可維護性和可擴展性的基本要求外，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、面向?qū)ο蟮腤EB技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用使得水電站監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)由傳統(tǒng)生產(chǎn)控制系統(tǒng)向生產(chǎn)、管理和市場綜合應(yīng)用系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。這些新的應(yīng)用不僅能夠保證設(shè)備安全運行，滿足電力系統(tǒng)各項要求，更能夠為我們提高水資源利用率、設(shè)備可用率，降低運行和維護費用，不斷提高自身競爭力提供技術(shù)支持。

基于以上原因，三峽電廠于2019年啟動了左岸電站監(jiān)控系統(tǒng)改造?；谛畔⒓夹g(shù)的發(fā)展以及三峽電廠對700 MW巨型混流式水力發(fā)電機組運行規(guī)律的掌握，新監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計之初，規(guī)劃了智能光字、智能預(yù)警、智能降級3大功能，以期在提升電站運行安全性的同時降低工作人員工作強度。下文將對三峽左岸電站新監(jiān)控系統(tǒng)智能報警功能設(shè)計、實施過程進行介紹。

1 智能光字功能

1.1 傳統(tǒng)光字

傳統(tǒng)監(jiān)控光字直接反映開關(guān)量動作情況，在設(shè)備檢修時也可能觸發(fā)光字，可能導(dǎo)致光字在無需點亮?xí)r長時間點亮。三峽左岸電站設(shè)備眾多，如果也采用上述方式，光字就失去了意義。

1.2 光字設(shè)置情況

結(jié)合三峽左岸電站設(shè)備情況，左廠智能光字分為“機組光字”“500 kV開關(guān)站光字”“廠用電光字”“公用系統(tǒng)光字”4大類，所有最上一級光字集成在1個監(jiān)控畫面，實現(xiàn)全站設(shè)備的集中監(jiān)視。各類具體情況如下：

（1）機組光字以機組為單位，每臺機組最上一級光字設(shè)置“小故障”“大故障”“水機事故”“電氣事故”“主變事故”等6個一級光字；

（2）500 kV開關(guān)站光字以出線/母線為單位；

（3）廠用電光字：10 kV設(shè)備以10 kV母線為單位，每條母線設(shè)置“母線失壓”“電氣事故”2個光字；10 kV以外設(shè)備設(shè)置“400 V母線失壓”“機組直流系統(tǒng)故障”等4個光字；

（4）公用系統(tǒng)光字：以系統(tǒng)為基礎(chǔ)，設(shè)置“集水井水位越限”“排水泵故障越限”“廊道水位越限”“清

潔水系統(tǒng)壓力低”“泄水閘下滑提升失敗”等光字。同時，在監(jiān)控數(shù)據(jù)庫中，光字相關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)置獨立的對象樹，與實測點、計算點分開。

1.3 機組光字設(shè)計

機組光字設(shè)計是全電站光字設(shè)計最為復(fù)雜的環(huán)節(jié)，三峽電站700 MW機組每臺機有2 000多個測點，全面反映了機組的各項運行指標(biāo)，其中很多關(guān)鍵數(shù)據(jù)異常狀態(tài)需要運行人員第一時間發(fā)現(xiàn)、第一時間處置。

機組光字以監(jiān)控數(shù)據(jù)點為基礎(chǔ)，充分利用每個數(shù)據(jù)點，以應(yīng)報盡報為目的。機組光字來源有兩個，一是單個數(shù)據(jù)點在滿足條件時觸發(fā)光字，例如機組在非停機狀態(tài)下，單個推力瓦溫越上限；二是多個模擬量/開關(guān)量組合，經(jīng)過綜合計算觸發(fā)光字，例如機組在非停機狀態(tài)下，兩個及以上調(diào)速系統(tǒng)壓油泵不可用即觸發(fā)故障光字。

合理有序的光字結(jié)構(gòu)是保證光字設(shè)計順利、功能完整的基礎(chǔ)。為了實現(xiàn)光字應(yīng)報盡報、不誤報，光字動作條件分為無條件動作、設(shè)備非檢修態(tài)、設(shè)備運行態(tài)三類，最終通過設(shè)備狀態(tài)與測點狀態(tài)的綜合計算實現(xiàn)光字的智能報警。同一異常事件在不同的設(shè)備狀態(tài)下也可能對應(yīng)不同的光字動作級別。

以某型機組為例，機組小故障下設(shè)置6個二級光字，為小故障1至小故障6，機組大故障下設(shè)置11個二級光字，為大故障1至大故障11。每個二級光字下平均約30個觸發(fā)條件。

