H9000綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在水電站升級(jí)改造中的應(yīng)用

楊家歡

【摘 要】本文首先介紹中國(guó)水利水電科學(xué)研究院自動(dòng)化所H9000 V3.0系統(tǒng)的主要技術(shù)特點(diǎn)、配置方式，然后從實(shí)踐的角度出發(fā)闡述了該系統(tǒng)在老水電廠進(jìn)行升級(jí)改造工程上的應(yīng)用和一些細(xì)節(jié)上的問題，主要目的是為了能對(duì)類似改造項(xiàng)目提供一定的經(jīng)驗(yàn)和參考。

【關(guān)鍵詞】H9000 V3.0；水電廠改造；監(jiān)控系統(tǒng)

0.引言

受改造電廠是70年代中期建成投產(chǎn)的老水電廠，在舊系統(tǒng)的工作方式下，效率低下，反應(yīng)滯后，運(yùn)行維護(hù)人員編制臃腫，該廠于2004年起逐步對(duì)全廠4臺(tái)機(jī)組的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造，選用了中國(guó)水利水電科學(xué)研究院自動(dòng)化所的H9000 V3.0系統(tǒng)。此前該系統(tǒng)已被應(yīng)用于東北白山梯級(jí)等近百個(gè)大中小型水利水電自動(dòng)化工程、三峽梯級(jí)調(diào)度中心及左岸電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)工程，其技術(shù)成熟性已經(jīng)實(shí)踐充分檢驗(yàn)，本文主要介紹H9000 V3.0系統(tǒng)的主要技術(shù)特點(diǎn)以及在老電廠升級(jí)改造方面的應(yīng)用。

1.H9000 V3.0系統(tǒng)的技術(shù)特色

1.1新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

H9000 V3.0在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上采用了LCU可編程控制器直接掛上以太網(wǎng)的方式，工業(yè)控制微機(jī)（簡(jiǎn)稱IPC）僅作為現(xiàn)地的輔助控制人機(jī)聯(lián)系設(shè)備，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，IPC可以退出運(yùn)行，避免了其由于機(jī)械硬盤等造成的可靠性瓶頸，使LCU的可靠性大幅度提高，基本上可以滿足水電廠無人值班運(yùn)行的要求。

1.2 WEB瀏覽

H9000 V3.0具有WEB瀏覽功能，系統(tǒng)的使用及維護(hù)十分方便。為了確保系統(tǒng)的安全性，可設(shè)硬件或軟件防火墻。同樣，WEB瀏覽功能充分考慮了與H9000系統(tǒng)原有圖形界面的兼容性，woix軟件可完全識(shí)別原H9000系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的圖形文件，并且外觀效果與oix完全一致，實(shí)現(xiàn)了百分之百兼容。

1.3系統(tǒng)集成工具軟件

H9000 V3.0系統(tǒng)在原開發(fā)工具軟件的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步充實(shí)完善，不僅提供IPM交互圖形開發(fā)系統(tǒng)、DBgen數(shù)據(jù)庫開發(fā)系統(tǒng)、PDC綜合計(jì)算工具軟件、ControlLock控制閉鎖工具軟件、API接口、DEtool數(shù)據(jù)工程軟件，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)開發(fā)集成效率和質(zhì)量，也為設(shè)計(jì)部門和最終用戶提供了有效的系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)手段。

1.4國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)通訊規(guī)約

通過與ABB、Alstom等公司在三峽工程的合作，H9000 V3.0系統(tǒng)在通訊規(guī)約方面獲得進(jìn)一步充實(shí)，不僅支持DL476-92、m4f、SC 、1801、CDC 8890 Type II、CDT及Polling等傳統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約，而且研制開發(fā)了IEC 870-5、DNP3.0、TASE-2規(guī)約通訊軟件，形成了較為完善的通訊軟件包。

1.5 On-call技術(shù)

H9000系統(tǒng)可對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行設(shè)置定義，當(dāng)發(fā)生事故時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)可進(jìn)行電話自動(dòng)報(bào)警或手機(jī)短信息報(bào)警。系統(tǒng)還提供電話查詢功能，任何人只要撥查詢電話，即可查詢電站當(dāng)前設(shè)備運(yùn)行情況，如有無故障及故障報(bào)警信息，重要運(yùn)行參數(shù)等。On-call技術(shù)已成為水電廠實(shí)現(xiàn)“無人值班”（少人值守）的重要設(shè)備。

2.H9000在舊廠改造中的應(yīng)用

老電廠的升級(jí)改造面臨的問題比較復(fù)雜，涉及到新舊系統(tǒng)的并列運(yùn)行，和調(diào)速、勵(lì)磁、保護(hù)系統(tǒng)以及各種輔機(jī)的兼容等等問題?，F(xiàn)就H9000系統(tǒng)應(yīng)用若干方面的一些心得和遇到的問題作一個(gè)小結(jié)，希望能對(duì)類似的升級(jí)改造工作提供參考。

