五強(qiáng)溪水電廠開(kāi)關(guān)站LCU升級(jí)改造設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王香玲，盧小芳，梁玉飛，李英杰，張聰穎，閔陳鵬

（1.北京中水科水電科技開(kāi)發(fā)有限公司，北京 100038；2.五強(qiáng)溪電廠，湖南 懷化 419600）

五強(qiáng)溪水電廠始建于1956年，總裝機(jī)容量125萬(wàn)kW（5×250 MW），1994年12月第一臺(tái)機(jī)組發(fā)電，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用美國(guó)蘭吉爾SCADA系統(tǒng)。隨著設(shè)備停產(chǎn)與老化，監(jiān)控系統(tǒng)故障頻發(fā)，2006年10月，五強(qiáng)溪水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行第一次升級(jí)改造，改造后計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用北京中水科水電科技開(kāi)發(fā)有限公司自主研發(fā)先進(jìn)成熟的H9000 V3.0系統(tǒng)，截至2019年底，系統(tǒng)已穩(wěn)定運(yùn)行13年。近年來(lái)，因智能化步伐的加快與推進(jìn)，五強(qiáng)溪電廠進(jìn)入第二次計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造，升級(jí)改造后計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用北京中水科水電科技開(kāi)發(fā)有限公司新一代iP9000智能一體化平臺(tái)系統(tǒng)，本次升級(jí)改造項(xiàng)目還包括五強(qiáng)溪水電廠正在建設(shè)的擴(kuò)機(jī)工程機(jī)組（2×250 MW）和擴(kuò)機(jī)公用系統(tǒng)的接入。擴(kuò)機(jī)工程未設(shè)置獨(dú)立的廠站層系統(tǒng)，其監(jiān)視控制直接由升級(jí)改造后的iP9000智能一體化平臺(tái)系統(tǒng)完成，擴(kuò)機(jī)工程出線五張線等設(shè)備直接接入五強(qiáng)溪水電廠老廠開(kāi)關(guān)站。

1 監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造目標(biāo)

首先確定整套計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造計(jì)劃，根據(jù)電廠生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)與調(diào)度許可確定實(shí)施工期和完成節(jié)點(diǎn)。2020年11月26日，iP9000智能一體化平臺(tái)伴隨4號(hào)機(jī)組檢修工期的結(jié)束，與4號(hào)機(jī)組升級(jí)改造同步投運(yùn)。iP9000智能一體化平臺(tái)與老監(jiān)控H9000 V3.0系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互，成功將升級(jí)改造后的4號(hào)機(jī)組設(shè)備信息上送至湖南省調(diào)與華中網(wǎng)調(diào)兩上級(jí)調(diào)度。升級(jí)改造后的4號(hào)機(jī)組亦成功接入五凌集控，實(shí)現(xiàn)了五凌集控對(duì)五強(qiáng)溪電廠的遙測(cè)、遙信、遙調(diào)、遙控四遙功能。安全Ⅱ區(qū)的投運(yùn)實(shí)現(xiàn)了與機(jī)組在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信，接收4號(hào)機(jī)組振動(dòng)擺度數(shù)據(jù)并上送五凌集控，確保了五凌集控對(duì)機(jī)組在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2020年12月至2021年10月期間，相繼完成1號(hào)機(jī)組、3號(hào)機(jī)組、5號(hào)機(jī)組、公用系統(tǒng)、2號(hào)機(jī)組的升級(jí)改造目標(biāo)。2021年10月，iP9000智能一體化平臺(tái)安全Ⅱ區(qū)與電廠水情水調(diào)系統(tǒng)、五防系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)互通。

2 開(kāi)關(guān)站LCU升級(jí)改造設(shè)計(jì)方案

開(kāi)關(guān)站LCU升級(jí)改造有三種設(shè)計(jì)方案，分別是分階段實(shí)施、新開(kāi)關(guān)站LCU一次上線、與擴(kuò)機(jī)工程同步接入。其優(yōu)缺點(diǎn)比較如下。

2.1 分階段實(shí)施

（1）老監(jiān)控上位機(jī)設(shè)備停產(chǎn)老化

優(yōu)點(diǎn)：直接接入新監(jiān)控系統(tǒng)，老監(jiān)控上位機(jī)退役。

（2）運(yùn)行維護(hù)

優(yōu)點(diǎn)：僅維護(hù)新系統(tǒng)，工作量減半。

（3）全廠監(jiān)控系統(tǒng)改造周期

優(yōu)點(diǎn)：僅僅影響開(kāi)關(guān)站新LCU升級(jí)改造周期。但其它LCU升級(jí)后更換下來(lái)的舊模塊，為老開(kāi)關(guān)站LCU設(shè)備持續(xù)運(yùn)行提供了充足保障。

