摘要：針對響蓄電站監(jiān)控系統(tǒng)經過多年運行出現(xiàn)的缺陷，結合對水電廠現(xiàn)代化管理的系統(tǒng)要求，提出對現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)以保持本身具備的基本功能為基礎，在性能穩(wěn)定和功能擴展上的改造設想。

關鍵詞：監(jiān)控系統(tǒng)；改造；設想

作者簡介：趙宋萍（1978-），女，安徽蚌埠人，響洪甸水電站發(fā)電設備檢修公司，助理工程師。（安徽 金寨 237335）

中圖分類號：TM622 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）15-0251-02

響洪甸抽水蓄能電站是2000年投產的安徽省內第一座抽水蓄能電站，裝機容量2×40MW。該站的監(jiān)控系統(tǒng)采用南瑞自控公司1997年開發(fā)研制并首次應用于國產蓄能機組的SSJ-3000型計算機監(jiān)控系統(tǒng)。隨著現(xiàn)代化電網(wǎng)的發(fā)展要求，現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)在日常運行中暴露出的性能不穩(wěn)、功能不完善等問題需要對監(jiān)控系統(tǒng)進行升級換代和技術改造。改造的方向應該既著眼于系統(tǒng)性能可靠性的大幅度提高，又要緊跟現(xiàn)代化水電廠管理的發(fā)展步伐進行功能性完善和擴充，以適應未來“無人值班”、“狀態(tài)檢修”等新管理理念的需求。

一、現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀和存在的問題

1.系統(tǒng)結構特點

現(xiàn)有計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用全分布開放式結構，分設主控級和現(xiàn)地單元控制級。[1]主控級為多機布置，2臺廠級計算機兼操作站，并互為冗余熱備用，另設一臺工程師工作站供培訓和軟件維護調試用?，F(xiàn)地控制級分別為四套LCU，供兩臺發(fā)變組（1LCU、2LCU）、地下廠房公用設備（3LCU）、中控樓和220KV開關站公用設備（4LCU）操作監(jiān)視，其中1、2LCU之間和3、4LCU之間分別互為冗余。主控機、工控機、工程師工作站以及通信機通過以太網(wǎng)相連，利用各種軟件系統(tǒng)實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)量的采集處理和檢測，對設備的狀況提供監(jiān)視、報警，負責機組各種工況轉換的流程控制及監(jiān)視，進行自動有功、無功調節(jié)，顯示和記錄有關數(shù)據(jù)、報表。

2.存在的問題

機組自動啟停操作中出現(xiàn)過多次因死機導致的開停機不成功現(xiàn)象；輔助設備控制監(jiān)視信息不全面；缺少必要的備品備件；廠內勵磁、調速器等裝置更換后出現(xiàn)的配合不協(xié)調；沒有考慮機組黑啟動流程；缺乏足夠的數(shù)據(jù)量記憶功能；部分流程程序考慮得過于復雜；缺乏現(xiàn)代化電廠必需的相關自動化功能。

二、系統(tǒng)技術改造的探討

對現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)的改造應以現(xiàn)有的外部數(shù)據(jù)量和控制信號輸入輸出為基礎，著力于系統(tǒng)結構的更新升級、功能的豐富與擴展、現(xiàn)場技術條件的完善三個方面的技術改造。

1.基于對象技術的分布式系統(tǒng)結構

隨著計算機硬件技術的高速發(fā)展，軟件技術已發(fā)展到了除遵循開放系統(tǒng)標準以外還應遵循面向對象技術的標準。從系統(tǒng)設計、編程語言選擇到用戶界面等一系列過程都依據(jù)面向對象的技術，給用戶帶來使用和維護上的極大方便?？梢詫崿F(xiàn)集設備控制與調節(jié)、生產運行管理系統(tǒng)、友好的圖形界面、報警系統(tǒng)、歷史數(shù)據(jù)庫等功能為一體的具有強大功能的監(jiān)控系統(tǒng)。因此采用面向對象的分布式系統(tǒng)結構和高速以太網(wǎng)為基礎的網(wǎng)絡設備是本監(jiān)控系統(tǒng)改造的首選。

2.提高系統(tǒng)可靠性的冗余方式

為了提高監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性，對監(jiān)控系統(tǒng)采用多種在線冗余的方法，保證主要設備的安全穩(wěn)定運行。

