黑水河集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)文信息優(yōu)化與應(yīng)用

王 偉， 曹 倫

(阿壩水電開發(fā)有限公司，四川 黑水 624000)

1 概 述

黑水河集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用南瑞NC2000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，主要承載黑水河流域柳坪水電站、雅都水電站和毛爾蓋水電站三個(gè)梯級(jí)水電站主要電氣設(shè)備及水庫閘門的監(jiān)視和監(jiān)控功能，以及接收四川省電力調(diào)控中心的遙調(diào)和遙控命令。主要任務(wù)有：根據(jù)水情信息和電廠的實(shí)際工況，按照安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的準(zhǔn)則申請(qǐng)調(diào)令；根據(jù)調(diào)令或者防洪度汛等工作需要進(jìn)行機(jī)組負(fù)荷調(diào)節(jié)、開停機(jī)操作和閘門操作。運(yùn)行人員需要實(shí)時(shí)關(guān)注簡報(bào)信息和語音報(bào)文掌握現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)變化，為了便于運(yùn)行人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)突發(fā)告警或異常事件，提高工作效率和減輕工作強(qiáng)度，以集約優(yōu)化和“智能”優(yōu)化的方式開展集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)文信息優(yōu)化與應(yīng)用具有重要的意義。

2 報(bào)文信息基本情況

2.1 集控中心報(bào)文信息以簡報(bào)窗口和語音報(bào)文的方式展現(xiàn)

(1)越復(fù)限信號(hào)。將重要模擬量信號(hào)(含溫度量信號(hào))設(shè)置上、下限定值用以預(yù)警、報(bào)警，如水庫水位上限、下導(dǎo)瓦溫高等。

(2)狀變一覽表。主要指反饋設(shè)備狀態(tài)變化的開關(guān)量信號(hào)(含虛點(diǎn))，如蝶閥主閥開到位信號(hào)、機(jī)組有功調(diào)節(jié)退出信號(hào)等。

(3)故障信號(hào)。主要指反饋設(shè)備發(fā)生故障的開關(guān)量信號(hào)(含虛點(diǎn))，如勵(lì)磁柜調(diào)節(jié)器故障，SJ30串口通訊故障等。

(4)事故信號(hào)。主要指反饋設(shè)備發(fā)生事故時(shí)的開關(guān)量信號(hào)，如電氣事故、機(jī)械事故等。

(5)操作一覽表。主要用于顯示、記錄和審計(jì)操作人員的操作行為，如機(jī)組開機(jī)命令下達(dá)成功、水庫閘門提升操作等。

(6)流程信息。主要指機(jī)組在開停機(jī)過程中流程狀態(tài)的信息反饋。

在實(shí)際運(yùn)行過程中，運(yùn)行人員以監(jiān)視運(yùn)行圖和調(diào)節(jié)負(fù)荷為主。然而運(yùn)行圖反應(yīng)的信息量有限，除定期巡屏巡檢外，主要還是通過簡報(bào)窗口和語音報(bào)文來掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障信號(hào)、事故預(yù)警信號(hào)。但是簡報(bào)窗口展示的報(bào)文信息量大、種類繁多，有時(shí)還面臨窗口刷屏的現(xiàn)象：如一次調(diào)頻持續(xù)動(dòng)作、復(fù)歸導(dǎo)致刷屏；三站機(jī)組在一個(gè)調(diào)令下同時(shí)開停機(jī)過程中出現(xiàn)流程刷屏；傳感器通道故障造成刷屏；模擬量越復(fù)限某個(gè)定值導(dǎo)致刷屏等。一旦出現(xiàn)報(bào)文刷屏后，語音告警將失去作用，因?yàn)檎Z音是按照時(shí)間順序進(jìn)行的讀報(bào)，且報(bào)文讀報(bào)需要一定的時(shí)間，因此語音報(bào)文嚴(yán)重滯后窗口報(bào)文，不利于運(yùn)行人員及時(shí)監(jiān)聽報(bào)文。而刷屏現(xiàn)象的出現(xiàn)，容易使運(yùn)行人員無法快速、準(zhǔn)確地掌握三站的設(shè)備運(yùn)行狀況。因?yàn)閳?bào)文刷屏易造成運(yùn)行人員監(jiān)視強(qiáng)度成倍增加，形成視覺疲勞；也會(huì)使語音報(bào)文頻繁讀報(bào)，造成聽覺疲勞。如果此時(shí)出現(xiàn)了別的重要告警信號(hào)，很容易被遺漏，延誤處理造成事故[1]。

