1國網(wǎng)南京自動化研究院 江蘇南京210003 2三星水電站 四川遂寧）
摘 要：水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)歷經(jīng)多年運行，通常都需要升級換代。然而，由于系統(tǒng)龐大且復雜，改造周期較長將影響電站運行。本文介紹了以國產自主研發(fā)的最新計算機監(jiān)控系統(tǒng)為基礎，結合電站實際的快速化改造方案，為類似工程的展開提供了參考。
關鍵詞：國產監(jiān)控系統(tǒng)，快速化改造
0. 概 述
四川明星電力股份有限公司三星水電站，位于遂寧市船山區(qū)三新鄉(xiāng)的涪江干流青石壩河段上，系涪江干流梯級開發(fā)的第十七級，以改善城市生態(tài)環(huán)境、航運及防洪為主，兼顧發(fā)電。電站裝機3臺，在2000年使用計算機監(jiān)控系統(tǒng)，運行已超過10年，全廠自動化程度不高，已不能滿足現(xiàn)代水電站“無人值班、少人值守”的需求，改造勢在必行。
由于種種原因，新監(jiān)控及輔機設備到廠的時間已接近當年的汛期，為了減少對電站發(fā)電任務的影響，設備廠家與電站安裝單位根據(jù)上級調度計劃，結合現(xiàn)場實際條件，制定了詳細的快速化改造方案，用時1個多月，分階段完成主體工程的改造任務，保證了其經(jīng)濟和社會效應。
1. 改造方案
改造前的三星電站采用南瑞公司早期的NariAccess監(jiān)控系統(tǒng)，上位機操作員站為兩臺德國LS-43工控機，一臺HP機為工程師站，一臺HP機為通信處理機，采用光纖以太網(wǎng)與現(xiàn)地LCU工作站通訊。現(xiàn)地LCU由3套機組LCU、1套公用LCU和1套閘門LCU組成，采用工控機和GE 9030 PLC聯(lián)合控制方式。此系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲結構為單星型，系統(tǒng)可靠性相對較弱；且系統(tǒng)主機和PLC由于運行已超過10年，陳舊老化，間歇性故障和死機現(xiàn)象時有發(fā)生。另外，輔機設備幾無自動化設備，完全依靠人工控制。改造前的系統(tǒng)結構如下圖所示。
南瑞公司根據(jù)現(xiàn)場調研的情況，結合多年從事水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)改造工程的經(jīng)驗，對三星電站監(jiān)控及輔機系統(tǒng)升級改造提出如下實施方案：此次監(jiān)控及輔機系統(tǒng)設備改造為完全改造，即將上位機系統(tǒng)改造為NC2000系統(tǒng)，系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲結構升級為雙星型；監(jiān)控現(xiàn)地 LCU改造后采用NARI MB80 PLC，輔機現(xiàn)地 LCU改造后采用NARI MB40 PLC，輔機系統(tǒng)采用美國CLAKE系列元件作為采集和控制源，既能根據(jù)現(xiàn)場信號自動控制，也能通過MODBUS通信方式與監(jiān)控系統(tǒng)通信并接受監(jiān)控系統(tǒng)控制。改造后的系統(tǒng)結構圖下圖所示。
2. 改造步驟
監(jiān)控系統(tǒng)改造的過渡階段采用新、老系統(tǒng)并存的運行方式，即首先將新上位機系統(tǒng)形成，改造后的LCU系統(tǒng)依次接入新系統(tǒng)運行，未改造的LCU系統(tǒng)仍在老上位機系統(tǒng)運行。
由于時間已近汛期，電站日常有1～2臺機組處于發(fā)電狀態(tài)，改造時間緊迫。工程人員到達現(xiàn)場后，根據(jù)實際情況，與業(yè)主及安裝單位制定了詳細的施工計劃。
●第一階段：以HP系列服務器和工作站及赫茲曼三層工業(yè)交換機為硬件平臺，NC2000監(jiān)控軟件為軟件平臺構建的上位機系統(tǒng)的形成；公用開關站LCU改造等。用時7天，主要工作包含計算機通電、組網(wǎng)、組態(tài)，GPS對時配置，配電柜安裝（含UPS），公用開關站電源信號線敷設，通電調試及功能測試等。
●第二階段：3臺機組LCU改造。用時15天，根據(jù)調度及檢修計劃安排，先后完成2#機組，1#機組，3#機組的電源信號線敷設，通電調試及功能測試等，實現(xiàn)新監(jiān)控系統(tǒng)與調度的通信功能。
●第三階段：閘首LCU與輔機及自動化元件設備改造。用時15天，完成閘首LCU、各輔機設備的電源信號線敷設，通電調試及功能測試，完成自動化元件的升級更換。
●第四階段：全系統(tǒng)的功能測試及完善。用時7天，完善全系統(tǒng)的功能并最終進入改造后的試運行。
改造期間許多工作處于并行交叉展開，在各LCU接入新上位機系統(tǒng)的調試過程中完善上位機系統(tǒng)的組態(tài)功能；當機組LCU調試時，輔機LCU的調試并行開展；當一套機組及輔機LCU線纜敷設完成并進入程序調試階段時，可以開始下一套機組及輔機LCU的前期工作。
3. 系統(tǒng)對比
通過將改造后的監(jiān)控系統(tǒng)與原有的監(jiān)控系統(tǒng)比較，前者的優(yōu)勢可以歸納出如下幾個方面：
