五强溪水电厂开关站LCU升级改造设计与实现

王香玲，卢小芳，梁玉飞，李英杰，张聪颖，闵陈鹏

（1.北京中水科水电科技开发有限公司，北京 100038；2.五强溪电厂，湖南 怀化 419600）

五强溪水电厂始建于1956年，总装机容量125万kW（5×250 MW），1994年12月第一台机组发电，计算机监控系统采用美国兰吉尔SCADA系统。随着设备停产与老化，监控系统故障频发，2006年10月，五强溪水电厂计算机监控系统进行第一次升级改造，改造后计算机监控系统采用北京中水科水电科技开发有限公司自主研发先进成熟的H9000 V3.0系统，截至2019年底，系统已稳定运行13年。近年来，因智能化步伐的加快与推进，五强溪电厂进入第二次计算机监控系统升级改造，升级改造后计算机监控系统采用北京中水科水电科技开发有限公司新一代iP9000智能一体化平台系统，本次升级改造项目还包括五强溪水电厂正在建设的扩机工程机组（2×250 MW）和扩机公用系统的接入。扩机工程未设置独立的厂站层系统，其监视控制直接由升级改造后的iP9000智能一体化平台系统完成，扩机工程出线五张线等设备直接接入五强溪水电厂老厂开关站。

1 监控系统升级改造目标

首先确定整套计算机监控系统升级改造计划，根据电厂生产运营与调度许可确定实施工期和完成节点。2020年11月26日，iP9000智能一体化平台伴随4号机组检修工期的结束，与4号机组升级改造同步投运。iP9000智能一体化平台与老监控H9000 V3.0系统之间的数据交互，成功将升级改造后的4号机组设备信息上送至湖南省调与华中网调两上级调度。升级改造后的4号机组亦成功接入五凌集控，实现了五凌集控对五强溪电厂的遥测、遥信、遥调、遥控四遥功能。安全Ⅱ区的投运实现了与机组在线监测系统的数据通信，接收4号机组振动摆度数据并上送五凌集控，确保了五凌集控对机组在线监测数据的实时监控。

2020年12月至2021年10月期间，相继完成1号机组、3号机组、5号机组、公用系统、2号机组的升级改造目标。2021年10月，iP9000智能一体化平台安全Ⅱ区与电厂水情水调系统、五防系统完成数据互通。

2 开关站LCU升级改造设计方案

开关站LCU升级改造有三种设计方案，分别是分阶段实施、新开关站LCU一次上线、与扩机工程同步接入。其优缺点比较如下。

2.1 分阶段实施

（1）老监控上位机设备停产老化

优点：直接接入新监控系统，老监控上位机退役。

（2）运行维护

优点：仅维护新系统，工作量减半。

（3）全厂监控系统改造周期

优点：仅仅影响开关站新LCU升级改造周期。但其它LCU升级后更换下来的旧模块，为老开关站LCU设备持续运行提供了充足保障。

（4）申请停电次数

优点：仅1次，扩机接入时。

（5）安全性

缺点：第一阶段：不停电调试，必须做好安全防护。第二阶段：停电施工，安全性强。

（6）远方集控监控

优点：仅监控新系统，运维工作量减半。

（7）远方调度监控

优点：完整上送全厂数据。

（8）AGC试验

优点：第一阶段：5套机组AGC投运。第二阶段：7套机组AGC投运。

（9）AVC试验

优点：第一阶段：5套机组AVC投运。第二阶段：7套机组AVC投运。

（10）全厂经济效益

优点：停电仅1次，经济效益不受影响。

2.2 新LCU一次性上线

（1）老监控上位机设备停产老化

优点：直接接入新监控系统，老监控上位机退役。

（2）运行维护

优点：仅维护新系统，工作量减半。

（3）全厂监控系统改造周期

优点：不影响全厂监控系统升级改造周期。

（4）申请停电次数

缺点：2次。

（5）安全性

优点：停电施工，安全性强。

（6）远方集控监控

优点：仅监控新系统，运维工作量减半。

（7）远方调度监控

优点：完整上送老厂数据。

（8）AGC试验

优点：第一阶段：5套机组AGC投运。第二阶段：7套机组AGC投运。

（9）AVC试验

优点：第一阶段：5套机组AVC投运。第二阶段：7套机组AVC投运。

（10）全厂经济效益

缺点：停电2次，经济效益受影响。

2.3 与扩机工程同步接入

（1）老监控上位机设备停产老化

缺点：扩机工程2023年底接入，老监控系统设备恐怕无法支撑。

（2）运行维护

缺点：新老监控系统并存，运行维护工作量大。

（3）全厂监控系统改造周期

缺点：延长了全长监控系统升级改造周期。

（4）申请停电次数

优点：仅1次。

（5）安全性

优点：停电施工，安全性强。

（6）远方集控监控

缺点：新老监控系统，增加运行维护工作量。

（7）远方调度监控

缺点：老厂上送调度数据不完整。

（8）AGC试验

缺点：全厂高级应用AGC功能无法投运。

（9）AVC试验

缺点：全厂高级应用AVC功能无法投运。

（10）全厂经济效益

优点：停电仅1次，经济效益不受影响。

3 开关站LCU升级改造实现原则

2021年10月，随着2号机组升级改造完成，五强溪水电厂开关站LCU升级改造设计方案经多方会审，并依据上述优缺点对比，同时鉴于扩机工程计划2023年底投产的目标，开关站LCU升级改造采用分阶段实施的设计方案。第一阶段，老开关站LCU在原网络结构保持不变的情况下接入iP9000智能一体化平台系统，第二阶段，根据五强溪水电厂现场实际运行情况进行新开关站LCU的拆装，第三阶段，扩机工程五张线设备接入。