（1）電源冗余方式。監(jiān)控系統(tǒng)的電源部分主要包括對主機、現(xiàn)地控制器CPU、I/O模塊等設備的供電。這些設備的電源故障會使整個系統(tǒng)工作中斷，造成重大后果。因此在電源設計上要考慮保證電源具有足夠的容量和提高電源工作的可靠性。主要是采用雙回路供電，分別取自廠用電分段400V母線和廠用交流逆變電源。正常工作時兩路互為備用，主電源故障時自動切換至備用電源。切換裝置使用模塊化電源切換裝置或使用接觸器切換裝置串接UPS的方式，確保運行機組不失控?，F(xiàn)地控制單元中的直流電源采用雙路供電，分別供給互為備用的CPU，實現(xiàn)主控機、采集控制PLC及I/O模塊的冗余供電方式。

（2）主控級及現(xiàn)地控制設備的冗余方式。主控級采用2臺操作員工作站，主從冗余配置，主機故障時從機自動投入工作?，F(xiàn)地控制模塊采用N+1冗余方式，4臺LCU為主用控制模塊，負責2臺機組、地下廠房公用、中控樓及220kV開關站的操作監(jiān)視，1臺為備用控制模塊。4個LCU中任一臺出現(xiàn)故障能立即自動切換到備用控制模塊，并發(fā)出故障信號。這樣可以解決在開停機和繁忙操作過程中出現(xiàn)的死機等故障。

3.系統(tǒng)的功能擴展

（1）歷史數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。歷史數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是監(jiān)控系統(tǒng)的一部分，通過軟件對歷史數(shù)據(jù)的存儲處理，提供現(xiàn)場運行維護、故障、事故的歷史數(shù)據(jù)、統(tǒng)計報表和曲線等記錄。[2]其中的事故追憶保存、事故重演以及報表和統(tǒng)計記錄的直觀查詢界面給事故的事后分析帶來極大方便。當事故發(fā)生時，在數(shù)據(jù)庫中自動保存事故追憶記錄，進行事故查詢時可實現(xiàn)事故重演、播放，彌補機組保護缺少故障錄波裝置的不足，方便地進行事故分析。存儲的數(shù)據(jù)種類主要包括：模擬量和數(shù)字量記錄、越復限統(tǒng)計、開關量動作及復歸統(tǒng)計、電度量記錄及統(tǒng)計等，根據(jù)數(shù)據(jù)庫功能要求應具備存儲容量足夠，信息種類齊全，查詢界面友好，查詢手段豐富，并能自動進行存儲數(shù)據(jù)的維護清理。

（2）機組黑啟動功能。黑啟動就是在220kV線路失電和400V廠用電完全消失的情況下，利用廠內直流220V和交流220V逆變電源裝置迅速完成機組的自啟動，并給220kV輸電線路充電，然后帶動另一臺機組啟動帶載運行。由于當初電站設計中沒有考慮黑啟動運行方式，必需對監(jiān)控、勵磁、調速器各系統(tǒng)進行必要的改造和完善，保證機組一次性黑啟動成功。

1）影響黑啟動成功的關鍵因素。調速系統(tǒng)將機組零轉速升至額定轉速過程，調速系統(tǒng)油壓下降過快可能導致機組調節(jié)失敗。機組高壓減載泵在廠用電消失后能夠正常工作。通過廠內逆變電源系統(tǒng)將蓄電池直流電源轉換為交流電源帶動減載泵運行，要求蓄電池容量能夠維持足夠的工作時間，逆變電源逆變性能良好且?guī)лd能力強。機組蝶閥油壓應能保證失電狀態(tài)下成功開啟蝶閥。

2）由于線路為容性負載，在獨立充電過程中出現(xiàn)電壓上升現(xiàn)象，必需降低機組的出口電壓，可能會突破勵磁的低勵限制參數(shù)，因此要在試驗中修改機組勵磁系統(tǒng)的低勵限制值，避免充電時引起線路過電壓保護動作導致啟動失敗。勵磁建壓時要進行轉子線圈充磁操作，確保勵磁在自并勵狀態(tài)建壓成功。

3）調速器系統(tǒng)在機組出口開關及220kV線路開關合閘后應維持在轉速調節(jié)工作方式，以滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和負荷變化要求。帶部分有功負荷時應能滿足開度調節(jié)動作不被限制。