（1）新監(jiān)控系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性得到顯著提升?；赨nix、Linux、Windows的跨平臺軟件NC2000上位機系統(tǒng)結合南瑞公司最新款的MB80PLC及MB40PLC，在數(shù)據(jù)采集、分析、處理及控制等方面更加快捷高效。監(jiān)控系統(tǒng)中的主機兼數(shù)據(jù)庫服務器、調度服務器等都安裝于服務器機柜中，通過一體化切換裝置自由切換操作，即可以將噪音相對較高的服務器置于少人的機房中，又憑借服務器的高性能提高了全站系統(tǒng)的可靠性。智能化的中文編程軟件也易于電站維護人員做功能修改。徹底解決原系統(tǒng)故障率高且維護工作復雜繁瑣的問題。
（2）新監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信能力得到加強。GPS和北斗雙配置的冗余結構使得全系統(tǒng)的對時功能進一步提升。改造后的監(jiān)控系統(tǒng)采用工業(yè)級的赫茲曼交換機及現(xiàn)地光電模塊配合使用，光纖通信及雙星型網(wǎng)絡構架形成通信冗余，大幅提高數(shù)據(jù)交換能力并有效消除強電磁信號對數(shù)據(jù)采集與處理質量的影響。
（3）監(jiān)控系統(tǒng)的廠內通信可擴展性得到提升。采用分層分布式結構的LCU提供了多個現(xiàn)地通信串口，方便與外部智能通信設備的連接，解決了老系統(tǒng)串口不足的問題。同時，上位機系統(tǒng)由于不在需要和大量的外部設備通信，降低了系統(tǒng)的負荷率，提高了系統(tǒng)效率。
（3）電廠與上級調度系統(tǒng)之間的通信可靠性增加。由于改造后的上位機監(jiān)控系統(tǒng)采用兩臺通信機并列運行方式，當一臺機出現(xiàn)故障時，可以無擾動切換到另一臺機器，提高了通信的可靠性和穩(wěn)定性，電廠的社會效益和經(jīng)濟效益進一步提升。
4. 結 語
三星水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)改造完成并投入運行后，提高了廠內機組的發(fā)電效率，廠內外數(shù)據(jù)的通信能力得到進一步加強，設備工作良好，為全站設備的正常運行提供了強有力的保障。為該站后期快速接入集控系統(tǒng)做好了軟硬件準備，同時為其它水電站工程的建設提供參考。
參考文獻
方輝欽.現(xiàn)代水電廠計算機監(jiān)控技術與試驗.中國電力出版社.2004.3
白瑩 李一寧 鄧小剛。白水河梯級水電站監(jiān)控系統(tǒng)改造的實現(xiàn)。中國水力發(fā)電工程學會信息化專委會2009年學術交流會論文集。2009
周克良，楊杰，焦海寧．基于現(xiàn)場總線的水電站監(jiān)控系統(tǒng)設計．中國期刊網(wǎng)：優(yōu)秀博碩士論文，2004 .
陳小松 唐學創(chuàng) 丁曉華 姚維達。廣西百龍灘水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)改造。水電站機電技術，2008
作者簡介
童颙：1980.男，碩士，主要從事水利水電自動化研究。E-mail:tongyong@sgepri.sgcc.com.cn
貝加萊（B&R）是一家自動化技術領域的全球性領導廠商，總部位于奧地利Eggelsberg，于1979年由Erwin Bernecker先生和Josef Rainer先生共同創(chuàng)建。經(jīng)過30多年的發(fā)展，今天，B&R已經(jīng)在全球68個國家擁有162個分支機構。
貝加萊工業(yè)自動化(上海)有限公司是貝加萊全資子公司，于1996年在上海成立，在過去的十幾年里，貝加萊一直為中國機械制造業(yè)和流程工業(yè)領域提供深嵌行業(yè)經(jīng)驗及關鍵技術的自動化方案。
在機械制造業(yè)，貝加萊為本土OEM廠商提供了行業(yè)應用集成、技術支持和培訓服務，贏得了業(yè)界廣泛信任和業(yè)務的持續(xù)高速增長，在塑料、紡織、印刷、包裝、電子半導體、風力發(fā)電及太陽能等領域提供了包含行業(yè)軟件集成的整體解決方案，在縮短“Time to Market”、降低成本、提升整機性能與競爭力方面為眾多戰(zhàn)略合作伙伴做出了卓越貢獻。同時，在自動化方案研發(fā)理念、系統(tǒng)架構及服務理念方面貝加萊也贏得了業(yè)界的廣泛認同。
在過程控制領域，貝加萊以靈活的架構設計、開放的系統(tǒng)平臺、良好的通信連接性、組態(tài)的方便性、便于維護和系統(tǒng)高可靠性等優(yōu)勢同樣在交通、能源與電力、石油與天然氣、水處理等眾多領域贏得了信任，為管控一體化、能源優(yōu)化、綜合管理提供了高效的系統(tǒng)軟硬件平臺。
“深耕行業(yè)，加強軟件標準化與集成”，這是貝加萊在中國發(fā)展的源動力，也是贏得信任的重要因素，為客戶提供完美的自動化方案，并成為互贏的合作伙伴是貝加萊團隊信奉的理念，也是對“Perfection In Automation”這一理念的精確闡述。
粵公網(wǎng)安備 44030402000946號
返回首頁 
網(wǎng)站客服