1.4 智能光字在故障處理中的優(yōu)勢

巨型水電站監(jiān)控系統(tǒng)測點多，發(fā)生復(fù)雜故障時監(jiān)控系統(tǒng)會出現(xiàn)大量告警事件，而監(jiān)控顯示屏窗口1次只能顯示部分信息，其余信息被頂?shù)綒v史畫面，運行人員無法及時查看所有信息，影響監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)控人員故障點的正確判斷，延誤事故處理時間。智能光字將全電站設(shè)備故障信息集成于1個畫面，便于故障時運行人員快速掌握全站設(shè)備狀態(tài)、定位故障根源。

2 智能預(yù)警功能

目前的監(jiān)控系統(tǒng)，模擬量多根據(jù)設(shè)備定值采用越上(下)限、越上上（下下）限兩級報警，部分重要模擬量越限報警時已較長時間處于故障狀態(tài)甚至已處于事故邊緣，運行人員進行處理的時間有限。

三峽左岸電站新監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)時，三峽電站已運行16年，三峽電廠已充分掌握700 MW巨型混流式水力發(fā)電機組運行規(guī)律。為了確保將事故消滅于萌芽狀態(tài)，使隱患盡早發(fā)現(xiàn)、盡早處置、盡早消除，新監(jiān)控系統(tǒng)在傳統(tǒng)兩級報警的基礎(chǔ)上增設(shè)預(yù)控值報警。預(yù)控值為設(shè)備正常運行時相關(guān)運行參數(shù)的最大/小值，并且隨著季節(jié)等因素進行調(diào)整。預(yù)控值在監(jiān)控系統(tǒng)上位機人機交互畫面設(shè)置，越限報警作為光字動作條件之一。

3 智能降級功能

目前的監(jiān)控系統(tǒng)，在部分正常操作下，會產(chǎn)生一些無價值的信號，以機組技術(shù)供水系統(tǒng)投運、退出、正反向倒換、減壓閥倒換時的為例，每次開啟/關(guān)閉技術(shù)供水總閥，產(chǎn)生的技術(shù)供水流量、壓力越下限、復(fù)下限報警多達(dá)3頁，干擾監(jiān)屏，并帶來一定的安全隱患。

針對上述情況，對部分事件進行了限定條件報警，例如：機組技術(shù)供水總閥不在全開狀態(tài)時，冷卻水流量低自動降為最低級報警。本項功能通過條件報警腳本實現(xiàn)屏蔽或動態(tài)改變報警級別。

4 智能報警功能的測試與完善

三峽左岸電站監(jiān)控系統(tǒng)智能報警功能研究工作于2019年初啟動，至2019年中設(shè)計完成，耗時半年。2019年底，首臺LCU改造機組完工前，進行了完整的檢查、測試，主要包括光字測點逐一核對、光字邏輯核對、模擬動作。

后期考慮到光字文件由獨立的程序運行，且各個光字文件相互獨立，為防止異常情況下光字文件未啟動或光字運行程序未工作，以LCU為單元設(shè)置了光字測試功能。該功能通過由監(jiān)控系統(tǒng)上位機人機畫面中“光字測試軟連片”實現(xiàn)，投入該軟連片，相關(guān)光字全部動作；退出該軟連片，光字動作復(fù)歸。

5 結(jié)語

三峽左岸電站新監(jiān)控系統(tǒng)于2019年11月上線運行，首臺LCU改造機組于2019年12月檢修完畢，相關(guān)智能報警功能同步投入運行。經(jīng)過1年多的運行，相關(guān)功能均正常動作，無漏報誤報，大幅提升了電站智能化水平，降低了工作人員壓力?？偨Y(jié)如下：

（1）電站智能報警功能設(shè)計必須以掌握設(shè)備運行規(guī)律為基礎(chǔ)；

（2）智能報警功能開發(fā)工作必須結(jié)合設(shè)備運行實際，由工作經(jīng)驗豐富的人員完成；

（3）智能報警功能務(wù)求可靠、完整，不能有漏洞，為此必須在投運前進行完整的檢查、測試；

（4）應(yīng)該為電站運行人員提供便捷的測試方式，以便及時發(fā)現(xiàn)智能報警功能的異常情況；

（5）隨著設(shè)備的改造、換型，存在監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫變化的可能，智能報警功能需同步進行調(diào)整。為此，智能報警功能開發(fā)與完善是個長期的工作過程，電站工作人員需自主掌握相關(guān)技術(shù)。