（4）申請(qǐng)停電次數(shù)

優(yōu)點(diǎn)：僅1次，擴(kuò)機(jī)接入時(shí)。

（5）安全性

缺點(diǎn)：第一階段：不停電調(diào)試，必須做好安全防護(hù)。第二階段：停電施工，安全性強(qiáng)。

（6）遠(yuǎn)方集控監(jiān)控

優(yōu)點(diǎn)：僅監(jiān)控新系統(tǒng)，運(yùn)維工作量減半。

（7）遠(yuǎn)方調(diào)度監(jiān)控

優(yōu)點(diǎn)：完整上送全廠數(shù)據(jù)。

（8）AGC試驗(yàn)

優(yōu)點(diǎn)：第一階段：5套機(jī)組AGC投運(yùn)。第二階段：7套機(jī)組AGC投運(yùn)。

（9）AVC試驗(yàn)

優(yōu)點(diǎn)：第一階段：5套機(jī)組AVC投運(yùn)。第二階段：7套機(jī)組AVC投運(yùn)。

（10）全廠經(jīng)濟(jì)效益

優(yōu)點(diǎn)：停電僅1次，經(jīng)濟(jì)效益不受影響。

2.2 新LCU一次性上線

（1）老監(jiān)控上位機(jī)設(shè)備停產(chǎn)老化

優(yōu)點(diǎn)：直接接入新監(jiān)控系統(tǒng)，老監(jiān)控上位機(jī)退役。

（2）運(yùn)行維護(hù)

優(yōu)點(diǎn)：僅維護(hù)新系統(tǒng)，工作量減半。

（3）全廠監(jiān)控系統(tǒng)改造周期

優(yōu)點(diǎn)：不影響全廠監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造周期。

（4）申請(qǐng)停電次數(shù)

缺點(diǎn)：2次。

（5）安全性

優(yōu)點(diǎn)：停電施工，安全性強(qiáng)。

（6）遠(yuǎn)方集控監(jiān)控

優(yōu)點(diǎn)：僅監(jiān)控新系統(tǒng)，運(yùn)維工作量減半。

（7）遠(yuǎn)方調(diào)度監(jiān)控

優(yōu)點(diǎn)：完整上送老廠數(shù)據(jù)。

（8）AGC試驗(yàn)

優(yōu)點(diǎn)：第一階段：5套機(jī)組AGC投運(yùn)。第二階段：7套機(jī)組AGC投運(yùn)。

（9）AVC試驗(yàn)

優(yōu)點(diǎn)：第一階段：5套機(jī)組AVC投運(yùn)。第二階段：7套機(jī)組AVC投運(yùn)。

（10）全廠經(jīng)濟(jì)效益

缺點(diǎn)：停電2次，經(jīng)濟(jì)效益受影響。

2.3 與擴(kuò)機(jī)工程同步接入

（1）老監(jiān)控上位機(jī)設(shè)備停產(chǎn)老化

缺點(diǎn)：擴(kuò)機(jī)工程2023年底接入，老監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備恐怕無(wú)法支撐。

（2）運(yùn)行維護(hù)

缺點(diǎn)：新老監(jiān)控系統(tǒng)并存，運(yùn)行維護(hù)工作量大。

（3）全廠監(jiān)控系統(tǒng)改造周期

缺點(diǎn)：延長(zhǎng)了全長(zhǎng)監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造周期。

（4）申請(qǐng)停電次數(shù)

優(yōu)點(diǎn)：僅1次。

（5）安全性

優(yōu)點(diǎn)：停電施工，安全性強(qiáng)。

（6）遠(yuǎn)方集控監(jiān)控

缺點(diǎn)：新老監(jiān)控系統(tǒng)，增加運(yùn)行維護(hù)工作量。

（7）遠(yuǎn)方調(diào)度監(jiān)控

缺點(diǎn)：老廠上送調(diào)度數(shù)據(jù)不完整。

（8）AGC試驗(yàn)

缺點(diǎn)：全廠高級(jí)應(yīng)用AGC功能無(wú)法投運(yùn)。

（9）AVC試驗(yàn)

