H9000V6.0監(jiān)控系統(tǒng)在安康水電站的應(yīng)用

引言

安康水電站裝機(jī)容量為4×200Mw,以3條330kV和7條110kV線路與陜西電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。1998年12月一2002年1月,使用北京中水科H9000V4.0計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對(duì)全廠設(shè)備的監(jiān)控。2007年11月一2008年8月,監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)升級(jí)、軟件更新等維護(hù)。

電站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備已運(yùn)行近20年,存在通信中斷、元件老化和技術(shù)落后等問(wèn)題,給電站的安全運(yùn)行帶來(lái)隱患。鑒于規(guī)程規(guī)范要求的提升和反事故措施的更新,監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)不能完全滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的要求。為了支撐國(guó)家電網(wǎng)“三型兩網(wǎng)"世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè),安康電廠提出了2025年全面建成全國(guó)一流智能化水電廠的目標(biāo),因此需要對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造。

1原監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介及存在的問(wèn)題

1.1原監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介

安康電廠監(jiān)控系統(tǒng)為北京中水科H9000V4.0分布開(kāi)放式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),設(shè)主控級(jí)和現(xiàn)地控制級(jí)。主控級(jí)為電站核心控制,包括工程師站、操作員站、報(bào)表服務(wù)器、廠內(nèi)通信服務(wù)器、調(diào)度通信服務(wù)器、GPs時(shí)鐘同步系統(tǒng)等。遠(yuǎn)控室設(shè)在遠(yuǎn)方辦公樓5樓,作為備用中央控制室。

現(xiàn)地控制級(jí)共設(shè)8套LCU:4套機(jī)組LCU:330kV開(kāi)關(guān)站、110kV開(kāi)關(guān)站LCU、公用設(shè)備LCU、壩頂設(shè)備LCU各1套。在機(jī)組LCU內(nèi)設(shè)置一套事故PLC,在機(jī)組發(fā)生機(jī)械事故,同時(shí)機(jī)組PLC出現(xiàn)故障時(shí),事故PLC可實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)。

1.2原監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備類(lèi)型

主控級(jí)計(jì)算機(jī)采用美國(guó)sUN公司及HP公司服務(wù)器/工作站,操作系統(tǒng)為Unix和windows?，F(xiàn)地控制級(jí)PLC采用美國(guó)莫迪康公司Ouantum系列PLC。機(jī)組自動(dòng)化元件由深圳澳尼斯特電力電子技術(shù)公司提供產(chǎn)品。

1.3原監(jiān)控系統(tǒng)存在的問(wèn)題

監(jiān)控系統(tǒng)自投運(yùn)以來(lái),總體運(yùn)行穩(wěn)定,梳理歷年監(jiān)控設(shè)備缺陷,主要存在以下缺陷或隱患:

(1）主控級(jí)服務(wù)器、工作站多次出現(xiàn)過(guò)重啟、死機(jī)等現(xiàn)象,相應(yīng)型號(hào)產(chǎn)品已停產(chǎn),采購(gòu)困難。

(2）與調(diào)度通信的廠外通信機(jī)設(shè)備可靠性能下降嚴(yán)重,造成與調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的通信頻繁中斷。

(3）現(xiàn)地控制級(jí)PLC經(jīng)常發(fā)生模塊松動(dòng)、雙重供電切換不良等問(wèn)題,大部分模塊產(chǎn)品廠家已升級(jí)換代,備件采購(gòu)困難。

(4）現(xiàn)地控制級(jí)PLC的CPU模塊與I/o模塊的連接方式為單模塊單通道。通過(guò)同軸電纜、分支器等連接,可靠性低,故障率高,且難以查找和徹底消除,造成數(shù)據(jù)經(jīng)常中斷。

2新監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介及其優(yōu)點(diǎn)