开关站LCU改造涉及全厂机组的发电运行，计划安排及改造过程应慎之又慎，必须周密部署，严格把关。老开关站接入施工改造期间，尽可能不影响机组运行，调试时间尽可能短，遵循设备接入时无误操作及无信号动作，调试LCU控制权切至“远方”，非调试LCU控制权切至“现地”，避免设备误动。

4 开关站LCU升级改造实施步骤

4.1 第一阶段-老开关站LCU接入iP9000智能一体化平台

（1）老开关站LCU画面、数据库、闭锁库

iP9000智能一体化平台系统增加老开关站LCU相关画面、数据库、闭锁库。

（2）通信出厂调试

iP9000智能一体化平台系统与老开关站LCU通信出厂调试。

（3）现场通信离线调试

厂站层与现地老开关站LCU通信离线调试。

（4）与集控通信静态调试

iP9000智能一体化平台系统与五凌集控静态调试。

（5）现场通信在线调试

厂站层与现地老开关站LCU通信在线调试。

（6）与集控通信动态调试

iP9000智能一体化平台系统与五凌集控动态调试。

（7）与调度通信静态调试

iP9000智能一体化平台系统与湖南省调与华中网调静态调试。

（8）与调度通信动态调试

iP9000智能一体化平台系统与湖南省调与华中网调动态调试。

4.2 第二阶段-新开关站LCU接入iP9000智能一体化平台

（1）新开关站LCU盘柜

新开关站LCU盘柜加工、配线。

（2）数据库对象设计

新开关站LCU数据库对象分类设计审核。

（3）程序设计

新开关站LCU程序设计。

（4）新开关站LCU画面、数据库、闭锁库

iP9000智能一体化平台系统增加新开关站LCU相关画面、数据库、闭锁库。

（5）出厂联调

iP9000智能一体化平台系统与新开关站LCU通信出厂调试。

（6）出厂验收发货

iP9000智能一体化平台系统与新开关站LCU通信出厂验收及发货。.

（7）新盘柜安装

拆除旧盘柜、安装新盘柜。

（8）现场通信离线调试

厂站层与现地新开关站LCU通信离线调试。

（9）与集控通信静态调试

iP9000智能一体化平台系统与五凌集控静态调试。

（10）现场通信在线调试

厂站层与现地新开关站LCU通信在线调试。

（11）与集控通信动态调试

iP9000智能一体化平台系统与五凌集控动态调试。

（12）与调度通信静态调试

iP9000智能一体化平台系统与湖南省调与华中网调静态调试。

（13）与调度通信动态调试

iP9000智能一体化平台系统与湖南省调与华中网调动态调试。

（14）高级应用

全厂高级应用AGC、AVC厂控、调度开环、闭环调试（5套机组试验）。

4.3 第三阶段-扩机工程五张线设备接入iP9000智能一体化平台

（1）数据库对象设计

扩机工程五张线数据库对象分类设计审核。

（2）程序设计

新开关站LCU扩机工程五张线程序设计。

（3）五张线路

扩机工程五张线设备接入新开关站LCU。

（4）现场通信离线调试

厂站层与现地开关站LCU扩机工程五张线设备通信离线调试。

（5）与集控通信静态调试

iP9000智能一体化平台系统与五凌集控静态调试。

（6）现场通信在线调试

厂站层与现地开关站LCU扩机工程五张线设备通信在线调试。

（7）与集控通信动态调试

iP9000智能一体化平台系统与五凌集控动态调试。

（8）与调度通信静态调试

iP9000智能一体化平台系统与湖南省调与华中网调静态调试。

（9）与调度通信动态调试

iP9000智能一体化平台系统与湖南省调与华中网调动态调试。

（10）高级应用

全厂高级应用AGC、AVC厂控、调度开环、闭环调试（7套机组试验）。

5 结语

五强溪水电厂开关站LCU根据以上设计方案、实现原则和实施步骤，已顺利完成开关站LCU升级改造的第一阶段工作，即老开关站LCU（H9000 V3.0系统）直接接入iP9000智能一体化平台。第二阶段新开关站LCU接入iP9000智能一体化平台工作正在实施。2023年年底即开展第三阶段扩机工程五张线设备接入iP9000智能一体化平台。经过将近一年的验证，五强溪开关站LCU升级改造分段实施方案行之有效，特别是电厂运行维护人员不再同时监控维护两套系统，不仅减少了人力物力，也为电厂的安全稳定运行提供强有力的保障，降低了经济与社会成本。五强溪水电厂开关站LCU升级改造设计方案的成功实现，为未来其它电站开关站的升级改造提供了宝贵经验与借鉴。