朱金海
云南华电金沙江中游水电开发有限公司集控中心，云南 昆明 650228
摘要：云南电网异步联网运行后，当发生主力水电厂误调误控时，将可能造成电网高频切机或低频减载动作，引发大面积停电事故。本文对某水电厂计算机监控系统对机组功率误调节事件分析，通过对监控系统内部数据流向分析和现场模拟测试，确定了造成机组功率误调节的原因。在此基础上提出了切实可行的解决方案，确保了网源安全稳定运行。
关键词：计算机监控系统；功率误调节；数据流向；原因分析
中图分类号：TM764.2 文献识别码：B
0 前言
某水电站安装5台单机容量为400MW的混流式水轮发电机组。以500kV电压等级接入电网，机组在电网中担任基荷、调峰、调频、事故备用任务。
计算机监控系统采用外国公司生产Power Generation Portal 系统，上位机采用基于Windows Server 2003系统的PGP version 4.0软件，下位机LCU控制器为PM866。监控系统控制模式分为现地/远方，远方控制分为厂站/集控/省调/网调四种控制模式［1］。调速器采用南瑞公司SAFR-2000H微机型调速器系统，正常运行中采用开度模式控制。机组功率控制采用监控系统闭环PID控制，监控系统实时采集机组功率与给定值比较，发送增/减脉冲信号给调速器，从而达到调节功率目的［2］。
1 事件简要过程
现场检修人员开展与调度AGC、AVC单机及多机闭环联调试验，与流域集控中心的信息核对、控制功能测试工作。2018年1月31日16时20分，计算机监控系统控制权在流域集控侧，现场工作人员开展计算机监控AHDS2数据服务器数据库标签更新（增加至流域集控遥调点共60个标签）工作时，因新增标签对应机组LCU下位机程序还未下装。16时28分40秒#4机组有功功率从10MW异常增加至400MW，无功功率同时从6.56MVar异常增加至75MVar，导致全厂有功功率增加390MW，无功功率增加122.44Mvar。
2 监控系统分析
2.1 监控数据流
AHDS1和AHDS2数据服务器Power Generation Portal （简称PGP）软件通过AC800M OPC Server与各LCU控制器实现数据交换，各LCU控制器的遥信及遥测信号通过数据服务器上的AC800M OPC Server上行到数据服务器上的PGP标签， 数据服务器的PGP标签再通过PGP Multi-Node传输数据到集控、省调、网调通讯服务器PGP标签，实现上位机对各LCU设备的数据监视。通讯服务器上IEC104通过PGP OPC Server读本机PGP上的遥信及遥测数据，组织报文发送给集控或调度；IEC104解析集控或调度遥控及遥调命令报文，通过PGP OPC Server写入本机PGP的遥控及遥调标签。各通讯服务器PGP通过PGP Multi-Node将遥控及遥调标签传输到数据服务器上的PGP遥控及遥调标签，数据服务器上的PGP再将这些命令信息通过AC800M OPC Server下发到各LCU控制器，实现上位机对各LCU设备的控制与调节。数据服务器PGP重启后，遥控、遥调标签自身带有无效标志位，在重新与通讯服务器建立连接后，先后读取2台集控通讯服务器的遥控、遥调标签值，读取顺序随机，如果运行模式（集控、厂控）满足条件，执行相应命令。
2.2 指令分析
AHDS2数据服务器数据库更新后找不到新增遥调数据，导致检测到新增标签质量位坏质量。当AHDS2数据服务器检测到数据异常时，将主动向LCU控制器、流域集控通讯服务器、调度（省调和网调）通讯服务器重建连接、重新召唤数据，更新AHDS2数据库所有数据。由于流域集控通讯服务器AHCCS1接收集控最后一次指令为#2机组有功设定400MW，#3机组有功设定400MW，#4机组有功设定10MW，此时#2机当前负荷390MW，#3机当前负荷393MW，#4机当前负荷10MW，该指令与当前负荷一致，在调节死区范围内，执行后负荷无变化。当AHDS2重新读取流域集控通讯服务器AHCCS2中最后一次功率调节指令时，因AHCCS2最后一次指令为#2机组有功设定400MW，#3机组有功设定400MW，#4机组有功设定400MW，该指令与#4机当前负荷10MW不一致，指令执行后#4机组负荷增加至400MW。