2.1新監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介

新監(jiān)控系統(tǒng)采用北京中水科H9000V6.0智能對(duì)象一體化平臺(tái)系統(tǒng),該系統(tǒng)設(shè)主控級(jí)和現(xiàn)地控制單元級(jí)。主控級(jí)仍按遠(yuǎn)控室和電站雙層配置,均配備2臺(tái)交換機(jī),通過(guò)以太網(wǎng)口與上位機(jī)連接,現(xiàn)地控制級(jí)配備工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī),采用千兆雙光纖連接。整體網(wǎng)絡(luò)配置與原監(jiān)控系統(tǒng)基本相同?，F(xiàn)地控制級(jí)仍設(shè)置8套LCU。

2.2新監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備類(lèi)型

主控級(jí)計(jì)算機(jī)采用HP公司服務(wù)器和工作站,操作系統(tǒng)為

RedHatLinux。通信機(jī)采用上海瑞強(qiáng)公司的NematronNPC-8000多功能服務(wù)器,采用無(wú)風(fēng)扇散熱設(shè)計(jì)。PLC采用法國(guó)施耐德公司ModiconM580系列產(chǎn)品。

2.3新監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

H9000V6.0智能對(duì)象一體化平臺(tái)系統(tǒng),是中水科最新推出的電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),其具備以下優(yōu)點(diǎn):

(1）系統(tǒng)配置簡(jiǎn)潔化:H9000V6.0提供配置系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)的圖形化編輯工具DEToo1,可以對(duì)設(shè)備對(duì)象樹(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、總線、主機(jī)、服務(wù)和進(jìn)程、前置通信、日志服務(wù)、命令和權(quán)限管理等進(jìn)行配置。原系統(tǒng)需通過(guò)各種配置文件進(jìn)行的配置,DEToo1均可以圖形化顯示的方式進(jìn)行編輯,配置過(guò)程簡(jiǎn)潔、直觀和高效。

(2）設(shè)備對(duì)象化管理:在V4.0系統(tǒng)中,在各個(gè)表中的數(shù)據(jù)篩查費(fèi)時(shí)費(fèi)力。V6.0系統(tǒng)按照設(shè)備類(lèi)型建立對(duì)象類(lèi),按照歸屬關(guān)系對(duì)附屬系統(tǒng)和輔助設(shè)備進(jìn)行實(shí)例化,屬于同一設(shè)備的各種量點(diǎn),均歸屬在此設(shè)備的子結(jié)點(diǎn)中,極大地方便了設(shè)備增減、量點(diǎn)編輯和數(shù)據(jù)瀏覽等工作。

(3）LCU高可靠性通信:現(xiàn)地控制單元配置2套工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī),組建局域網(wǎng)絡(luò)。PLC各機(jī)架間網(wǎng)絡(luò)首尾相連,分別通過(guò)A套、B套的網(wǎng)絡(luò)接口與2套以太網(wǎng)交換機(jī)連接。網(wǎng)絡(luò)接口采用高可靠性的工業(yè)級(jí)接口,確保LCU內(nèi)外部可靠通信。任意單一模塊故障,均不影響其他模塊的正常通信。按照十八項(xiàng)反事故措施要求,配置具備事故落門(mén)停機(jī)流程和緊急停機(jī)流程的事故PLC,在發(fā)生設(shè)備事故時(shí),獨(dú)立出口。

(4）系統(tǒng)維護(hù)升級(jí)方便:新系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)庫(kù),能隨時(shí)查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。在安裝或更換新的工作站和服務(wù)器時(shí),只需安裝好操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù),進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)基本配置,加入網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行后,自動(dòng)同步更新數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用程序。中水科自主開(kāi)發(fā)的圖形建模工具IPM設(shè)計(jì)、修改各監(jiān)控畫(huà)面,上手容易,界面美觀。LCU使用UnityPro軟件進(jìn)行PLC配置,實(shí)現(xiàn)程序修改與上傳、下載,操作簡(jiǎn)單、直觀,方便現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、設(shè)備檢修。

