简要信息

    【获奖类型】应用一等奖
    【任务来源】甘肃省交通厅
    【课题编号】ZSZ04JK24、ZSZ05JK05、ZSZ04JK06
    【课题起止时间】2005年4月～2006年7月
    【完成单位】中水科技
    【主要完成人】王德宽、邓小刚、文正国、刘晓波、王桂平、刘守茹、李一宁、段振国、王香玲、王峥瀛

    立项背景

    白山发电厂位于吉林省东南部，松花江上游，是一厂两坝四站的特大型水力发电厂，总装机容量为2000MW，在东北电网中担任调峰、调频和事故备用。白山发电厂的梯级调度中心建在吉林省桦甸市，白山电站位于红石电站上游，距桦甸市73公里，红石电站距桦甸市35公里。
    白山发电厂于1997年4月开始实施“无人值班”(少人值守)自动化系统工程，首批设备于同年11月投运，同时实现了白山2号机的实时监控和桦甸远方监控。系统于1999年3月29日至31日通过技术鉴定，受到国家电力公司及东北电管局鉴定小组有关专家、领导及白山发电厂有关人员的高度评价，其结论是系统总体国内领先，国际先进。该系统在国内水电站计算机监控系统首次成功地采用了超长距离的高速以太网通讯，实现了巨型机组的现地“无人值班”(少人值守)和远方监控。
    由于该系统自1997年投运至今，运行已有8年，计算机和网络设备等电子设备逐渐老化，成为制约电厂安全运行的瓶颈。另外，白山新建了两台单机150MW的抽水蓄能机组，需要接入计算机监控系统，因此，为满足白山特大型电站、大型蓄能机组控制在可靠性、实时性和安全性等方面的要求，有必要对监控系统进行软件升级、硬件改造和三期抽水蓄能机组接入工程。

    研究内容

    本监控系统结构是根据白山发电厂的具体情况，采用北京中水科自动化工程公司H9000V3.0分布开放式计算机控制系统，结合当前计算机技术的最新发展，设计的一个全新的、分布开放式高速网络型冗余梯级计算机监控系统。系统具有良好的可靠性、可扩充性、可移植性，支持异型机网络互联。
    白山发电厂计算机监控系统由三个子系统组成：桦甸梯调中心计算机监控系统(简称桦甸系统)、白山电站计算机监控系统(简称白山系统)、红石电站计算机监控系统(简称红石系统)。整个系统采用分层分布的系统结构，共分三层：桦甸调度中心层、白山(红石)站级监控层以及现地控制单元层。桦甸梯调中心层构成桦甸系统、白山站级监控层与其现地控制单元层(包括白山右岸电站和左岸电站)构成白山系统，红石站级监控层与其现地控制单元层构成红石系统。监控系统改造后，网络连接情况为：
    白山、红石分布通过光纤与桦甸子系统连接，组成实时冗余的以太网络。白山一期5套LCU单元、二期4套LCU单元和三期2套抽水蓄能LCU单元分布通过光纤与白山厂站层连接，红石6套LCU单元分布通过光纤与红石厂站层连接。
    本次对监控系统进行技术改造的重点包括以下四部分：
    （1）更换厂站层所有主机设备和网络设备，采用主流的成熟产品；
    （2）LCU采用GE公司的PAC系列PLC，取消工控机，保留绝大部分输入输出模块，增加以太网通讯模块，采用PLC直接上网技术，使系统可靠性大大提高，采用PAC系统RX7i系列硬件，提高系统运行的稳定性，同时将网络传输速率从10MB提高到100MB；
    （3）监控系统软件升级为H9000系统V3.0版本，丰富完善数据采集与处理、实时数据库管理、人机联系、安全运行监视、故障报警、事故追忆、机组和设备的控制与调节、生产统计、综合计算、报表和打印等功能，此次改造在维护平台方面有质的飞跃，给维护人员提供一个便捷的操作方法；
    （4）将新建的抽水蓄能机组接入H9000计算机监控系统，实现监视和控制功能，将新建的抽水蓄能机组加入大厂AGC控制，实现自动开停机、负荷自动分配和低频自启动功能。

    创新点

    （1）白山发电厂计算机监控系统结构分布于相距几十公里的桦甸、白山、红石三地，其中白山又由一期右岸、二期左岸常规机组和三期抽水蓄能机组组成，位置分散，距离远，系统结构复杂。我们自主研发的H9000系统解决了长距离条件下的分布式通信和控制难点，实现了同时监视和控制常规机组和抽水蓄能机组的功能，并且满足了桦甸梯调中心可以控制白山和红石各地生产设备，H9000系统完全满足了混合型梯级水电站的监视和控制要求。
    （2）抽水蓄能机组与常规机组在机组特性方面差别较大，在发电工况、抽水工况、调相工况等不同工况条件下，对躲避振动区、优化运行效率等方面提出了更高的要求。我们将H9000系统AGC模块进行了功能扩充和优化升级，将抽水蓄能机组加入进来，在国内第一次实现了常规机组和抽水蓄能机组混合调度控制的功能 。

    应用前景及社会经济效益

   （1）应用情况
    1）机组有功、无功控制调节方面
    对机组的有功调节，在满足水力约束的条件下做到了快速准确。对机组的无功调节也很好的满足了现场实际的要求，完全达到东北电网50± 0.1Hz的频率要求和功率调节的标准，且调节过程相当平稳，机组负荷分配比较均匀。
    2）机组的开停机控制方面
    开机速度快、平稳，停机时间短，开停机过程中出现问题时，发现和处理都非常方便，现地单元触摸屏可直接显示开关量的状态和模拟量的实时值，加快故障处理过程。
    3）数据采集处理方面
    数据采集全面：上位机信息量准确，数据更新速度快。
    4）安全运行监视方面
    比较全面反映现场信息，故障、事故报警、光字牌的反映准确；随机报警信息量大、详细；画面比较直观的反映了现场各机组的实时状态。
   （2）社会效益
    在硬件改造、软件升级的同时，尽量采用和保留了原系统的模块，节省投资400万；将三期抽水蓄能机组接入H9000系统，如设立另外一套监控系统，需要投资200万元；新系统大大提高了系统可靠性，减少了维护费用，提高了备用时间 。综上所述，白山水电厂计算机监控系统更新改造和抽水蓄能机组接入工程实施后，为稳定东北电网做出了很大贡献，社会效益和经济效益巨大。

白山梯级水电厂三期抽水蓄能机组电气主接线图监控画面