2.2 系統(tǒng)自帶的報(bào)文信息優(yōu)化功能

(1)將各類報(bào)文進(jìn)行分類和分級(jí)，把相對(duì)次要的報(bào)文進(jìn)行過濾。此方法的局限性在于報(bào)文的篩選過程需要權(quán)衡的因素比較多，并且即使過濾一部分報(bào)文信息，流域三站的總報(bào)文信息量仍然很大。

(2)通過顏色區(qū)分一般報(bào)警信息和事故報(bào)警等各類報(bào)文信息，并增加閃爍功能，可有效排除大量的一般提示信息，確保運(yùn)行人員對(duì)重要告警信號(hào)不發(fā)生疏漏。但是在某個(gè)特定的情況下，如報(bào)文刷屏且運(yùn)行人員正在專注調(diào)整負(fù)荷的時(shí)候，帶顏色的報(bào)文信息一閃而過，也容易造成疏忽。

(3)通過信號(hào)分欄歸類報(bào)文信息，可以快速查找相應(yīng)報(bào)文，如在“當(dāng)前”信息一欄表下可以直接查看當(dāng)前信號(hào)保持或未復(fù)歸的故障信息。但是運(yùn)行人員為了了解全站的設(shè)備狀態(tài)，一般監(jiān)視的是“全部”信息一覽表。

(4)對(duì)于某些刷屏信號(hào)，可以通過人工過濾的手段，屏蔽該報(bào)文。但是該方法只能屏蔽窗口報(bào)文，不能屏蔽語音報(bào)文；且假如電網(wǎng)頻率震蕩期間，機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作、復(fù)歸頻繁動(dòng)作，為了判斷調(diào)速器是否正確響應(yīng)一次調(diào)頻動(dòng)作狀態(tài)，有些電廠要求不能人工過濾該信號(hào)。

以上優(yōu)化措施滿足了運(yùn)行人員的絕大多數(shù)需求，但是對(duì)于集控中心而言，還有需要改進(jìn)的地方。通過研究發(fā)現(xiàn)，電氣事故告警和機(jī)械事故告警最容易被發(fā)現(xiàn)，因?yàn)闀?huì)伴隨著大量的報(bào)文，但發(fā)現(xiàn)時(shí)已“為時(shí)已晚”，因?yàn)闄C(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)或主設(shè)備跳閘將直接影響電廠的安全可靠性指標(biāo)管理[2]。

3 報(bào)文信息改進(jìn)與優(yōu)化措施

針對(duì)以上情況，分別提出以集約的方式進(jìn)行信號(hào)預(yù)警和根據(jù)實(shí)際工況嘗試“智能”報(bào)文兩種解決思路。

3.1 以集約的方式進(jìn)行信號(hào)預(yù)警

將電廠機(jī)組、廠用變和主變等各類跳閘預(yù)警信號(hào)通過“與”“或”等邏輯關(guān)系集成一個(gè)或幾個(gè)虛擬點(diǎn)，以非常簡約明了的方式顯示在運(yùn)行監(jiān)視主圖上，其具體方法如下。