(5）支撐智能化電廠建設(shè):V6.0系統(tǒng)是以運(yùn)行數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)服務(wù)和高級(jí)應(yīng)用為核心的一體化管控平臺(tái),后續(xù)將提供事故過(guò)程分析、設(shè)備在線監(jiān)測(cè)、變化趨勢(shì)報(bào)警、巡回場(chǎng)景建模、水情準(zhǔn)確測(cè)報(bào)、水庫(kù)科學(xué)調(diào)度等各種智能化高級(jí)應(yīng)用,全面整合工業(yè)電視系統(tǒng)、水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)和水庫(kù)調(diào)度系統(tǒng)等自動(dòng)化系統(tǒng),提升大數(shù)據(jù)的共享度和利用率,為企業(yè)科學(xué)決策提供支撐,不斷提高企業(yè)的安全效益和經(jīng)濟(jì)效益。

3新監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1新監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)展

監(jiān)控系統(tǒng)改造工作在4號(hào)機(jī)組A修中同步進(jìn)行,于2018年11月1日開(kāi)工,2019年3月8日完工,上位機(jī)系統(tǒng)所有硬件進(jìn)行了更換,軟件升級(jí)為H9000V6.0,4號(hào)機(jī)組LCU進(jìn)行了更換。為確保新上位機(jī)驗(yàn)證對(duì)原LCU的控制能力,在4號(hào)機(jī)組LCU投運(yùn)前,進(jìn)行了新系統(tǒng)上位機(jī)與2號(hào)機(jī)組LCU的數(shù)據(jù)和命令核對(duì)試驗(yàn)。新舊監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接后,并列運(yùn)行,均可同時(shí)采集數(shù)據(jù)和下達(dá)命令。

為盡快退出原V4.0上位機(jī)設(shè)備,減輕值班人員監(jiān)控壓力,在其他機(jī)組C級(jí)檢修和設(shè)備春檢中安排監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)與命令核對(duì)試驗(yàn),1～3號(hào)機(jī)組、壩頂和公用原LCU已陸續(xù)接入新監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行,并取消原監(jiān)控系統(tǒng)上述設(shè)備的控制權(quán)限,僅保留監(jiān)視權(quán)限。110kV開(kāi)關(guān)站和330kV開(kāi)關(guān)站設(shè)備均為涉網(wǎng)設(shè)備,需下半年秋季時(shí)向調(diào)度申請(qǐng),待批復(fù)后接入。

3.2存在問(wèn)題及解決方案

中水科H9000V6.0智能對(duì)象一體化平臺(tái)系統(tǒng)在安康電站的應(yīng)用是該系統(tǒng)首次在水電站的應(yīng)用,軟件還在不斷迭代開(kāi)發(fā),以更新完善功能。為了確保新舊系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程中設(shè)備可控在控,成立了監(jiān)控系統(tǒng)故障應(yīng)急小組,建立微信群,現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試或值班中出現(xiàn)問(wèn)題后,雙方人員立即有所反應(yīng),快速處理。在新系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)施過(guò)程中遇到的問(wèn)題及其解決方案如下:

(1）隨機(jī)報(bào)警記錄刷屏:新系統(tǒng)應(yīng)用后,隨機(jī)報(bào)警記錄中部分模擬量頻繁越限并復(fù)歸,如主變冷卻水流量:個(gè)別掃查量頻繁報(bào)警,如機(jī)組停機(jī)后冷卻水中斷等。由于頻繁報(bào)警,造成操作員站隨機(jī)報(bào)警事件框均是此類(lèi)無(wú)效記錄,影響值班員對(duì)其他報(bào)警信息的瀏覽。這些問(wèn)題在原監(jiān)控系統(tǒng)中亦存在,當(dāng)時(shí)僅是對(duì)此類(lèi)不重要的參數(shù)進(jìn)行了屏蔽,存在安全隱患。

