電廠之 63 天荒坪抽水蓄能電廠操作監(jiān)視系統(tǒng)改造

1、.天荒坪抽水蓄能電廠操作監(jiān)視系統(tǒng)改造宋旭峰馮伊平（華東天荒坪抽水蓄能有限責(zé)任公司）摘要論文分析了天荒坪抽水蓄能電廠操作監(jiān)視系統(tǒng)改造的必要性，討論了其改造的可選系統(tǒng)方案和關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，最后提出了改造系統(tǒng)的選型，并對(duì)改造后系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞INFI 90 分散控制系統(tǒng)（DCS），操作監(jiān)視系統(tǒng)，改造一概述天荒坪抽水蓄能電廠是華東電網(wǎng)主要的調(diào)頻電廠，設(shè)有六臺(tái)單機(jī)容量為300MW的可逆式水泵水輪機(jī)。電廠機(jī)組設(shè)備運(yùn)行的監(jiān)控設(shè)計(jì)采用計(jì)算機(jī)全監(jiān)控方式，監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備是隨主機(jī)機(jī)電設(shè)備一起利用世界銀行提供的貸款公開(kāi)招標(biāo)采購(gòu)的，為加拿大BAILEY INFI 90 分散控制系統(tǒng)（DCS），BAILEY OIS

2、11操作站，使用QNX操作系統(tǒng)。在天荒坪抽水蓄能電廠6臺(tái)發(fā)電機(jī)組全部投入運(yùn)行時(shí)，電廠的監(jiān)控功能基本正常，具備了合同要求的功能，但是系統(tǒng)的性能不盡如人意，問(wèn)題集中在操作監(jiān)視系統(tǒng)上。二操作監(jiān)視系統(tǒng)改造的必要性2.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)能力接近飽和全廠總的數(shù)據(jù)（TAG）容量已超過(guò)25000點(diǎn)，盡管利用了分散數(shù)據(jù)布置方式，但操作員站數(shù)據(jù)點(diǎn)已接近10000點(diǎn)，主機(jī)不堪重負(fù)，操作監(jiān)控的響應(yīng)速度很慢。操作員站OWS A/BOWS C機(jī)組OIS8LCU/OIS9LCU/OIS10LCU/OIS標(biāo)簽量容量942341058290802679607462最大標(biāo)簽量容量10000100001000010000100

3、0010000n 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)刷新時(shí)間最大3.65s，最小2.47s合同要求2sn 控制命令響應(yīng)時(shí)間最大8.4s，最小1.9s合同要求2sn 畫(huà)面調(diào)用時(shí)間最大7s，最小2s合同要求2s2.2 操作員站運(yùn)行故障自系統(tǒng)投運(yùn)以來(lái)，其主要操作站多次死機(jī)，引起整個(gè)操作監(jiān)視系統(tǒng)密碼管理失效，該系統(tǒng)市場(chǎng)占有率不高，屬淘汰系統(tǒng)，設(shè)備提供商已不再就系統(tǒng)缺陷消除作任何投入，死機(jī)問(wèn)題無(wú)法從根本上解決。2.3 報(bào)表及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不能滿足運(yùn)行管理的需求受報(bào)表記錄軟件本身的限制，報(bào)表的編輯修改復(fù)雜，打印輸出經(jīng)常出錯(cuò)，不能適應(yīng)運(yùn)行管理的要求，目前報(bào)表仍采用人工記錄的方法。系統(tǒng)安裝的4只光驅(qū)不能穩(wěn)定工作，系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)不能保存。2.

4、4 工程師站不能滿足系統(tǒng)維護(hù)的需求工程師站的各種組態(tài)環(huán)境是基于DOS的版本程序，使用不方便?？刂七壿嫿M態(tài)維護(hù)環(huán)境無(wú)法進(jìn)行全廠邏輯組態(tài)文件信號(hào)的統(tǒng)一交叉檢索，無(wú)法生成能準(zhǔn)確反映各機(jī)組間信號(hào)傳送的邏輯組態(tài)圖。無(wú)法滿足對(duì)全廠25000個(gè)數(shù)據(jù)（TAG）點(diǎn)進(jìn)行檢索、排序等操作的快速響應(yīng)。由于系統(tǒng)性能存在以上固有缺陷，為保證天荒坪抽水蓄能電廠的安全運(yùn)行，要求對(duì)其監(jiān)控系統(tǒng)操作監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行改造。三操作監(jiān)視系統(tǒng)改造的可選系統(tǒng)方案3.1 采用原DCS系統(tǒng)軟硬件升級(jí)的方案（方案）1） 由于仍為同一系統(tǒng)，與INFI-90 DCS網(wǎng)絡(luò)正常穩(wěn)定的通信和數(shù)據(jù)傳遞通信以及與原工程師工作站所有功能的兼容是得到保證的。2） 計(jì)算