將機(jī)組推力及導(dǎo)軸承冷卻水中斷信號(hào)、推力及導(dǎo)軸承瓦溫高報(bào)信號(hào)、事故油壓低報(bào)信號(hào)、空冷熱風(fēng)高報(bào)信號(hào)、勵(lì)磁變溫度高報(bào)信號(hào)(以上均為機(jī)組跳閘預(yù)警信號(hào))等26個(gè)信號(hào)在對(duì)象腳本編輯器里通過邏輯“或”的關(guān)系集成一個(gè)虛擬點(diǎn)，并將該點(diǎn)做在運(yùn)行監(jiān)視圖上，命名“重要信號(hào)報(bào)警總點(diǎn)”。正常狀態(tài)以綠色的“正?！憋@示，當(dāng)26個(gè)信號(hào)中的任意一個(gè)或者多個(gè)信號(hào)動(dòng)作時(shí)，則顯示紅色的“動(dòng)作”，并且點(diǎn)擊該信號(hào)按鈕，將會(huì)進(jìn)入一個(gè)直觀的信號(hào)反饋歸類畫面[3]。

通過整合后，對(duì)于事故停機(jī)或事故跳閘這類非常重要的事故預(yù)警信號(hào)，運(yùn)行人員不必?fù)?dān)心報(bào)文刷屏看不到，語音信號(hào)滯后聽不到，而是能夠直觀地在運(yùn)行監(jiān)視圖上發(fā)現(xiàn)預(yù)警信號(hào)，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了發(fā)現(xiàn)這類信號(hào)的概率，提升了集控中心對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的安全管控。并且僅通過機(jī)組、廠變和主變事故預(yù)警信號(hào)這一項(xiàng)整合，三個(gè)站理論上可以減少黑水河集控中心窗口報(bào)文200多條，語音報(bào)警200多條。

3.2 根據(jù)實(shí)際工況嘗試“智能”報(bào)文

集控中心報(bào)文信息中，輔助控制系統(tǒng)報(bào)文也占了很大一個(gè)比重，由于其報(bào)文信息相對(duì)沒那么重要，且具有一定的共性即電機(jī)啟停控制，因此可以將電廠以電機(jī)啟停等為代表的一類輔助控制系統(tǒng)，借助其PLC本身具有的可編程優(yōu)勢(shì)，通過一定的語言邏輯，達(dá)到“智能”報(bào)文的效果，這樣既保留了設(shè)備的上送信息總量，又減少了集控中心報(bào)文刷新的頻率。如以雅都電站調(diào)速器油壓控制系統(tǒng)啟泵流程為例：壓力低時(shí)，油泵空載啟動(dòng)，延時(shí)幾秒后加載閥動(dòng)作，達(dá)到停泵壓力后自動(dòng)停止，一般這個(gè)過程不到1分鐘，涉及4個(gè)狀變信息報(bào)文。因此可以在輔機(jī)PLC程序中用ST語言或者梯形圖方式實(shí)現(xiàn)以下邏輯。

(1)如果壓力降低達(dá)到啟泵值時(shí)，然后在10秒內(nèi)油泵啟動(dòng)反饋信號(hào)“與”加載閥開出繼電器動(dòng)作信號(hào)邏輯為“1”，則認(rèn)為調(diào)速器油壓裝置油泵電機(jī)因低壓正常啟動(dòng)并正確的執(zhí)行流程和完成閉環(huán)反饋，該過程不報(bào)任何報(bào)文。

(2)若10秒內(nèi)油泵啟動(dòng)反饋信號(hào)“或”加載閥開出繼電器動(dòng)作信號(hào)不滿足，則報(bào)相應(yīng)的報(bào)文。

(3)同時(shí)加載閥在開出繼電器動(dòng)作信號(hào)時(shí)開始計(jì)時(shí)，若1分鐘后油泵沒有反饋停止信號(hào)，則報(bào)超時(shí)故障。這時(shí)運(yùn)行人員就要立即派人檢查和做好應(yīng)急措施，因?yàn)榭赡苁羌虞d閥實(shí)際未動(dòng)作造成的，容易引起事故低油壓的風(fēng)險(xiǎn)；也有可能是停泵回路出現(xiàn)問題，造成油罐安全閥動(dòng)作的風(fēng)險(xiǎn)[4]。