新監(jiān)控系統(tǒng)投運(yùn),需采用新的方法解決此問(wèn)題,經(jīng)與中水科多次協(xié)商,采用為三峽左岸監(jiān)控開(kāi)發(fā)的方案,即將事件分為5級(jí),第5級(jí)事件中默認(rèn)不放入任何事件。當(dāng)其他級(jí)別事件發(fā)生頻繁刷屏?xí)r(一般是4級(jí)事件）,滿足某種條件后,利用事件腳本強(qiáng)行動(dòng)態(tài)將該事件降為5級(jí),在5級(jí)事件分類(lèi)中顯示。當(dāng)其再次報(bào)警,不滿足降級(jí)條件,自動(dòng)恢復(fù)在原事件級(jí)別的顯示。同時(shí)規(guī)定運(yùn)行值班員職責(zé)范圍不包括5級(jí)事件的監(jiān)視。下面為1號(hào)機(jī)組冷卻水中斷事件降級(jí)腳本:

procALMA一K1FDOwLNVNL（stringoname,datavarbaseLeve1){

//動(dòng)態(tài)修改1K機(jī)組冷卻水中斷報(bào)警級(jí)別,滿足條件修改,不滿足條件返回默認(rèn)級(jí)別

datavarnewLeve1

newLeve1=baseLeve1:

if(A一K1PDLFYxYoG.RTsTAT==1）//1號(hào)機(jī)組導(dǎo)葉開(kāi)度小于全關(guān)

{

newLeve1=5:

}

returnnewLeve1:

}

將上述腳本名關(guān)聯(lián)到1號(hào)機(jī)組上導(dǎo)、水導(dǎo)冷卻水中斷量點(diǎn)的動(dòng)態(tài)報(bào)警級(jí)別屬性,如果機(jī)組導(dǎo)葉已全關(guān),發(fā)出中斷報(bào)警,則該事件自動(dòng)降為5級(jí)事件。

(2）原LCU離線后無(wú)法自動(dòng)恢復(fù)連接:目前新系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)了對(duì)原5套LCU的監(jiān)視和控制,在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),原LCU掉電重啟或網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)后,上位機(jī)無(wú)法自動(dòng)恢復(fù)與LCU的通信,經(jīng)中水科查找原因分析,系統(tǒng)程序存在BUG,在系統(tǒng)程序升級(jí)后可得到解決。

(3）歷史數(shù)據(jù)庫(kù)完善:運(yùn)行值班員操作查詢(xún)監(jiān)控系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)時(shí),會(huì)出現(xiàn)人機(jī)交互界面DIx卡頓,重啟DIx后恢復(fù)正常。經(jīng)分析是此版本的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)功能尚未開(kāi)發(fā)完畢,當(dāng)程序讀取數(shù)據(jù)時(shí),讀到一個(gè)空表,造成假死。歷史數(shù)據(jù)仍是存入原監(jiān)控系統(tǒng)的歷史庫(kù)中,在原系統(tǒng)中可以正常查詢(xún)。目前,新系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)功能已開(kāi)發(fā)完畢,并通過(guò)集成測(cè)試。

(4）智能光字牌推送:在設(shè)備發(fā)生故障或事故時(shí),原系統(tǒng)操作員站的副屏?xí)詣?dòng)切換至故障光字牌畫(huà)面,提醒監(jiān)屏人員注意。新系統(tǒng)中無(wú)此切換功能,但在下個(gè)程序版本中提供動(dòng)態(tài)智能光字牌功能。當(dāng)需對(duì)某個(gè)量點(diǎn)事件推送光字牌時(shí),勾選該量點(diǎn)推送光字功能屬性即可。該量點(diǎn)事件發(fā)生時(shí),自動(dòng)推送動(dòng)態(tài)事件報(bào)警窗口,各事件自動(dòng)排列顯示,提醒值班人員注意。運(yùn)行值班員已習(xí)慣每個(gè)光字牌的具體位置,建議在新版本中保留原光字牌界面。

4結(jié)語(yǔ)

H9000V6.0智能對(duì)象一體化管控平臺(tái)在軟件系統(tǒng)、硬件配置和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建上汲取了H9000V4.0監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),消除了原監(jiān)控系統(tǒng)存在的問(wèn)題與隱患,著力搭建面向?qū)ο蟮囊惑w化平臺(tái),不斷提升系統(tǒng)的智能化功能,為智能化電廠建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。