4）黑啟動流程。監(jiān)控發(fā)出一臺機組黑啟動命令后，檢查機組出口、變極、換相開關及220KV刀閘已合，控制設備電源正常等啟動條件具備，置“黑啟動發(fā)電”態(tài)；開蝶閥，送冷卻水、投高壓減載泵；機組升速、建壓至額定值并穩(wěn)定；機組減磁降壓至適當值后發(fā)“220kV開關合閘”命令；對線路充電穩(wěn)定后調整機組及線路電壓穩(wěn)定在額定值要求范圍內；恢復廠用電系統(tǒng)供電，進入正常發(fā)電運行狀態(tài)。

（3）設備“狀態(tài)檢修系統(tǒng)”接口預留。設備狀態(tài)檢修是以設備的實際狀態(tài)為基礎，使用新技術、新儀器，提高狀態(tài)監(jiān)測水平，準確判斷設備的狀態(tài)和劣化程度，不僅能保證設備經常處于完好狀態(tài)，且延長設備壽命，比定檢更先進、更科學。[3]狀態(tài)檢修系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)的有機集成可形成互補優(yōu)勢，因此利用現(xiàn)有監(jiān)控網(wǎng)絡基礎為將來“狀態(tài)檢修系統(tǒng)”預留接口，將機組的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)和現(xiàn)有的遙測、遙信數(shù)據(jù)相結合，實現(xiàn)信息共享，減少重復投資，對企業(yè)科學管理具有重要意義。

（4）在線尋呼On-Call系統(tǒng)。On-Call系統(tǒng)以監(jiān)控自動報警系統(tǒng)為基礎，保證值班維護人員和有關負責人在發(fā)生事故、故障時立即收到事故信息，緊急進入現(xiàn)場進行事故、故障搶修和恢復生產的自動報警系統(tǒng)，利用移動公用信息網(wǎng)實現(xiàn)將事先定制的對應的各種故障情況的報警信息以手機中文短信的形式自動傳遞至相應級別的On-Call人員手機上，使處理人員及時了解具體情況，迅速進行處理安排和工作準備。這對電站在實行“無人值班，少人值守”模式下的安全運行是必不可少的。

4.現(xiàn)場技術條件完善

（1）機組勵磁、調速裝置及部分公用設備經過更新后，與現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)的開關輸入、輸出量出現(xiàn)一些描述信息不對應現(xiàn)象，導致運行人員的誤判，不能快速、準確地了解故障原因，影響對故障的查找和處理。在改造中需要改正、補充故障信息。

（2）廠用電備自投裝置長期不能投入正常運行，需要在改造過程中解決，確保廠用電系統(tǒng)的安全運行。經過改造后的新增廠用電系統(tǒng)缺少與監(jiān)控的接口，不能自動工作。

（3）部分二次電纜在2000年10月的水淹廠房事故中進水，絕緣下降，抗干擾能力差，需要在改造中檢查更換。

（4）智能操作票系統(tǒng)不工作，要補充完備，以利于生產運行管理。

三、改造方案的實施

為了讓新系統(tǒng)盡快發(fā)揮作用，解決好新老監(jiān)控系統(tǒng)的安全過渡問題，在改造實施上應一次性完成新老系統(tǒng)的切換和調試。實施前全面進行外圍系統(tǒng)的技術統(tǒng)計和記錄，確保準確無誤；實施過程中做好過渡階段的設備巡檢管理工作，防止危及設備安全的事故發(fā)生。

四、結語

對響蓄電站監(jiān)控改造工作僅僅從以上方面進行設想，并沒有涉及具體的改造細節(jié)，也沒有考慮各監(jiān)控廠家產品的定型功能及性價比等因素?？傊?，監(jiān)控系統(tǒng)是一個電廠的心臟，性能優(yōu)越和功能全面是基本要求，同時還要具備持續(xù)改進升級的軟硬件基礎。改造要符合現(xiàn)場、符合需求，最終目的是確保各種工況下開停機成功率和設備的安全優(yōu)質運行。

參考文獻：

[1]周慶忠，汪軍，王善永，等.國產化大型抽水蓄能電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)[J].電力系統(tǒng)自動化，2007，（17）.

[2]周坤，肖仁軍.泰山抽水蓄能電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)設計[J].山東電力技術，2008，（5）.

[3]杜晨輝，楊光華，楊潔，等.蒲石河抽水蓄能電站監(jiān)控系統(tǒng)LCU回路設計[J].水電自動化與大壩監(jiān)測，2011，（3）.

（責任編輯：王祝萍）