三峡左岸电站监控系统智能报警设计与实施

王凌云，李天智，李利华，张卫君

（1.三峡水力发电厂，湖北 宜昌 443133；2.长江电力销售公司，湖北 宜昌 443002；3.白鹤滩水力发电厂，四川 凉山 615000；4.北京中水科水电科技开发有限公司，北京 100038）

三峡左岸电站首台机组于2003年投产发电，计算机监控系统由ABB标准的Advant开放式工业过程实时控制系统和ALSTOM公司在其基础上开发的电站信息管理系统组成。左岸计算机监控系统经过十余年运行，大部分设备已进入老化期，部分不可替换的关键设备也已经停产。且与其投产初期相比，水电自动化领域无论是技术水平还是应用要求都有很大提高和变化。除了满足可靠性、可维护性和可扩展性的基本要求外，数据挖掘技术、面向对象的WEB技术、网络通信技术的应用使得水电站监控系统已经由传统生产控制系统向生产、管理和市场综合应用系统转变。这些新的应用不仅能够保证设备安全运行，满足电力系统各项要求，更能够为我们提高水资源利用率、设备可用率，降低运行和维护费用，不断提高自身竞争力提供技术支持。

基于以上原因，三峡电厂于2019年启动了左岸电站监控系统改造。基于信息技术的发展以及三峡电厂对700 MW巨型混流式水力发电机组运行规律的掌握，新监控系统设计之初，规划了智能光字、智能预警、智能降级3大功能，以期在提升电站运行安全性的同时降低工作人员工作强度。下文将对三峡左岸电站新监控系统智能报警功能设计、实施过程进行介绍。

1 智能光字功能

1.1 传统光字

传统监控光字直接反映开关量动作情况，在设备检修时也可能触发光字，可能导致光字在无需点亮时长时间点亮。三峡左岸电站设备众多，如果也采用上述方式，光字就失去了意义。

1.2 光字设置情况

结合三峡左岸电站设备情况，左厂智能光字分为“机组光字”“500 kV开关站光字”“厂用电光字”“公用系统光字”4大类，所有最上一级光字集成在1个监控画面，实现全站设备的集中监视。各类具体情况如下：

（1）机组光字以机组为单位，每台机组最上一级光字设置“小故障”“大故障”“水机事故”“电气事故”“主变事故”等6个一级光字；

（2）500 kV开关站光字以出线/母线为单位；

（3）厂用电光字：10 kV设备以10 kV母线为单位，每条母线设置“母线失压”“电气事故”2个光字；10 kV以外设备设置“400 V母线失压”“机组直流系统故障”等4个光字；

（4）公用系统光字：以系统为基础，设置“集水井水位越限”“排水泵故障越限”“廊道水位越限”“清

洁水系统压力低”“泄水闸下滑提升失败”等光字。同时，在监控数据库中，光字相关数据设置独立的对象树，与实测点、计算点分开。

1.3 机组光字设计

机组光字设计是全电站光字设计最为复杂的环节，三峡电站700 MW机组每台机有2 000多个测点，全面反映了机组的各项运行指标，其中很多关键数据异常状态需要运行人员第一时间发现、第一时间处置。

机组光字以监控数据点为基础，充分利用每个数据点，以应报尽报为目的。机组光字来源有两个，一是单个数据点在满足条件时触发光字，例如机组在非停机状态下，单个推力瓦温越上限；二是多个模拟量/开关量组合，经过综合计算触发光字，例如机组在非停机状态下，两个及以上调速系统压油泵不可用即触发故障光字。

合理有序的光字结构是保证光字设计顺利、功能完整的基础。为了实现光字应报尽报、不误报，光字动作条件分为无条件动作、设备非检修态、设备运行态三类，最终通过设备状态与测点状态的综合计算实现光字的智能报警。同一异常事件在不同的设备状态下也可能对应不同的光字动作级别。

以某型机组为例，机组小故障下设置6个二级光字，为小故障1至小故障6，机组大故障下设置11个二级光字，为大故障1至大故障11。每个二级光字下平均约30个触发条件。

1.4 智能光字在故障处理中的优势

巨型水电站监控系统测点多，发生复杂故障时监控系统会出现大量告警事件，而监控显示屏窗口1次只能显示部分信息，其余信息被顶到历史画面，运行人员无法及时查看所有信息，影响监控系统及监控人员故障点的正确判断，延误事故处理时间。智能光字将全电站设备故障信息集成于1个画面，便于故障时运行人员快速掌握全站设备状态、定位故障根源。

2 智能预警功能

目前的监控系统，模拟量多根据设备定值采用越上(下)限、越上上（下下）限两级报警，部分重要模拟量越限报警时已较长时间处于故障状态甚至已处于事故边缘，运行人员进行处理的时间有限。

三峡左岸电站新监控系统开发时，三峡电站已运行16年，三峡电厂已充分掌握700 MW巨型混流式水力发电机组运行规律。为了确保将事故消灭于萌芽状态，使隐患尽早发现、尽早处置、尽早消除，新监控系统在传统两级报警的基础上增设预控值报警。预控值为设备正常运行时相关运行参数的最大/小值，并且随着季节等因素进行调整。预控值在监控系统上位机人机交互画面设置，越限报警作为光字动作条件之一。

3 智能降级功能

目前的监控系统，在部分正常操作下，会产生一些无价值的信号，以机组技术供水系统投运、退出、正反向倒换、减压阀倒换时的为例，每次开启/关闭技术供水总阀，产生的技术供水流量、压力越下限、复下限报警多达3页，干扰监屏，并带来一定的安全隐患。

针对上述情况，对部分事件进行了限定条件报警，例如：机组技术供水总阀不在全开状态时，冷却水流量低自动降为最低级报警。本项功能通过条件报警脚本实现屏蔽或动态改变报警级别。

4 智能报警功能的测试与完善

三峡左岸电站监控系统智能报警功能研究工作于2019年初启动，至2019年中设计完成，耗时半年。2019年底，首台LCU改造机组完工前，进行了完整的检查、测试，主要包括光字测点逐一核对、光字逻辑核对、模拟动作。

后期考虑到光字文件由独立的程序运行，且各个光字文件相互独立，为防止异常情况下光字文件未启动或光字运行程序未工作，以LCU为单元设置了光字测试功能。该功能通过由监控系统上位机人机画面中“光字测试软连片”实现，投入该软连片，相关光字全部动作；退出该软连片，光字动作复归。

5 结语

三峡左岸电站新监控系统于2019年11月上线运行，首台LCU改造机组于2019年12月检修完毕，相关智能报警功能同步投入运行。经过1年多的运行，相关功能均正常动作，无漏报误报，大幅提升了电站智能化水平，降低了工作人员压力。总结如下：

（1）电站智能报警功能设计必须以掌握设备运行规律为基础；

（2）智能报警功能开发工作必须结合设备运行实际，由工作经验丰富的人员完成；

（3）智能报警功能务求可靠、完整，不能有漏洞，为此必须在投运前进行完整的检查、测试；

（4）应该为电站运行人员提供便捷的测试方式，以便及时发现智能报警功能的异常情况；

（5）随着设备的改造、换型，存在监控系统数据库变化的可能，智能报警功能需同步进行调整。为此，智能报警功能开发与完善是个长期的工作过程，电站工作人员需自主掌握相关技术。