2.1系統(tǒng)配置

改造中，系統(tǒng)的配置是首先要遇到的問題，在下位機(jī)LCU進(jìn)行配置時(shí)，用戶應(yīng)明確自己的改造量大小，因?yàn)镚E90-30系列PLC采用擴(kuò)展槽加模塊插件的擴(kuò)展方式，而插件種類又比較豐富，如模擬量、開關(guān)量I/O模塊就分別有8通道、16通道、32通道等幾種，用戶應(yīng)根據(jù)自己情況和將來可能進(jìn)行的升級(jí)計(jì)劃需要來有目的的選擇配置，以達(dá)到較好的利用率和經(jīng)濟(jì)性。

2.2兼容性和開放性

充分的開放性和強(qiáng)大的兼容性是H9000系統(tǒng)的重要特點(diǎn)之一。

H9000系統(tǒng)可以面對(duì)不同廠家、不同技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、不同新舊跨度的多種傳感器、變送器，得益于H9000豐富的通信接口協(xié)議和所采用的PLC寬廣的接入能力，新舊設(shè)備可以理想地整合，因此可以節(jié)省大量的資金，使原有設(shè)備發(fā)揮了更高的效率。另外在開放性方面，H9000系統(tǒng)強(qiáng)大的開發(fā)工具軟件也為系統(tǒng)日常的維護(hù)和擴(kuò)展提供了便利，使用時(shí)可以自主增加數(shù)據(jù)采集量，加入對(duì)新增設(shè)備的控制。

2.3可靠性

H9000系統(tǒng)的硬件可采用多層次的冗余措施，所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)均可以支持冗余配置，由軟件實(shí)現(xiàn)冗余設(shè)備的檢測(cè)與故障診斷，實(shí)現(xiàn)冗余部件的無擾動(dòng)切換，確保系統(tǒng)中某一部件的故障不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

在上位機(jī)部分，H9000系統(tǒng)的軟件總體設(shè)計(jì)技術(shù)采用了無主設(shè)計(jì)的概念，即系統(tǒng)中任何一個(gè)計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用軟件配置是完全相同的。當(dāng)任何一個(gè)計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，其他節(jié)點(diǎn)可以無縫接管。因此，當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)具有多臺(tái)計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)時(shí)，計(jì)算機(jī)出現(xiàn)全部故障的概率可以認(rèn)為是零，系統(tǒng)永遠(yuǎn)是可控的。

在下位機(jī)部分，工業(yè)級(jí)的可編程邏輯控制器（PLC）幾萬小時(shí)的無故障工作時(shí)間與科學(xué)的程序設(shè)計(jì)保證了系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行的穩(wěn)定性，而且在PLC程序跑飛或與外界通訊故障時(shí)，系統(tǒng)能穩(wěn)定在故障前狀態(tài)， PLC依據(jù)自身的順控流程維持機(jī)組運(yùn)行，不會(huì)導(dǎo)致機(jī)組失控，并發(fā)出聲光報(bào)警，提示維護(hù)人員消缺，在運(yùn)行中這一點(diǎn)在老電廠相對(duì)惡劣的電磁環(huán)境以及承受系統(tǒng)沖擊時(shí)作用顯得尤為突出。

2.4網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)通信

H9000系統(tǒng)采用主干型局域網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)流在網(wǎng)內(nèi)對(duì)等共享，基于此，只要通信協(xié)議支持，理論上可以無限制地加入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，老廠升級(jí)時(shí)可以依托該結(jié)構(gòu)將主控站的感知和控制范圍大大擴(kuò)展。但是，在多年的運(yùn)行使用過程中，我們也發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)刷新的反應(yīng)略顯遲滯，我們認(rèn)為這是硬件配置水平固定的前提下，程序規(guī)模的增大，順控流程的執(zhí)行方式以及串行排隊(duì)通信特性造成的，但實(shí)踐證明并不影響電站運(yùn)行，而如何編制高效率的順控流程以壓縮軟件規(guī)模，縮短執(zhí)行時(shí)間，各種相關(guān)刊物都有不同程度的介紹，筆者在此不再闡述。

3.結(jié)束語

經(jīng)過幾年的運(yùn)行與維護(hù)實(shí)踐，中國(guó)水利水電科學(xué)研究院自動(dòng)化所H9000 V3.0系統(tǒng)經(jīng)受住了老廠較惡劣的電磁環(huán)境，區(qū)域性電網(wǎng)相對(duì)頻繁的波動(dòng)和沖擊考驗(yàn)，滿足了新老設(shè)備共存的嚴(yán)苛要求，使運(yùn)行人員實(shí)現(xiàn)了精減，老機(jī)組提高了運(yùn)行效率，為該廠取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，總體而言，H9000系統(tǒng)憑借自己強(qiáng)大的功能、豐富的接口、可靠的穩(wěn)定性，在面對(duì)情況較為復(fù)雜的老一代水電廠升級(jí)改造時(shí)，依舊能游刃有余。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王德寬.“從H9000談水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化問題”.水電廠自動(dòng)化，1998（3）.

[2]王德寬等.“H9000分布開放式水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)”.水利水電技術(shù)，1996（5）.