瀑布溝水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)投運(yùn)初期的專項(xiàng)治理

宋柯，彭放，葛嘉

（國(guó)電大渡河瀑布溝水力發(fā)電總廠，四川 漢源 625304）

瀑布溝水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)投運(yùn)初期的專項(xiàng)治理

宋柯，彭放，葛嘉

（國(guó)電大渡河瀑布溝水力發(fā)電總廠，四川 漢源 625304）

2009年11月瀑布溝水電站500kV開關(guān)站順利投產(chǎn)運(yùn)行，標(biāo)志著瀑布溝水電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)正式運(yùn)轉(zhuǎn)。然而，在初期運(yùn)行時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)缺陷較多，給機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行造成了一定影響。經(jīng)分析，電站監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行初期缺陷的主要原因是系統(tǒng)本身設(shè)計(jì)不可靠、監(jiān)控系統(tǒng)與其他設(shè)備通訊不正常等。針對(duì)這一問題，電廠技術(shù)管理人員提出并實(shí)施了26項(xiàng)治理措施，優(yōu)化、完善了監(jiān)控系統(tǒng)程序、界面和通訊，有效地提高了監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。

瀑布溝，監(jiān)控，可靠性

1 背景

瀑布溝水電站設(shè)計(jì)裝機(jī)容量3 600 MW，安裝6臺(tái)混流式機(jī)組，水庫總庫容53.9億m3，調(diào)節(jié)庫容38.8億m3，多年平均發(fā)電量147.9億kW·h，具有不完全年調(diào)節(jié)能力，是一座以發(fā)電為主，兼有防洪、攔沙等綜合效益的大型水電工程。電站按無人值班（少人值守）設(shè)計(jì)，采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行管理。整個(gè)系統(tǒng)由上位機(jī)和現(xiàn)地LCU兩部分組成，并通過工業(yè)雙光纖網(wǎng)相連。所有設(shè)備均以雙機(jī)冗余熱備工作方式設(shè)計(jì),在主用機(jī)發(fā)生故障時(shí),備用機(jī)迅速接管其工作,可以不中斷任務(wù)且無擾動(dòng)地成為主用機(jī)運(yùn)行,不會(huì)影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。然而，與所有新投產(chǎn)電廠一樣，機(jī)組進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行期有一個(gè)過程，在此階段監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)了諸多問題，影響了運(yùn)行人員正常監(jiān)盤和正確控制，運(yùn)行可靠性較低。

由于瀑布溝水電站單機(jī)容量大，距離負(fù)荷中心近，采用集控中心統(tǒng)一調(diào)度，一旦監(jiān)控系統(tǒng)誤報(bào)或漏報(bào)，拒動(dòng)或誤動(dòng)，將直接影響機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，從而影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。因此其監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行可靠性一直備受關(guān)注。

2 監(jiān)控系統(tǒng)投運(yùn)初期狀況及原因分析

在運(yùn)行初期，監(jiān)控系統(tǒng)缺陷較多，主要表現(xiàn)在誤報(bào)、漏報(bào)信息，給運(yùn)行人員正常工作帶來了許多困擾，同時(shí)，對(duì)瀑布溝水電站機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行造成了一定影響。主要原因分為以下兩個(gè)方面。

2.1 監(jiān)控系統(tǒng)本身設(shè)計(jì)問題

（1）畫面不完善。機(jī)組、公用等設(shè)備投運(yùn)時(shí)，監(jiān)控上位機(jī)畫面不完善，已有的畫面存在大量動(dòng)態(tài)點(diǎn)鏈接錯(cuò)誤的問題，刷新太快，影響運(yùn)行人員的監(jiān)盤，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)影響機(jī)組安全運(yùn)行的信息。

（2）數(shù)據(jù)庫屬性定義不清楚。數(shù)據(jù)庫中許多定義描述不符合運(yùn)行人員習(xí)慣，部分測(cè)點(diǎn)屬性分類不合理，測(cè)點(diǎn)定義沒有按照電廠人員的定義要求描述進(jìn)行編輯。數(shù)據(jù)庫中所有數(shù)據(jù)類型都只定義為RELAY型，所有數(shù)據(jù)都只有同樣的報(bào)警描述。例如：400 V母聯(lián)斷路器分閘，該點(diǎn)動(dòng)作后上位機(jī)報(bào)“400 V母聯(lián)斷路器分閘”；該點(diǎn)復(fù)歸時(shí)上位機(jī)報(bào)“400 V母聯(lián)斷路器分閘 復(fù)歸”。上位機(jī)信息描述不清楚，不利于運(yùn)行人員監(jiān)盤。