5、機(jī)技術(shù)的發(fā)展， ABB BAILEY已推出以WINDOWS NT或2000為平臺(tái)的新系統(tǒng)。新系統(tǒng)除了可兼容原系統(tǒng)的功能外，采用可支持30000數(shù)據(jù)量的通信接口。單個(gè)操作員站可監(jiān)控整個(gè)天荒坪抽水蓄能電廠的信息，信息處理速度更快、功能更強(qiáng)，通用的操作平臺(tái)為將來(lái)硬件的升級(jí)提供了基礎(chǔ)。3） 新系統(tǒng)操作平臺(tái)為通用的WINDOWS平臺(tái)，并可提供由第三方開(kāi)發(fā)的API軟件包，給調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)通信規(guī)約的開(kāi)發(fā)提供了手段。3.2 OPsCON驅(qū)動(dòng)軟件與iFIX 的集成（方案）1） 隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度、存儲(chǔ)容量以及網(wǎng)絡(luò)的通信速率的提高，使異種系統(tǒng)的連接和互換成為可能，加拿大PREVISE公司開(kāi)發(fā)的OPsCON就是提供給專

6、門(mén)替代原BAILEY DCS的通信驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用轉(zhuǎn)換軟件，運(yùn)行于INTELLUTION的iFIX系統(tǒng)。OPsCON軟件的特點(diǎn)是：- 可直接與INFI-90 DCS網(wǎng)絡(luò)的通信。- 支持30000個(gè)數(shù)據(jù)量，并一一對(duì)應(yīng)的將原數(shù)據(jù)庫(kù)映射到INTELLUTION數(shù)據(jù)庫(kù)。- 自動(dòng)將原有的過(guò)程顯示畫(huà)面文件轉(zhuǎn)換到iFIX系統(tǒng)。2） OPsCON 的工程師工作站可具備對(duì)BAILEY 系統(tǒng)LCU組態(tài)的功能。3） INTELLUTION的iFIX系統(tǒng)為開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，允許嵌入第三方應(yīng)用軟件。3.3 利用其它驅(qū)動(dòng)軟件的系統(tǒng)集成（方案）由于BAILEY semAPI INFI 90 SCSI/Serial I/O Server

7、 是一個(gè)基于微軟 Windows的程序，可以作為通信服務(wù)器，允許其他Windows應(yīng)用訪問(wèn)BAILEY INFI 90 DCS。任何支持DDE，快速DDE或者SuiteLink技術(shù)的客戶機(jī)可以使用該服務(wù)器。支持的通信協(xié)議（INICI03）包括RS-232，以太網(wǎng)（TCP/IP）和SCSI。因此，設(shè)置通信前置機(jī)，選用已投運(yùn)市場(chǎng)的與BAILEY semAPI軟件配合使用的驅(qū)動(dòng)軟件（如Matrikon ProcessX Bailey OPC），可構(gòu)筑全新的操作監(jiān)視系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，能夠選用的主機(jī)系統(tǒng)也因此變的非常廣泛。這種方案理論上是可行的，但在國(guó)內(nèi)沒(méi)有有相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)的公司。四改造的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題由于本改

8、造的范圍為電廠監(jiān)控系統(tǒng)的操作監(jiān)視系統(tǒng)，就地機(jī)組和其他輔助設(shè)備的自動(dòng)化控制單元（BAILEY系統(tǒng)的PCU）保留，為了適應(yīng)保留設(shè)備的技術(shù)要求，存在至少以下關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。4.1 與INFI- 90 DSC控制網(wǎng)絡(luò)的接口通信改造后的操作監(jiān)視系統(tǒng)，能快速、穩(wěn)定的與未改造部分的INFI 90 控制網(wǎng)通信，完成控制和監(jiān)視的功能是改造成功的基本要求。4.2 提供的工程師站能完成INFI-90 DCS 的組態(tài)管理Ø 支持對(duì)INFI 90 DCS MFP控制模塊在線組態(tài)管理；Ø 支持對(duì)INFI 90 DCS控制網(wǎng)絡(luò)的診斷和管理功能；Ø 支持對(duì)目前組態(tài)圖紙的管理功能。五改造系統(tǒng)的選型為

