苏只电站监控系统改造项目可行性研究报告

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摘要：随着国内水电站计算机监控系统技术的快速发展，按照国家监控系统有关技术规程和规定，苏只电站的计算机监控系统越来越不满足未来的运行要求。电站按无人值班，少人值守的原则设计，拟对苏只电站计算机监控系统进行改造。

关键词：监控系统；电站；改造；PLC

Abstract: With the rapid development of the domestic hydropower station computer monitoring system, in accordance with the relevant technical rules and regulations of the national monitoring system, the Soviet Union's only power station computer monitoring system more and does not meet the operational requirements of the future. Power station unattended, fewer people on duty, principles of design, intended to transform the computer monitoring system of the Soviet Union's only power station.Keywords: monitoring system; power station; transformation; PLC

中图分类号： X924.3文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

一、项目概述

（一）苏只水电站及机组基本情况

苏只水电站位于青海省循化县与化隆县交界处，是黄河干流上游龙（羊峡）～刘(家峡)河段梯级开发中的第9座梯级电站，工程枢纽位于循化县查汗都斯乡苏只村，上游距公伯峡水电站12km，下游距在建的黄丰水电站9km，距西宁市150km。枢纽主要由河床式电站厂房、排沙孔、泄洪闸、土石坝、两岸坝肩防渗系统、开关站、右岸灌溉管等建筑物组成。坝顶高程1902m，水库正常蓄水位1900m，水库总库容0.455亿m3，为日调节水库。工程的主要任务是发电，同时兼顾下游灌溉、供水等综合利用要求。电站总装机容量225MW，安装3台单机容量为75MW的轴流转桨式水轮发电机组，年平均发电量为8.79亿千瓦时，工程动态总投资13.62亿元，第一台机组于2005年12月30日试运行并成功发电，第二台机组于2006年6月30日发电，第三台机组于2006年12月30日发电。

（二）项目的提出

苏只电站监控系统自2005年12月投入运行以来，已运行7年，苏只水电站计算机监控系统采用南京南瑞自动控制有限公司开发的NC-2000计算机监控系统，此监控系统属于南瑞公司早期的监控系统。此监控系统的投运为苏只电站的安全稳定运行、减员增效、推行新的安全生产模式作出了很大贡献。随着时间推移,水电厂对计算机监控系统的要求逐步提高,且早期监控系统均存在各自的缺陷，特别是近几年来，设备缺陷逐渐增多、故障率升高，已经影响到苏只电站的安全、稳定、经济运行，随着国内水电站计算机监控系统技术的快速发展，按照监控系统有关技术规程和规定，苏只电站的计算机监控系统越来越不满足未来的运行要求，而且随着运行时间的增加系统在硬件和软件故障率都在逐年提高，由此有必要对该监控系统进行全面升级改造。

（三）依据标准与规定

《电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护规定》

《电网运行准则》

《电力二次系统安全防护总体方案》

《发电厂二次系统安全防护指南》

二、项目立项可行性论证

随着计算机技术的不断发展，水电站计算机监控系统也得到了进一步的提高和扩展，一些新的技术和新的理念不断地完善着水电站计算机监控系统，使得水电站计算机监控系统所起的作用得到不断地提高，作用范围不断地扩大。为了将苏只电站的安全生产和运行管理水平再上一个台阶，实现电站的“无人值班”、“少人值守”和创一流企业的目标，有必要针对电站的计算机监控系统进行升级和改造。

（一）现监控系统存在的问题

1、经过近7年的运行，许多设备已经老化到了使用寿命，进入故障频发期，影响安全生产。并且限于当时的计算机技术条件，工作站的配置，无论是主频、内存，还是硬盘容量等各方面指标来讲，这都与现代水电站对计算机监控系统所要求的高速度、大容量、智能化的标准不相符。

2、随设备改造接入上位机的外设越来越多，特别是西北网调备用系统、青海黄河集控系统、青海黄化地调系统的接入，远远超出了原上位机的设计容量，网络数据流量及传输信息严重超网络的承受能力，造成上位机负担过重，速度过慢，数据刷新时间过长，经常发生网络堵塞、脱机或死机的情况。

3、由于计算机产品的更新换代较快，早期的产品已引起比较严重的备品备件问题。下位机相关PLC模块由于型号比较老旧，采购难度很大，加之电站备品备件比较少，在模块损坏后得不到及时的更换。由此不仅带来设备维护与维修成本大大增加，而且故障检修恢复期延长。