（3）有功、無功調(diào)節(jié)繼電器無防粘連功能。在監(jiān)控有功調(diào)節(jié)和無功調(diào)節(jié)回路上，無防粘連功能。當(dāng)發(fā)生繼電器接點(diǎn)粘連時(shí)，容易產(chǎn)生超調(diào)，并且可能引發(fā)設(shè)備事故，造成電力系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定。

（4）有功、無功調(diào)節(jié)模塊調(diào)節(jié)速度慢。根據(jù)四川電網(wǎng)的輔助服務(wù)管理和并網(wǎng)運(yùn)行管理要求，原設(shè)計(jì)的有功調(diào)節(jié)模塊和無功調(diào)節(jié)模塊在進(jìn)行有功、無功調(diào)節(jié)時(shí)，速度較慢，不能及時(shí)響應(yīng)調(diào)節(jié)時(shí)間規(guī)定。

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)與外圍設(shè)備交互問題

（1）與調(diào)速器串口通訊不通。瀑布溝水電站6號(hào)機(jī)組自投運(yùn)以來，監(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)速器系統(tǒng)串口通訊不通。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，是由于敷設(shè)的通訊電纜為普通的電纜，抗干擾能力差，影響了正常的通訊。

（2）與多功能儀表通訊不通。監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地LCU投運(yùn)時(shí)，未完成監(jiān)控系統(tǒng)與廠用電、公用電、照明電設(shè)備、直流系統(tǒng)、進(jìn)水口多功能儀表之間的通訊調(diào)試工作，導(dǎo)致上位機(jī)畫面無法顯示10 kV、6 kV、400 V系統(tǒng)、直流系統(tǒng)的電壓、電流、頻率等重要數(shù)據(jù)，給運(yùn)行人員監(jiān)視帶來不便。

（3）與狀態(tài)監(jiān)測(cè)通訊緩慢。監(jiān)控與狀態(tài)監(jiān)測(cè)通訊刷新太慢，且數(shù)據(jù)傳輸不完整。

（4）機(jī)組監(jiān)控測(cè)溫點(diǎn)顯示不準(zhǔn)確。瀑布溝水電站5號(hào)、6號(hào)機(jī)組投運(yùn)以來，測(cè)溫回路干擾較為嚴(yán)重，感應(yīng)電壓100伏以上，導(dǎo)致監(jiān)控系統(tǒng)測(cè)溫模塊損壞。同時(shí)，機(jī)組軸承瓦的實(shí)際布置順序與設(shè)計(jì)院所給設(shè)計(jì)圖紙不一致，導(dǎo)致溫度保護(hù)組態(tài)程序存在錯(cuò)誤，嚴(yán)重影響機(jī)組安全運(yùn)行。

3 提高監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的方法

針對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)自投運(yùn)以來出現(xiàn)的問題，瀑布溝水電站的維護(hù)和技術(shù)管理人員提出并實(shí)施了多項(xiàng)技改措施，優(yōu)化、完善了監(jiān)控系統(tǒng)程序、界面和通訊，有效地提高了監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。

3.1 完善、優(yōu)化監(jiān)控系統(tǒng)畫面、數(shù)據(jù)庫和內(nèi)部程序

（1）在“機(jī)組控制圖”中增加有功調(diào)節(jié)超時(shí)、無功調(diào)節(jié)超時(shí)報(bào)警指示，以方便運(yùn)行人員查看此信息并及時(shí)復(fù)歸。

