1國網南京自動化研究院 江蘇南京210003 2三星水電站 四川遂寧）
摘 要：水電站計算機監控系統歷經多年運行，通常都需要升級換代。然而，由于系統龐大且復雜，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的最新計算機監控系統為基礎，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：國產監控系統，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，位于遂寧市船山區三新鄉的涪江干流青石壩河段上，系涪江干流梯級開發的第十七級，以改善城市生態環境、航運及防洪為主，兼顧發電。電站裝機3臺，在2000年使用計算機監控系統，運行已超過10年，全廠自動化程度不高，已不能滿足現代水電站“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，為了減少對電站發電任務的影響，設備廠家與電站安裝單位根據上級調度計劃，結合現場實際條件，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監控系統，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，采用光纖以太網與現地LCU工作站通訊。現地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聯合控制方式。此系統網絡拓撲結構為單星型，系統可靠性相對較弱；且系統主機和PLC由于運行已超過10年，陳舊老化，間歇性故障和死機現象時有發生。另外，輔機設備幾無自動化設備，完全依靠人工控制。改造前的系統結構如下圖所示。
南瑞公司根據現場調研的情況，結合多年從事水電廠計算機監控系統改造工程的經驗，對三星電站監控及輔機系統升級改造提出如下實施方案：此次監控及輔機系統設備改造為完全改造，即將上位機系統改造為NC2000系統，系統網絡拓撲結構升級為雙星型；監控現地 LCU改造后采用NARI MB80 PLC，輔機現地 LCU改造后采用NARI MB40 PLC，輔機系統采用美國CLAKE系列元件作為采集和控制源，既能根據現場信號自動控制，也能通過MODBUS通信方式與監控系統通信并接受監控系統控制。改造后的系統結構圖下圖所示。
2. 改造步驟
監控系統改造的過渡階段采用新、老系統并存的運行方式，即首先將新上位機系統形成，改造后的LCU系統依次接入新系統運行，未改造的LCU系統仍在老上位機系統運行。
由于時間已近汛期，電站日常有1～2臺機組處于發電狀態，改造時間緊迫。工程人員到達現場后，根據實際情況，與業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交換機為硬件平臺，NC2000監控軟件為軟件平臺構建的上位機系統的形成；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、組態，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，實現新監控系統與調度的通信功能。
●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：全系統的功能測試及完善。用時7天，完善全系統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接入新上位機系統的調試過程中完善上位機系統的組態功能；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. 系統對比
通過將改造后的監控系統與原有的監控系統比較，前者的優勢可以歸納出如下幾個方面：
（1）新監控系統可靠性和穩定性得到顯著提升。基于Unix、Linux、Windows的跨平臺軟件NC2000上位機系統結合南瑞公司最新款的MB80PLC及MB40PLC，在數據采集、分析、處理及控制等方面更加快捷高效。監控系統中的主機兼數據庫服務器、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。徹底解決原系統故障率高且維護工作復雜繁瑣的問題。
（2）新監控系統的網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的對時功能進一步提升。改造后的監控系統采用工業級的赫茲曼交換機及現地光電模塊配合使用，光纖通信及雙星型網絡構架形成通信冗余，大幅提高數據交換能力并有效消除強電磁信號對數據采集與處理質量的影響。
（3）監控系統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，解決了老系統串口不足的問題。同時，上位機系統由于不在需要和大量的外部設備通信，降低了系統的負荷率，提高了系統效率。
（3）電廠與上級調度系統之間的通信可靠性增加。由于改造后的上位機監控系統采用兩臺通信機并列運行方式，當一臺機出現故障時，可以無擾動切換到另一臺機器，提高了通信的可靠性和穩定性，電廠的社會效益和經濟效益進一步提升。
4. 結 語
三星水電站計算機監控系統改造完成并投入運行后，提高了廠內機組的發電效率，廠內外數據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。
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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
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