滩坑水电站计算机监控系统改造方案研究

项俊猛，缪 奇

(浙江浙能北海水力发电有限公司，浙江 杭州 310009)

1 概 述

滩坑水电站位于浙江省丽水市，总装机容量为604 MW，由3台200 MW机组及1台4 MW生态机组组成，是浙江电网中1座重要的调峰调频电站，对区域电网稳定起到关键作用。改造前计算机监控系统为上海GE新华控制工程有限公司XDPS400系统，于2008年正式投运，包括上位机系统和8套现地控制单元(LCU)，并实现AVC、AGC功能。设备经10多年运行，部分备品备件已停产，设备故障逐渐增多，功能也不满足应用发展要求。上位机采用Windows XP操作系统，系统补丁及病毒库难以更新，已无法满足国家发改委〔2014〕14号令《电力监控系统安全防护规定》的要求。

本次改造将对滩坑水电站计算机监控系统进行整体改造，包含上位机系统、网络通讯系统及现地LCU控制单元。改造涉及内容较多、难度大、周期长，新、老控制系统需同时运行，主要设备需分批、分时改造并接入新系统。此次改造中应保证监控系统的正常稳定运行，保证AGC、AVC等重要功能正确运行，确保过渡过程中新、老计算机监控系统安全、平稳过渡成为关键。

2 改造方案

2.1 改造后监控系统总体结构

改造后监控系统采用北京中水科水电科技开发有限公司H9000全分布式一体化控制系统。电站上位机与现地控制单元之间采用星型冗余光纤工业以太网方式进行通信。上位机及LCU硬件设备均采用国内主流配置，系统严格按照电力监控系统安全防护的要求配置网络安全设备及防护策略。电站上位机通过2台远动装置与浙江省调进行信息交互，接收调度AVC、AGC指令；通过2台集控通信服务器与杭州集控中心进行通信，上送监视数据并接收集控控制指令。

2.2 计算机监控系统改造方案

2.2.1 上位机改造方案

上位机改造包含2台远动装置、2台历史数据服务器、2台集控通信服务器、2台AVC/AGC服务器、2台操作员工作站、1台工程师工作站、1台厂内通信服务器、1台生产实时通信服务器等设备，所选设备均采用行业主流设备，性能优越。上位机控制软件采用基于Unix/Linux安全操作系统的H9000监控软件，远动装置采用模块化、无硬盘及无风扇结构工业级专用PSX—610G控制机，满足调度及网络安全的要求。

2.2.2 网络结构改造方案

老系统网络结构采用环网和星型网络共同构成的冗余网络结构，在机组检修时会造成环网网络断点，安全性不高。改造后系统采用冗余星型网络结构，配置2台1 000 Mb/s工业级核心交换机；LCU各配置2套同品牌工业级交换机与上位机进行数据交互。

2.2.3 电源改造方案

新系统改造后采用2套冗余20 kVA容量UPS供电，网络设备、服务器等双电源装置分别通过UPS冗余供电，光纤收发器等单电源设备通过切换开关进行供电，确保设备电源的可靠。

2.2.4 现地控制单元改造方案

现地控制单元改造按照机组检修期间逐步改造的方式，在完成后接入新系统。新LCU采用施耐德Unity Quantum+系列PLC，CPU采用双冗余的BMEH584040控制器，并配置独立电源的水机保护PLC，实现2套主PLC故障时的后备保护。

3 改造过渡方案

计算机监控系统改造方案要求逐步改造、平稳过渡，采用新老系统并行运行，新系统操作新设备，老系统操作老设备的方式。新老系统的平稳过渡成为改造的关键。通过充分的论证，监控系统改造期间的过渡方案如下：

3.1 搭建新的上位机系统

在改造初期，先搭建新的H9000监控系统上位机和远动通信装置，实现与老系统及调度的数据通信，并逐步实现与水调系统、微机五防系统、10 kV厂用电系统、PI系统等数据通信。

3.2 新老系统通信

上位机改造完成后，老系统通过老远动通信站与新系统集控服务器进行通信，新老系统中需要采集的数据和指令通过104规约进行数据交互。新系统操作改造后的新设备，旧系统操作未改造的旧设备。旧系统上位机中的服务器、操作员站、通信工作站等仍保留原有用途(见图1)。

图1 改造期总体通信示意

3.3 远动装置通讯调试

远动装置改造完成后，新系统远动通信装置作为电站与调度之间的通信设备，接收省调AVC/AGC指令并上送遥信、遥测数据。老系统调度数据送新系统后通过远动装置上送省调。改造过程中应分次进行，确保远动通信正常。

3.4 AVC/AGC过渡方案

AVC/AGC过渡方案实施前应确保新老系统之间通讯正常，遥信、遥测、遥调、遥控信息接收正常；新系统与省调通讯正常，遥信、遥测、遥调、遥控接收正常。

3.4.1 AGC过渡方案

新系统AGC功能在监控系统改造结束后投运，采用新老两套AGC系统同时运行的方案(见图2)。改造过程中暂不投运全厂AGC功能，新老系统AGC功能对各自控制机组进行控制，新AGC系统控制改造后机组单机AGC，未改造机组调度AGC指令通过新系统转发至老系统。

图2 平滑过渡期AGC流程示意

3.4.2 AVC过渡方案

全厂AVC投运在新系统上，新系统接收母线电压指令，根据AVC的计算结果，将未改造机组的单机无功分配令下达到老系统；老系统AVC退出运行不再执行二次分配，仅执行各机组的无功控制指令(见图3)。

图3 平滑过渡期AVC流程示意

AVC过渡期间，老系统需向新系统传输220 kV开关站及公用系统信息，未改造机组AVC相关遥测、遥信等信号用于AVC控制及闭锁功能。每一台机组LCU改造完成后都需对AVC控制逻辑及数据通信点表进行更新，并测试AVC控制功能。

3.5 现地控制单元LCU改造

滩坑水电站共8个现地LCU，需根据检修计划分批进行改造。首台机组改造时将该LCU与旧系统网络脱离，拆除旧盘柜，安装新盘柜，现地调试后接入新系统中并进行联合调试。其他机组LCU改造根据检修计划逐步实施并接入新系统。每台LCU改造完成后需对新系统数据库及新老系统通信点表进行更新，并完成AVC/AGC相关控制功能测试。

4 难点和对策

(1)水电站计算机监控系统改造是一项系统工程，改造周期长，需按照机组检修周期逐步实施。这就需要改造前完成详细的方案设计，模拟各类可能出现的问题，并进行相应的测试。改造过程中需及时更新图纸和操作规程，确保设备运行稳定。

(2)对于老系统不是采用标准通信规约，不能实现上位机一步到位改造的问题。可用原远动装置作为新老系统通信装置，采用电网标准104规约传输调度所需的重要信息，并实现系统的逐步改造。

(3)计算机监控系统改造中还涉及到AVC、AGC功能，因该功能不能停运，需要改造过程中及时与调度机构联系，在投运新AVC时做好程序衔接；并在机组或开关站LCU改造后及时进行数据库和逻辑程序更新。

5 结 语

滩坑水电站计算机监控系统第一批设备于2019年11月开始安装调试，2020年12月完成全厂硬件设备安装调试。截至2021年11月，系统AVC、全厂AGC及网络安全相关设备、策略均完成部署。系统投入运行后，设备运行稳定可靠，改造后的系统可靠性高，有效提升了运维人员的工作效率。系统改造过渡过程的有效实施确保了系统的连续运行，将影响减少到最低，是改造成功的关键。