（2）正確鏈接機(jī)組“LCU狀態(tài)監(jiān)視圖”中模塊狀態(tài)點(diǎn)。

（3）在廠用電、公用電和照明電操作監(jiān)示圖中增加母線電壓、饋線電流顯示。

（4）優(yōu)化RELAY型數(shù)據(jù)，將上位機(jī)數(shù)據(jù)類型分為RELAY、BREAKER兩種類型。所有開關(guān)都定義為BREAKER型，例如測(cè)點(diǎn)（自用電1段）1號(hào)機(jī)組技術(shù)供水泵電源ZY403-1，當(dāng)此點(diǎn)0→1產(chǎn)生上位機(jī)報(bào)警為“（自用電1段）1號(hào)機(jī)組技術(shù)供水泵電源ZY403-1合閘”；當(dāng)此點(diǎn)1→0，產(chǎn)生上位機(jī)報(bào)警為“（自用電1段）1號(hào)機(jī)組技術(shù)供水泵電源ZY403-1分閘”，以有利于運(yùn)行人員監(jiān)盤。其它測(cè)點(diǎn)仍為RELAY型，例如測(cè)點(diǎn)發(fā)電機(jī)出口2YH斷線，當(dāng)此點(diǎn)0→1，產(chǎn)生上位機(jī)報(bào)警為“發(fā)電機(jī)出口2YH斷線”；當(dāng)此點(diǎn)1→0，產(chǎn)生上位機(jī)報(bào)警為“發(fā)電機(jī)出口2YH斷線 復(fù)歸”。

（5）修改數(shù)據(jù)庫中變位語音報(bào)警的測(cè)點(diǎn)有：YH斷線類、保護(hù)動(dòng)作類、備自投動(dòng)作類、冷卻水中斷類、啟動(dòng)事故停機(jī)信號(hào)、啟動(dòng)緊急事故停機(jī)信號(hào)、油槽油位過高類、PLC故障類、機(jī)組和500 kV開關(guān)及隔離開關(guān)變位類、調(diào)速器故障類等，有利于通過語音信號(hào)報(bào)告重要設(shè)備異常信息。

（6）完善控制點(diǎn)。此類是針對(duì)參與控制的開關(guān)量。只有定義為控制點(diǎn)，開關(guān)量才能參與控制。這類主要是機(jī)組輔控設(shè)備的啟停和故障復(fù)歸、監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部的單點(diǎn)控制。

（7）完善接點(diǎn)常態(tài)。此類是針對(duì)開關(guān)量，根據(jù)測(cè)點(diǎn)類型，勾選測(cè)點(diǎn)常態(tài)（即測(cè)點(diǎn)正常狀態(tài)），當(dāng)測(cè)點(diǎn)屬于正常狀態(tài)時(shí)，該測(cè)點(diǎn)在數(shù)據(jù)庫中為綠色；而當(dāng)該測(cè)點(diǎn)不屬于正常狀態(tài)時(shí)，該測(cè)點(diǎn)在數(shù)據(jù)庫中為紅色。

（8）添加0→1和1→0產(chǎn)生事件：針對(duì)一般開關(guān)量、SOE量、開出量、系統(tǒng)信息量、設(shè)備控制對(duì)象。優(yōu)化工作將以上所有測(cè)點(diǎn)都定義為“0→1產(chǎn)生事件”或者“1→0產(chǎn)生事件”，及以上測(cè)點(diǎn)由0變?yōu)?或者由1變?yōu)?時(shí)，上位機(jī)事件一覽表中會(huì)報(bào)該測(cè)點(diǎn)動(dòng)作情況。

（9）清理漢字名。在查找圖紙資料及核對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際設(shè)備后，結(jié)合實(shí)際清理了數(shù)據(jù)庫中測(cè)點(diǎn)漢字名。例如機(jī)組自用電負(fù)荷開關(guān)都是只有負(fù)荷編號(hào)，例如測(cè)點(diǎn)“400 V饋線開關(guān)ZY102-1合閘”、“400 V饋線開關(guān)ZY102-2合閘”等，這樣非常不利于運(yùn)行人員監(jiān)盤。在通過查找圖紙及現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)，同時(shí)結(jié)合檢修報(bào)告，將機(jī)組自用電負(fù)荷全部定義為實(shí)際負(fù)荷名稱。清理漢字名后，上面的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)則改為“（自用電1段）接地裝置ZY404-8”、“（自用電1段）調(diào)速器油壓裝置1號(hào)油泵電源ZY405-3”等。除此之外，修改了很多定義不清的測(cè)點(diǎn)，例如“PLC故障報(bào)警”重新定義為“發(fā)電機(jī)輔助設(shè)備控制屏PLC”。此外還修改了很多中英混合的定義，例如“同期裝置OK”修改為“同期裝置正常”。