缺點(diǎn)：全廠高級(jí)應(yīng)用AVC功能無(wú)法投運(yùn)。

（10）全廠經(jīng)濟(jì)效益

優(yōu)點(diǎn)：停電僅1次，經(jīng)濟(jì)效益不受影響。

3 開(kāi)關(guān)站LCU升級(jí)改造實(shí)現(xiàn)原則

2021年10月，隨著2號(hào)機(jī)組升級(jí)改造完成，五強(qiáng)溪水電廠開(kāi)關(guān)站LCU升級(jí)改造設(shè)計(jì)方案經(jīng)多方會(huì)審，并依據(jù)上述優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比，同時(shí)鑒于擴(kuò)機(jī)工程計(jì)劃2023年底投產(chǎn)的目標(biāo)，開(kāi)關(guān)站LCU升級(jí)改造采用分階段實(shí)施的設(shè)計(jì)方案。第一階段，老開(kāi)關(guān)站LCU在原網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)保持不變的情況下接入iP9000智能一體化平臺(tái)系統(tǒng)，第二階段，根據(jù)五強(qiáng)溪水電廠現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行新開(kāi)關(guān)站LCU的拆裝，第三階段，擴(kuò)機(jī)工程五張線設(shè)備接入。

開(kāi)關(guān)站LCU改造涉及全廠機(jī)組的發(fā)電運(yùn)行，計(jì)劃安排及改造過(guò)程應(yīng)慎之又慎，必須周密部署，嚴(yán)格把關(guān)。老開(kāi)關(guān)站接入施工改造期間，盡可能不影響機(jī)組運(yùn)行，調(diào)試時(shí)間盡可能短，遵循設(shè)備接入時(shí)無(wú)誤操作及無(wú)信號(hào)動(dòng)作，調(diào)試LCU控制權(quán)切至“遠(yuǎn)方”，非調(diào)試LCU控制權(quán)切至“現(xiàn)地”，避免設(shè)備誤動(dòng)。

4 開(kāi)關(guān)站LCU升級(jí)改造實(shí)施步驟

4.1 第一階段-老開(kāi)關(guān)站LCU接入iP9000智能一體化平臺(tái)

（1）老開(kāi)關(guān)站LCU畫面、數(shù)據(jù)庫(kù)、閉鎖庫(kù)

iP9000智能一體化平臺(tái)系統(tǒng)增加老開(kāi)關(guān)站LCU相關(guān)畫面、數(shù)據(jù)庫(kù)、閉鎖庫(kù)。

（2）通信出廠調(diào)試

iP9000智能一體化平臺(tái)系統(tǒng)與老開(kāi)關(guān)站LCU通信出廠調(diào)試。

（3）現(xiàn)場(chǎng)通信離線調(diào)試

廠站層與現(xiàn)地老開(kāi)關(guān)站LCU通信離線調(diào)試。

（4）與集控通信靜態(tài)調(diào)試

iP9000智能一體化平臺(tái)系統(tǒng)與五凌集控靜態(tài)調(diào)試。

（5）現(xiàn)場(chǎng)通信在線調(diào)試

廠站層與現(xiàn)地老開(kāi)關(guān)站LCU通信在線調(diào)試。

（6）與集控通信動(dòng)態(tài)調(diào)試

iP9000智能一體化平臺(tái)系統(tǒng)與五凌集控動(dòng)態(tài)調(diào)試。

（7）與調(diào)度通信靜態(tài)調(diào)試

iP9000智能一體化平臺(tái)系統(tǒng)與湖南省調(diào)與華中網(wǎng)調(diào)靜態(tài)調(diào)試。

（8）與調(diào)度通信動(dòng)態(tài)調(diào)試

iP9000智能一體化平臺(tái)系統(tǒng)與湖南省調(diào)與華中網(wǎng)調(diào)動(dòng)態(tài)調(diào)試。

4.2 第二階段-新開(kāi)關(guān)站LCU接入iP9000智能一體化平臺(tái)

（1）新開(kāi)關(guān)站LCU盤柜

新開(kāi)關(guān)站LCU盤柜加工、配線。

（2）數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象設(shè)計(jì)

新開(kāi)關(guān)站LCU數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象分類設(shè)計(jì)審核。

（3）程序設(shè)計(jì)

新開(kāi)關(guān)站LCU程序設(shè)計(jì)。

（4）新開(kāi)關(guān)站LCU畫面、數(shù)據(jù)庫(kù)、閉鎖庫(kù)

iP9000智能一體化平臺(tái)系統(tǒng)增加新開(kāi)關(guān)站LCU相關(guān)畫面、數(shù)據(jù)庫(kù)、閉鎖庫(kù)。

（5）出廠聯(lián)調(diào)

iP9000智能一體化平臺(tái)系統(tǒng)與新開(kāi)關(guān)站LCU通信出廠調(diào)試。

（6）出廠驗(yàn)收發(fā)貨

iP9000智能一體化平臺(tái)系統(tǒng)與新開(kāi)關(guān)站LCU通信出廠驗(yàn)收及發(fā)貨。.