2.3 误调节原因
综合分析及验证试验判断，在数据服务器AHDS2在线数据库更新后，标签数据库出现坏质量找不到实际路径，数据服务器AHDS2重建链接，重新随机读取到AHCCS1和AHCCS2接收的最后一次指令。对于#2、#3机组，因AHCCS1和AHCCS2接收的最后一次集控指令均为400MW，此时#2机组当前有功功率390MW，#3机组当前有功功率393MW，因读取到的指令与当前设定值一致，不执行。#4机组当前有功功率10MW，当数据服务器AHDS2读取AHCCS2中最后一次功率调节指令时，因AHCCS2最后一次指令为：#4机组有功设定400MW，该指令与#4机当前设定值（10MW）不一致，指令执行后#4机组功率异常增加至400MW。
3 暴露问题
从上述分析来看，该水电厂计算机监控系统存在以下三个问题：一是监控系统存在当SCADA服务器在数据异常、重启、网络中断等特殊情况下，会主动从通信机读取遥控、遥调值。二是当监控系统数据服务器判定数据异常时，不会退出对下位机的控制。三是与集控/省调/网调的通信机遥调指令执行完成后，没有“已执行”标志，且两台通信服务器指令不同步，存在SCADA服务器数据异常时读取到通讯服务器早期指令会误执行的漏洞。
4 解决方案
本次导致机组功率误调节主要原因为计算机监控系统存在设计不合理所导致，解决方案如下：在下位机公用LCU柜内增加控制器R1（冗余配置），型号为PM866，用于所有和网调、省调通信增加的OPC连接，处理网调母线Ⅰ、Ⅱ目标电压增量，发电计划/电压目标上限/电压目标下限曲线后得到最终曲线目标总有功和电压目标值、曲线电压目标值。省调、网调、集控6台通信服务器本地安装AC800M OPC Server程序，所有与省调、网调、集控的遥控及遥调命令不再经过AHDS1和AHDS2上的AC800M OPC Server转发，而是通过本机的AC800M OPC Server直接下发到控制器。升级省调、网调、集控6台通信服务器上的IEC104通信程序，支持连接2个OPC Server。1个连接PGP OPC Server主要用于读取本机PGP的遥信、遥测数据，另1个连接AC800M OPC Server主要用于读写调度遥控、遥调指令到控制器。公用LCU控制器通过IAC通讯获取R1控制器处理好后的最终遥控/遥调/曲线指令。
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该方案将原有通讯服务器（AHGDCS1 AHGDCS2 AHPDCS1 AHPDCS2 AHCCS1 AHCCS2）PGP通过Multi-Node（节点传输）传输网调/省调/集控的遥控、遥调、曲线指令给数据服务器，再通过数据服务器Output Transfer下发给各LCU控制器方式移除，改用通讯服务器（AHGDCS1 AHGDCS2 AHPDCS1 AHPDCS2 AHCCS1 AHCCS2）的IEC104通过OPC Server直接下发给各LCU控制器。IEC104能实时识别出调度遥控遥调指令，保证了所有指令只出口1次且不存在IEC104重启同步的问题，完全杜绝了监控上位机在重启或故障时，数据服务器主动从通信服务器读取遥控、遥调指令的问题。
5. 结论
监控系统数据库更新作业风险高，出现误调误控对电网影响大。因此，作业前应做好防止误调、误控风险辨识；作业期间应把机组LCU控制权切至厂站现地控制，向调度申请封锁全厂数据，避免影响调度自动化主站运行。
参考文献
［1］许菲.计算机监控系统误下发有无功指令的分析［J］.云南水利发电，2019.1
［2］吴威，董勤.景洪电厂机组有功功率异常波动的分析及处理［J］.云南水利发电，2019.2
［3］尹志超.水电厂计算机监控系统软件作业防误操作措施.云南水利发电，2021.1
［4］梁建行,高光华.水电厂计算机监控系统设计［M］.北京：中国水利水电出版社，2013.
［5］DL/T1009-2016水电厂计算机监控系统运行及维护规程［S］