（10）在增有功、減有功、增無功、減無功控制回路各增加一個(gè)串聯(lián)的開出繼電器，PLC控制開出同時(shí)動(dòng)作2個(gè)繼電器。從而避免監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)整有功、無功時(shí)，繼電器接點(diǎn)粘連見圖1。

圖1 二次控制回路

（11）修改有、無功調(diào)節(jié)模塊參數(shù)，主要是調(diào)整比例系數(shù)。將原單比例調(diào)節(jié)方式更改為雙比例調(diào)節(jié)方式，不同的負(fù)荷調(diào)整跨度采用不同的比例系數(shù)，并將無功閉環(huán)時(shí)間修改為60 s。

3.2 完善監(jiān)控系統(tǒng)與外圍設(shè)備通訊

（1）從調(diào)速器電調(diào)柜至機(jī)組LCU本地PC1屏敷設(shè)一根雙絞網(wǎng)線；將網(wǎng)線一端引至調(diào)速器工控機(jī)專用串口通訊RS232轉(zhuǎn)485端口，更新調(diào)速器工控機(jī)和監(jiān)控系統(tǒng)通訊程序，恢復(fù)調(diào)速器與監(jiān)控系統(tǒng)通訊。

（2）檢查核對(duì)廠用電、公用電、照明電、地面副廠房直流系統(tǒng)多功能儀表之間通訊電纜是否正確。在檢查中發(fā)現(xiàn)，通訊電纜進(jìn)線未接入端子。經(jīng)處理，使通訊線路通暢后，對(duì)多功能儀表參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，編制好通訊數(shù)據(jù)邏輯名后，寫入上位機(jī)數(shù)據(jù)庫。

3.3 提高外圍設(shè)備可靠性

（1）在監(jiān)控廠家配合下，對(duì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通訊程序進(jìn)行了升級(jí)，提高了通訊速率。

（2）電廠技術(shù)人員與廠家技術(shù)人員對(duì)瀑布溝水電站4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)機(jī)組測(cè)溫回路干擾進(jìn)行全面測(cè)試，發(fā)現(xiàn)測(cè)溫電纜屏蔽接地不規(guī)范等問題。通過在機(jī)組測(cè)溫模塊加裝齊納二極管削減尖峰電壓，規(guī)范機(jī)組測(cè)溫電纜屏蔽層在LCU測(cè)溫屏側(cè)接地單端接地，并將測(cè)溫端子排24V電源的負(fù)端由懸空改為直接接地。

（3）更換損壞的測(cè)溫模塊，對(duì)機(jī)組各部軸承檢查軸瓦實(shí)際布置情況，修改監(jiān)控系統(tǒng)溫度保護(hù)組態(tài)程序，修改測(cè)溫回路圖紙和測(cè)點(diǎn)定義。

4 結(jié)論

由于瀑布溝水電站采用“運(yùn)維合一，大倒班”的電力生產(chǎn)管理模式，工作內(nèi)容復(fù)合，人員配置精簡(jiǎn)，因此監(jiān)控系統(tǒng)在電站中扮演的角色相當(dāng)重要。在投產(chǎn)初期因誤報(bào)漏報(bào)多報(bào)等各種情況，一度影響正常監(jiān)盤和增加了大量的維護(hù)工作，對(duì)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行造成了一定的影響。但經(jīng)過一系列針對(duì)性的治理以后，監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性得到了明顯提高。隨著瀑布溝水電站機(jī)組繼續(xù)投運(yùn)，不斷完善監(jiān)控畫面，合理優(yōu)化監(jiān)控程序，確保各類信息正確、完整、及時(shí)的傳送，將是瀑布溝水電站技術(shù)管理人員一項(xiàng)持久的工作。

TP273+.5

B

1672-5387（2010）06-0072-03

2010-10-08

宋 柯（1969-），男，高級(jí)工程師，從事水電廠生產(chǎn)管理工作。