9、了確保改造方案實(shí)施的成功，建議所選用的系統(tǒng)應(yīng)滿足下列條件：1） 應(yīng)具有與INFI-90 DCS系統(tǒng)集成成功的經(jīng)驗(yàn)，規(guī)約本身的安全性和可靠性已經(jīng)過(guò)一年運(yùn)行時(shí)間的考核；2） 系統(tǒng)應(yīng)具有成功和穩(wěn)定運(yùn)行的業(yè)績(jī)，且技術(shù)成熟先進(jìn)；3） 系統(tǒng)的供貨商應(yīng)獲得ISO9000質(zhì)量體系認(rèn)證證書(shū)，并設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、安裝和調(diào)試過(guò)類(lèi)似的計(jì)算機(jī)操作監(jiān)視系統(tǒng)。；4） 原則上與操作監(jiān)視系統(tǒng)改造方案不宜采用帶有前置單元的系統(tǒng)。綜合上述分析，為保證改造系統(tǒng)的穩(wěn)定、成熟，從而保證天荒坪抽水蓄能電廠生產(chǎn)監(jiān)視和控制的需要，選擇了采用原DCS系統(tǒng)軟硬件升級(jí)的方案（方案）,系統(tǒng)的最終選型確定為INFI 90 DCS CONDUCT NT系統(tǒng)。六

10、改造系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)選擇了以機(jī)和2000為平臺(tái)的INFI 90 DCS CONDUCT NT系統(tǒng)操作站，大大地降低了改造的成本。改造后的操作監(jiān)視系統(tǒng)8臺(tái)服務(wù)器操作站，其中電廠中央控制室2臺(tái)，6臺(tái)機(jī)組現(xiàn)地控制盤(pán)處各有1臺(tái)，它們分別直接與INFI 90 控制網(wǎng)通信，保證了監(jiān)控功能的可靠性。有6臺(tái)客戶機(jī)操作站，它們通過(guò)與服務(wù)器操作站以太網(wǎng)聯(lián)結(jié)，與INFI 90 控制網(wǎng)通信，分別放置在全廠其他有監(jiān)控需求的地方。天荒坪抽水蓄能電廠為地下式廠房，機(jī)組及地下公用設(shè)備的現(xiàn)地控制單元（LCU）均在地下廠房，地面設(shè)備現(xiàn)地控制單元及中央控制室在地面，兩者相距約300米。因此，為了提高操作視系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的可靠性和高速通

11、信的能力，系統(tǒng)設(shè)計(jì)在地下廠房和中控室各配置集線器一只，使用光纖連接兩只集線器。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)置打印服務(wù)器，集中管理各種打印任務(wù)，共享打印資源。七結(jié)論論文分析了天荒坪抽水蓄能電廠操作監(jiān)視系統(tǒng)改造的必要性，研究了其改造的可選系統(tǒng)方案和關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，最后提出了改造系統(tǒng)的選型，并對(duì)改造后系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)。該改造項(xiàng)目的可行性已通過(guò)專家評(píng)審，項(xiàng)目的建設(shè)正在進(jìn)行中。第一臺(tái)操作站已順利接入生產(chǎn)系統(tǒng)，操作站的工程組態(tài)和調(diào)試工作已基本完成。調(diào)試運(yùn)行幾個(gè)月來(lái)，新系統(tǒng)通信快速、運(yùn)行基本穩(wěn)定。改造后系統(tǒng)的投運(yùn)，將彌補(bǔ)原系統(tǒng)的缺陷和提供新的功能。參考文獻(xiàn)1 傅新芬，洪允云，天荒坪抽水蓄能電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，華東水電技術(shù)

12、，2000/2；2000/32 項(xiàng) 捷，宋旭峰，天荒坪抽水蓄能電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造可行性研究報(bào)告，華東電力試驗(yàn)研究院科學(xué)技術(shù)報(bào)告，2002，123 北京晶優(yōu)宸旭科技有限公司，天荒坪監(jiān)控系統(tǒng)改造項(xiàng)目投標(biāo)書(shū)，2003，34 （北京）貝利控制有限公司，天荒坪監(jiān)控系統(tǒng)改造項(xiàng)目投標(biāo)書(shū)，2003，35 ABB automation Inc. Symphony system Conduct NT series documents:378天荒坪抽水蓄能電廠監(jiān)控系統(tǒng)操作監(jiān)視系統(tǒng)改造總體設(shè)計(jì)圖工程師站EWS 中控室OWSA/B操作站 操作鏈路通信前置機(jī)M & TUNEMA12TUNEMA12TUNEMA12T