4、现运行的机组LCU存在不同程度的超期服役现象，模件及自动化元器件老化严重，潜在故障率较高，不确定因素带来的安全隐患具有很大的突然性和破坏性，难以保证其稳定性、安全性。LCU没有采用全分布设计，所有I/O量采集和控制都是通过PLC来实现，LCU功能的实现对PLC过于依赖，PLC又没有采用冗余设计，造成PLC故障就无法正常监测设备状态和控制的现象。

5、交流模拟量和温度量的采集都需通过变送器，降低了模拟量的采集精度；各部基础自动化元件的超期使用，影响了监控效果的精准度。

6、由于PLC及盘体的设计技术及年代问题，为实现整体功能而增加了许多辅助设备（如SOE装置、UPS电源、变送器等），使盘内各设备布置拥挤，不便于散热及维护，虽经多次完善整治，仍不能达到美观整齐的要求。

鉴于以上存在的问题，为避免发生监控系统瘫痪的严重后果，提高自动化程度，减少维护量，实现电站的“无人值班”、“少人值守”，有必要对监控系统进行改造。

三、改造原则及方案

（一）改造原则

1、苏只电站计算机监控系统的改造以现阶段水电行业计算机监控技术发展状况和先进技术的应用状况为依据，按无人值班，少人值守的原则进行设计，并按照最终应实现真正意义上的无人值班的原则预留接口和平台，充分考虑我国电力系统对现代化水平对电站计算机监控系统的最新要求，结合电站自身特点及电站运行、检修单位在多年电站生产过程中积累的经验及发现的问题，提出先进、合理、适应性强的改造方案。

2、电站计算机监控系统在第一期改造完成后须保证已改造设备（上位机和部分LCU）与未改造设备（部分机组LCU）能共同作为完整的系统投入运行，实现对电站所有运行、生产管理任务。

3、计算机监控系统软件采用基于UNIX 操作系统跨平台的全分布开放系统结构的监控系统软件。

4、计算机监控系统采用开放式分层、全分布的系统结构，数据库实行分布管理方式。计算机监控系统按网络结构分为二层：厂站控制层和现地控制层。按设备布置分为两级：厂站控制级设备、现地控制级设备。

5、在监控机房里面设置2 套冗余的网络交换机，用以连接各厂站控制级计算机设备以及现地控制级各LCU，保证数据在100M 冗余双星型网络中高效、迅速通讯。每个交换机上配置百兆RJ45 电口，用于连接系统中主要工作站；千兆电口，用于连接系统中各服务器；百兆多模光口，用于连接系统中各现地LCU。

6、现地控制单元内的PLC选用双CPU冗余方式，保证系统可靠性。

7、改造中尽量保证原有保留设备的安装位置不变，每个机柜设备的布置尽量考虑原有设备类型，减少改造的工作量。

（二）改造方案

电站计算机监控系统的改造采取全面改造的方式，改造过程分两期完成，第一期改造的主要内容为全厂上位机系统，第二期逐台解列老系统上的各个站点，并分步逐台接入新的上位机系统。机组LCU 分批改造后依次接入新的计算机监控系统中。

由于电站共有3台机组，为了保证计算机监控系统改造期间的安全稳定运行、在系统改造实施中，一定要解决好新、老计算机监控系统的安全平稳过度问题，根据目前苏只站计算机监控系统的配置情况，采取一次完成新、老系统的切换工作。利用其中1台机组的大修时间，先将上位机和此台机组LCU全部更换为新系统，将老系统剩余的LCU全部接入新的上位机系统。老系统中的上位机退出运行，并在新系统上完成全站的数据采集、运行监视，控制调节及AGC、AVC功能。一次性完成新老系统的切换问题。这样运行值班、维护人员只面对一个新系统。剩余的老系统LCU根据改造计划逐步完成改造。

此方案由于一次性完成了新、老系统的改造过渡问题。运行值班人员面对一个新系统操作无明显改动。上位机系统接线简单，同时又对新上位系统进行全面考验。而且不影响未改造的老系统其他LCU正常运行。

四、项目的概预算

项目的概预算为450万元人民币。

详细项目见下表

结论

经过对电站监控系的改造，使电站监控系统运行更加安全、稳定，满足了电站的监控运行要求，必将给苏只电站的安全生产、经济运行和运行值班方式带来了巨大的效益，使苏只电站综合自动化水平大大提高，为将来实现苏只电站无人值班，少人值守，奠定坚实的基础。