铜街子水电站上位机监控系统改造方案探讨

敬海波，任泽民，李建清，陈玉林

(国电大渡河公司龚嘴水力发电总厂，四川乐山 614900)

1 概述

龚嘴水力发电总厂是隶属于国电大渡河公司的发电企业，位于四川省乐山市境内的大渡河下游，管理着龚嘴、铜街子两座大型水电站，总装机容量为1 370 MW。其中龚嘴水电站共有7台机组，总装机容量770 MW。铜街子水电站共有4台机组，总装机容量为600 MW。龚嘴水电站和铜街子水电站均由大渡河集控中心在成都进行集中监视和控制。

铜街子水电站原上位机监控系统设备型号较早，为SUN公司早期产品，上位机使用NariAcc系统，已经运行14年之久，存在运行速度慢、硬件故障频繁、缺陷率高、维护困难等因素，造成上送集控中心和省调通讯数据不稳定，严重影响省公司和大渡河集控中心对铜街子水电站设备运行状态的掌控，不能满足电力二次系统加固软件运行需求，进而给二次安全防护带来严重隐患。随着设备更新换代和技术改造，新改造的现地控制单元LCU需要将数据库移至上位机系统运行，而旧上位机系统不满足相关要求。华中电网两个细则实施后，对电厂考核更为严厉，调度通讯可靠性要求更高，而原上位机监控系统及调度通讯功能已经不能满足实际运行需要，急需对铜街子水电站上位机监控系统进行升级改造，并新增2台四川省调调度通讯机。

2 工程概况

铜街子水电站上位机原使用NariAcc系统，下位机采用ABB MODCELL加AB PLC双套冗余的模式，通过现地工控机实现上网，从而与上位机老系统运行;中期主要安排调度通讯、集控通讯测试，12F LCU改造并接入新系统，老系统LCU全部接入新系统动态试验，试验结束后新上位机系统正式投入运行;后期主要安排系统功能完善，包系统连接形成整个监控系统。下位机共包括4台机组LCU、1台开关站LCU、1台公用LCU和1台坝区LCU。此次改造除将上位机系统全部改造为NC2000系统外，12F机组 LCU改造将同步进行。

3 技术难点

铜街子水电站原上位机使用NariAcc系统，属于南瑞20世纪90年代早期开发产品，随着计算机技术日新月异的发展以及厂家本身人员的更替，对原有NariAcc系统熟悉的技术人员极少，新老上位机系统实现无缝切换方案是本次改造的重大技术难点之一。由人员结构、技术力量以及改造工程量所决定，现地控制单元改造只能逐步进行，新上位机系统必须同时面对新、老现地LCU运行。为确保改造及各现地LCU接入试验顺利进行，不影响集控中心和省调的实时通讯，必须保证实施方案成熟可靠、试验切换正常。

4 实施方案

本次除上位机系统改造外，仅有一台机组LCU参与改造，其它LCU在今后的一段时间内还将继续按原有方式运行，但最终将通过逐步改造的方式替换所有的LCU。根据检修安排计划和现场实际情况，改造分多个阶段实施，按类别分为前期、中期、后期三个阶段，最终完成整个监控系统的改造。前期主要安排老系统LCU逐一接入新系统作相关接入试验，在试验完成后及时退回括调度通讯改造、集控通讯改造、AGC/AVC功能实现等，具体改造方案如下。

4.1 前期改造方案

首先完成铜街子水电站新上位机系统搭建，并用于做接入试验。在较短的时间内，将老系统内所有LCU逐个接入新系统做相关试验，试验成功后，再恢复该LCU原有数据库，并将其退回到老上位机系统运行。由于接入试验为单台逐一进行，因此其并不影响其他LCU在老系统内的安全稳定运行。此阶段新、老系统并存，但新、老上位机系统分开独立运行，全厂监控任务仍由老上位机系统担任，不会影响调度、集控及厂内通讯。当6套LCU全部做完接入试验后，验证了新系统当前的数据库和相关配置的正确性，满足在中期改造阶段将这6套LCU一次性接入新上位系统的要求，老上位机系统也做好了向新上位机系统一次性切换的所有准备工作。

对于前期方案，运行人员依然只面对原来的老系统，新系统仅供试验平台用。在整个改造过程中，调度系统、集控中心仅仅无法接收试验机组的相关数据，其它LCU的数据通信依然保持畅通。前期改造阶段网络结构见图1。

图1 前期阶段网络结构图

前期改造阶段数据流向见图2。

4.2 中期改造方案

这一阶段主要完成新、老上位机系统的切换工作，最终实现老上位机系统退出、新上位机系统全面投入运行。根据12F机组检修计划，该阶段将分成三步完成:12F机组LCU改造并经试验后接入新上位机系统;其它6台未改造LCU一次性接入新上位机系统;新增调度通讯机，集控通讯接入。

图2 前期阶段数据流向图

首先，12F LCU改造后，12F改造过程相关试验在新系统内直接完成。在整个12F改造过程中，由于新、老上位机系统完全分开，老上位机系统运行正常，不影响任何与监控上位机相关的监视、控制和通讯功能，不会对老上位机系统产生任何影响。网络结构见图3。数据流向见图4。

图3 中期12F改造后网络结构图

图4 中期12F改造后数据流向图

12F机组LCU改造接入新系统后，逐步将其它6台未改造LCU一次性接入新系统中。除12F以外的6套LCU仍然使用原有设备，即仍然使用工控机上网的方式。在这个阶段，电厂需要提前向四川省调、成都集控中心提交申请，由省调批复各台LCU连续的停电计划，在最短的时间内(半天内)将各个LCU依次接入新系统中，在这之后，老上位机系统彻底退出运行。网络结构见图5;数据流向见图6。

图5 中期老系统接入网络结构图

图6 中期老系统接入后数据流向图

最后，完成调度通讯系统改造和集控通讯接入。根据新系统结构要求和任务重要性，先将原来由两台集控通讯机完成的调度通讯任务转移至新增的两台调度通讯机来完成，按计划要求与省公司完成铜街子水电站新上位机系统改造后的接入工作，在保证省公司通讯正常后再完成大渡河集控中心通讯接入工作，厂内通讯接入工作，在保证所有通讯点表完全正确、动态试验正常后，正式将控制权限切至大渡河集控中心。网络结构见图7;数据流向见图8。

4.3 后期改造方案

老上位机系统退出运行，新上位机系统正式全面投入运行。这一阶段新、老类型LCU均接入新上位机系统内运行，此后改造主要针对老旧LCU更新换代，新、老LCU在较长时间并存运行，直至所有老旧LCU全部改造完成。按计划完善新上位机系统的相关功能，主要包括AGC、AVC功能等。

图7 中期调度/集控通讯改造后网络结构图

5 结语

随着上个世纪80、90年代计算机上位机监控系统在水电厂的大量投入使用，目前新一代计算机监控系统软、硬件都得到突飞猛进的发展，而老一代的上位机监控系统硬件越来越老化，软件功能越来越跟不上时代发展，改造势在必行。但如何实现新、老上位机的切换工作相对困难，笔者主要针对新、老上位机系统的一种成功切换方案给予了详尽介绍，运行维护人员始终面对的是一套上位机计算监控系统，使各系统间以及人员间能够很好配合，从而实现新、老上位机系统顺利切换。