（7）新盤柜安裝

拆除舊盤柜、安裝新盤柜。

（8）現(xiàn)場(chǎng)通信離線調(diào)試

廠站層與現(xiàn)地新開(kāi)關(guān)站LCU通信離線調(diào)試。

（9）與集控通信靜態(tài)調(diào)試

iP9000智能一體化平臺(tái)系統(tǒng)與五凌集控靜態(tài)調(diào)試。

（10）現(xiàn)場(chǎng)通信在線調(diào)試

廠站層與現(xiàn)地新開(kāi)關(guān)站LCU通信在線調(diào)試。

（11）與集控通信動(dòng)態(tài)調(diào)試

iP9000智能一體化平臺(tái)系統(tǒng)與五凌集控動(dòng)態(tài)調(diào)試。

（12）與調(diào)度通信靜態(tài)調(diào)試

iP9000智能一體化平臺(tái)系統(tǒng)與湖南省調(diào)與華中網(wǎng)調(diào)靜態(tài)調(diào)試。

（13）與調(diào)度通信動(dòng)態(tài)調(diào)試

iP9000智能一體化平臺(tái)系統(tǒng)與湖南省調(diào)與華中網(wǎng)調(diào)動(dòng)態(tài)調(diào)試。

（14）高級(jí)應(yīng)用

全廠高級(jí)應(yīng)用AGC、AVC廠控、調(diào)度開(kāi)環(huán)、閉環(huán)調(diào)試（5套機(jī)組試驗(yàn)）。

4.3 第三階段-擴(kuò)機(jī)工程五張線設(shè)備接入iP9000智能一體化平臺(tái)

（1）數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象設(shè)計(jì)

擴(kuò)機(jī)工程五張線數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象分類設(shè)計(jì)審核。

（2）程序設(shè)計(jì)

新開(kāi)關(guān)站LCU擴(kuò)機(jī)工程五張線程序設(shè)計(jì)。

（3）五張線路

擴(kuò)機(jī)工程五張線設(shè)備接入新開(kāi)關(guān)站LCU。

（4）現(xiàn)場(chǎng)通信離線調(diào)試

廠站層與現(xiàn)地開(kāi)關(guān)站LCU擴(kuò)機(jī)工程五張線設(shè)備通信離線調(diào)試。

（5）與集控通信靜態(tài)調(diào)試

iP9000智能一體化平臺(tái)系統(tǒng)與五凌集控靜態(tài)調(diào)試。

（6）現(xiàn)場(chǎng)通信在線調(diào)試

廠站層與現(xiàn)地開(kāi)關(guān)站LCU擴(kuò)機(jī)工程五張線設(shè)備通信在線調(diào)試。

（7）與集控通信動(dòng)態(tài)調(diào)試

iP9000智能一體化平臺(tái)系統(tǒng)與五凌集控動(dòng)態(tài)調(diào)試。

（8）與調(diào)度通信靜態(tài)調(diào)試

iP9000智能一體化平臺(tái)系統(tǒng)與湖南省調(diào)與華中網(wǎng)調(diào)靜態(tài)調(diào)試。

（9）與調(diào)度通信動(dòng)態(tài)調(diào)試

iP9000智能一體化平臺(tái)系統(tǒng)與湖南省調(diào)與華中網(wǎng)調(diào)動(dòng)態(tài)調(diào)試。

（10）高級(jí)應(yīng)用

全廠高級(jí)應(yīng)用AGC、AVC廠控、調(diào)度開(kāi)環(huán)、閉環(huán)調(diào)試（7套機(jī)組試驗(yàn)）。

5 結(jié)語(yǔ)

五強(qiáng)溪水電廠開(kāi)關(guān)站LCU根據(jù)以上設(shè)計(jì)方案、實(shí)現(xiàn)原則和實(shí)施步驟，已順利完成開(kāi)關(guān)站LCU升級(jí)改造的第一階段工作，即老開(kāi)關(guān)站LCU（H9000 V3.0系統(tǒng)）直接接入iP9000智能一體化平臺(tái)。第二階段新開(kāi)關(guān)站LCU接入iP9000智能一體化平臺(tái)工作正在實(shí)施。2023年年底即開(kāi)展第三階段擴(kuò)機(jī)工程五張線設(shè)備接入iP9000智能一體化平臺(tái)。經(jīng)過(guò)將近一年的驗(yàn)證，五強(qiáng)溪開(kāi)關(guān)站LCU升級(jí)改造分段實(shí)施方案行之有效，特別是電廠運(yùn)行維護(hù)人員不再同時(shí)監(jiān)控維護(hù)兩套系統(tǒng)，不僅減少了人力物力，也為電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供強(qiáng)有力的保障，降低了經(jīng)濟(jì)與社會(huì)成本。五強(qiáng)溪水電廠開(kāi)關(guān)站LCU升級(jí)改造設(shè)計(jì)方案的成功實(shí)現(xiàn)，為未來(lái)其它電站開(kāi)關(guān)站的升級(jí)改造提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)與借鑒。