西津电厂计算机监控系统优化改造

蒋 亮

（大唐水电科学技术研究院有限公司，广西 南宁 530022）

0 引言

西津水电站位于广西横州市郁江干流的中游河段上，是我国第一座低水头河床径流式水电站。电站原设计安装有4台轴流转桨式水轮发电机组，总装机容量244.7 MW，其中4台机组单机容量分别为：65 MW、57.2 MW、62.5 MW、60 MW。

1 西津电厂计算机监控系统

西津电厂计算机监控系统于1998年12月投入运行，至今已运行22年。采用北京中水科水电科技开发有限公司开发的H9000计算机监控系统。监控系统采用两层分层分布式结构[1]，厂站层于2007年进行上位机系统升级，由原来的V1.0系统升级到V4.0系统，操作平台由UNIX改为Windows，网络改为以太网通信方式，单网结构。2011年再次进行升级，增加了数据采集服务器、调度通信服务器、报表服务器。

监控系统上位机组成：操作员站2台、培训员站1台、工程师站1台、RTU后台站1台、数据采集服务器2台、WEB服务器1台、报表服务器1台、厂内通信服务器1台、调度通信站2台。其中调度通信站负责与广西中调通信，厂内通信机负责与水情系统、五防系统、远动RTU通信。

下位机组成：4套机组LCU控制柜、1套开关站LCU控制柜、1套公用LCU控制柜，监控系统LCU单元为GE9070系列模块。采用单星型单网网络组态。

自监控系统投运以来，随着运行时间逐步加长，监控系统存在通信中断、系统死机等缺陷，特别是近几年来，系统缺陷逐渐增多、故障率升高、AGC/AVC功能不完善、PLC无法采购备品，已经影响到西津电厂发电设备的安全、稳定、经济运行，随着西津电厂无人值班需求的推进及中国大唐桂冠集控相关需求，因此有必要对现有监控系统进行全面升级改造。

2 西津电厂计算机监控系统改造原则及总体结构

为确保监控系统技改达到技术成熟、运行可靠、性能优良、功能完备、减少对进口设备依赖的目的，参考国内外同类型改造经验，并结合西津电厂实际情况，确定了以下改造原则：

（1）根据大唐集团无人值班[2]相关技术要求，对西津电厂监控系统厂站层配置：2台调度通信服务器、2台历史数据服务器、2台数据采集服务器、2台操作员站、1台工程师站、1台厂内通信服务器、2台培训工作站，2台集控通信服务器，网络采用双星型千兆以太网。

（2）根据大唐集团无人值班评价相关需求并结合西津电厂实际情况，对西津电厂监控系统现地层配置：4台机组现地LCU、开关站及公用LCU均采用双CPU双网络；4台机组水轮机辅助控制PLC采用单PLC双网络。

（3）根据减少对进口设备依赖的要求，对西津电厂监控系统上位机系统（含服务器、交换机、操作系统、数据库、应用软件等）、下位机系统（含PLC软硬件）开展自主可控改造。

（4）由于当前西津电厂监控系统AGC/AVC可靠性不高，且由于西津电厂特殊的接线方式导致AGC/AVC存在多种运行方式，需要结合技改进行解决。

（5）由于西津电厂特殊的接线方式导致西津电厂存在部分外送线路110 kV（小网线路）开关跳闸后无法与220 kV（大网线路）进行同期合闸问题，也需要结合此次技改一并解决。

（6）电站现有服务器安装相应软件使管理信息大区服务器具备WEB和APP功能。

根据以上改造原则，网络系统结构见图1。

图1 西津电厂计算机监控系统网络结构图

3 监控系统优化改造要点

（1）单星型网改为双星型网，主交换机由百兆升级为千兆。旧系统下位机为单PLC单星型网络结构，主站交换机和其他LCU交换机均为封闭网络的节点，当有1个LCU处于停电检修或者交换机异常状态时，单星型网处于断开状态，主站层设备不能监控其他正常LCU。改为双星型结构后，单个LCU的PLC停电或者异常离线时，不影响其本身及其他LCU 信号上送。

（2）旧系统上位机系统在2007年改造后通过主站交换机拓展的方式实现上位机冗余配置，通过改造为新系统后可真正实现物理链路硬件冗余配置，使设备可靠性更高；因该项目为水电站计算机监控系统改造重点关注项目，其相关软硬件实际性能及设备技术参数指标需待改造完成后进行实测确定；受机组检修工期安排影响，本项目初步规划在2021年末改造完上位机部分，下位机LCU部分将持续到2022年底，其改造过程中将不可避免存在两套上位机系统并列运行及各LCU如何在两套上位机系统中接入、送电网调度及桂冠集控的问题，需要进行具体方案的细化。

（3）大型或重要的中型电厂，数据服务器主要负责主控制层实时数据采集和处理，运行及管理电站的高级应用功能，自动发电控制(AGC)，自动电压控制(AVC)等。西津电厂因其特殊的接线方式（见图2：西津电厂电气主接线图）导致电厂正常运行时110 kV母线（1M和2M）联络开关100DL及220 kV母线（1M和2M）联络开关200DL处于断开状态，由于110 kV旁路母线未投入运行，此时西津电厂相当于变成两个电厂（1、3号机组与2、4号机组），而当电网需要将100DL和200DL开关合环时，西津电厂又变为一个电厂，故不同的运行方式下对AGC和AVC相关要求均不一样，需要有不同的策略控制。

图2 西津电厂电气主接线图

（4）水电站监控系统开关站线路开关同期一般采用两种方式同期：①开关两侧（机组侧和线路侧）一端有压一端无压，此时选用开关站同期装置无压合闸功能；②开关两侧均有压并属于同一个区域电网内，此时若因故导致线路开关跳开后同期装置根据开关两侧电压、频率幅值及相位判断符合同期条件时进行合闸，此时同期装置属于等待同期状态。西津电厂因其出线接线较为复杂，正常运行时由于100DL、200DL开关断开导致将4台机组分成相当于两个电厂，而1号机组主变和2号机组主变又分别将220 kV（大网）与110 kV（小网）电网连接，此种运行方式导致线路开关跳闸后无法满足线路同期条件致同期合闸失败，需要对开关站线路开关同期采用机组型同期装置以调节电压和频率，以满足机组在大小网间运行线路开关跳闸后重新同期合闸的需求。

（5）为了满足后期电厂运行实际需求，结合当前计算机监控系统改造，考虑将生产区（Ⅰ区、Ⅱ区）数据导出至管理信息大区（Ⅲ区）服务器后开展相关应用，如WEB转发、手机APP定制等，远期可预留开展相关智慧电厂如设备运行状态评估分析、智能检修等相关应用。

4 结语

新系统参考当前主流水电厂自主可控计算机监控系统设备配置情况，相对旧系统进行了硬件性能升级，修改了主干网络配置，对照当前国家和行业标准补充了必要的辅助设备系统，对过去10多年来运行维护中产生的如AGC/AVC分段运行、开关站线路开关跳闸后大小网间同期并网等问题进行了探讨并提出了初步的解决方案，可供相关类型水电厂借鉴参考，提高系统可靠性和自动化水平。