4 運(yùn)用效果

4.1 提升設(shè)備運(yùn)行安全可靠性

經(jīng)過報(bào)文信息優(yōu)化特別是事故預(yù)警信號(hào)優(yōu)化后，運(yùn)行人員通過運(yùn)行主接線圖上一個(gè)“點(diǎn)”的顏色變化便能及時(shí)有效的發(fā)現(xiàn)機(jī)組、廠變和主變的事故預(yù)警信號(hào)，并做出正確的判斷和處置。例如因忽視了某些信號(hào)導(dǎo)致集控上位機(jī)報(bào)簡報(bào)窗口報(bào)“柳坪電站3F機(jī)組重要信號(hào)報(bào)警總點(diǎn)動(dòng)作”，同時(shí)該按鈕指示由綠色變成紅色，引起了運(yùn)行人員的高度重視，通過點(diǎn)擊該按鈕進(jìn)入重要信號(hào)監(jiān)視畫面，發(fā)現(xiàn)柳坪3F機(jī)組調(diào)速器油壓裝置低油壓信號(hào)指示燈點(diǎn)亮，通過現(xiàn)場(chǎng)快速處置，有效避免了機(jī)組因事故低油壓造成“非停”和滿負(fù)荷甩負(fù)荷。強(qiáng)化了集控中心對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程管控，提升了設(shè)備運(yùn)行安全可靠性[5]。

4.2 減輕運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度

一般集控中心運(yùn)行值班員人數(shù)配置相對(duì)較少，工作相對(duì)繁重，若遇到刷屏現(xiàn)象，不僅要面對(duì)報(bào)文、語音產(chǎn)生的視覺、聽覺疲勞，還要承受巨大的心理壓力，生怕錯(cuò)過諸如事故預(yù)警一類的信號(hào)。而以集約的方式進(jìn)行信號(hào)預(yù)警優(yōu)化后，他們就可以從容有效地發(fā)現(xiàn)和處置即將發(fā)生的事故，不必再擔(dān)心因監(jiān)盤不力而受到考核。切實(shí)減輕了運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度，優(yōu)化了人力資源配置。

4.3 促進(jìn)了管理提升

由于集控中心遠(yuǎn)程控制三個(gè)站點(diǎn)，管轄信息量較大，盡管報(bào)文越多越有助于運(yùn)行人員了解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)，然而各類繁雜的信號(hào)容易影響運(yùn)行人員查看事故信息，反而降低了集控系統(tǒng)報(bào)文信息的利用率。通過以集約的方式進(jìn)行信號(hào)預(yù)警和輔助控制系統(tǒng)的“智能”報(bào)文，減少了各類報(bào)文數(shù)量而不影響對(duì)設(shè)備狀態(tài)管理，有效促進(jìn)了管理提升。

5 結(jié) 語

黑水河集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)文信息優(yōu)化完全依靠廠站內(nèi)部的運(yùn)維專業(yè)管理人員，充分依托現(xiàn)有的系統(tǒng)和設(shè)備，借助“智能”報(bào)文概念，由淺入深、以點(diǎn)及面的進(jìn)行創(chuàng)新嘗試。從結(jié)果上看提升了設(shè)備運(yùn)行安全可靠性、減輕運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度；從過程上看促進(jìn)了公司內(nèi)部運(yùn)維團(tuán)隊(duì)專業(yè)建設(shè)與提升；從潛力上看具有不斷延伸和發(fā)散的空間；從經(jīng)濟(jì)上看依托現(xiàn)有的系統(tǒng)和設(shè)備節(jié)省了大量的技改費(fèi)用。因此有利于在站點(diǎn)相對(duì)比較少、規(guī)模相對(duì)比較小的流域公司集控中心進(jìn)行推廣和應(yīng)用。