高砂水電站計算機監控系統上位機改造

蘭有磷，張文銀，羅榕華，胡啟華

（福建省高砂水電有限公司，福建 沙縣 365500）

0 引言

高砂水電站位于福建省沙縣高砂鎮，距離沙縣14 km，水電站以發電為主，航運為輔做為開發目標。1992年9月開工建設，電廠裝機容量50 MW（4×1.25 MW），2002年投入運行的監控系統采用水科院自動化所研制的H9000 V3.0分布開放式計算機監控系統，該系統按“無人值班（少人值守）”運行方式設計，與電站安全運行密切相關設備采用冗余設置，保證了系統高度可靠性。

由于監控系統上位機中兩臺操作員工作站先后發生故障無法啟動，只有一臺同時期同型號工程師工作站替代作為操作員站運行，處于極不安全的單機運行方式。原上位機主機為康柏AlphaXP1000工作站，現市場上已無備品、備件可供修復。因此，針對存在問題先行對上位機系統進行升級改造是必要的。

為提高系統可靠性，改造后的監控系統網絡由單網模式改為雙網模式；為提高通用性、降低造價，上位機更換為基于X86內核的PC工作站，操作系統平臺建議更換為Windows2003，上位機應用軟軟件升級為北京中水科技研制開發的H9000V4.0計算機監控系統；LCU軟件除了做部分適應性改進外，基本維持不變，今后LCU的改造根據硬件壽命周期進行硬件更換。

1 改造后監控系統結構與設備配置

1.1 系統結構

計算機監控系統上位機升級改造采用H9000 V4.0開放分層分布式系統結構，系統采用全計算機監控模式共分二層：廠站級控制層和現地控制單元層，包含2套主機及操作員站、1套工程師站、1套語音及通信服務器，1套歷史數據服務器，5套現地控制單元（LCU），各計算機均采用開放的漢化操作系統Windows 2003企業版，網絡軟件為TCP/IP，圖形符合X/Window。

1.2 設備配置

（1）操作員工作站

操作員工作站2套，采用美國HP公司高性能的HP Z600工作站，每個操作員站配置2臺彩色液晶顯示器。操作員工作站作為操作員人機接口工作臺，負責監視、控制及調節命令發出、打印人機界面（MMI）等功能。

（2）工程師工作站

工程師工作站1套，采用HP Z600工作站，除配置一臺彩色液晶顯示器22寸外，與操作員工作站配置相同。用于系統功能及應用的開發、編輯和修改畫面、數據庫維護、系統初始化和管理、檢索歷史記錄、系統故障診斷和維護等工作。具有操作員工作站的所有功能，可作為操作員工作站的備用。

（3）歷史數據服務器

歷史數據服務器1套，是監控系統管理與數據庫管理的核心設備，采用HPZ400高性能的工作站。完成對整個電站計算機監控系統的管理，AGC/AVC計算和處理，數據庫管理，在線及離線計算，各圖表曲線的生成，事故、故障信號的分析處理。

（4）語音及通信工作站

語音及通信工作站1套，采用美國HP Z400工作站。通信工作站配有1塊智能8串口通信卡，用來連接廠內自動化設備。如：繼電保護系統、電量采集系統、微機防誤系統。

（5）GPS時鐘系統

GPS時鐘系統1套，采用BSS-Ⅲ衛星時間同步裝置。

（6）廠站層不間斷電源

兩套互為獨立的合肥陽光電源有限公司生產的5 kVA電力專用逆變電源。

（7）電站網絡設備

在廠站層設兩套華為Quidway S2326TP-E1工業以太網交換機，組成100 M交換式星型以太網。廠站層各工作站通過采用雙絞線接入交換機，傳輸速率100 Mb/s；現地層與各LCU的連接通過多模光纖，傳輸速率10 Mb/s。

2 H9000 V4.0計算機監控系統特點

（1）開放的計算機系統環境；

（2）靈活多變的系統結構分層分布式系統結構；

（3）強大的數據采集處理功能；

（4）強大的數據處理功能；

（5）安全可靠的操作控制策略；

（6）標準化的系統設計與軟件開發；

（7）完善的系統應用功能；

（8）面向對象的圖形與人機界面系統。全鼠標驅動、無鍵盤設計；面向對象編程組態，界面簡潔，操作靈活方便；世界座標系統，無級縮放；多窗口顯示、多級菜單；支持WEB瀏覽等；

（9）HistA方便高效的歷史數據管理系統，支持不同數據庫系統；

（10）HReport向用戶開放的報表系統；

（11）豐富的通信協議與聯網功能；

（12）強大的應用開發支持軟件系統。

3 升級改造現場設計、施工與調試

3.1 設計原則：

設備的設計要使其在任何情況下安全、可靠地工作。設備應便于檢查、試驗、維護和修理。設計還要考慮必要的安全措施，以保證操作和維護人員的安全。

3.2 安裝調試原則：

（1）工程安裝調試將受現場設備運行工況的影響，施工的技術措施應以設備及電力系統的安全為根本前提，盡可能不影響或少影響電廠的正常生產。

（2）本次改造安裝調試原則是新舊系統并存方式，新配置的2臺操作員站、1臺工程師工作站、1臺語音通訊工作站及1臺歷史數據服務器的監控系統軟件采用H9000 V4.0版，原監控設備維持的H9000 V3.0版監控軟件不變。

（3）未升級的LCU網絡繼續接入老系統的網絡交換機，由老系統進行監視和控制；升級后的LCU網絡接入新系統的網絡交換機，由新系統進行監視和控制。新系統通過CDT規約讀取老系統的數據，并通過通訊工作站上送給地調。

（4）待升級的LCU單元在未升級前程序不變，升級的LCU單元需要將PLC程序升級、通訊程序調試。

3.3 現場施工與調試

（1）施工前的準備工作

1）制定周密的施工方案，包括項目實施的詳細技術措施、組織措施、安全措施、施工步驟和周密的進度計劃。

2）對新系統在廠家進行組態、數據庫完善、各畫面制作及各功能的完善準備工作；

3）在監控廠家對運行和檢修人員進行技術培訓工作；

4）對新設備進行出廠前的聯調及驗收工作；

5）編制現場施工方案及工期安排；

6）進行各階段風險評估工作。

7）監控上位機設備安裝

（2）新系統與老系統遠傳數據交換通訊調試

新系統調度通訊機與老系統調度通訊機之間的數據交換采用DL/T-CDT通訊規約，新系統通訊機運行DL/T-CDT主站程序，老系統通訊機運行DL/T-CDT從站程序，由新監控系統向調度發送全廠遙測、遙信數據，從而實現新系統從老系統接收調度需要的遙測、遙信數據。

（3）現地層各LCU逐步接入新系統及調試

（4）拆除老系統

將老系統中的操作員A站、通訊工作站、語音報警工作站及附屬設備拆除。

（5）新系統設備接線梳理

工作前做好必要的安全措施，確保監控系統正常運行。各接線整齊、美觀、緊固，同時做好相應的標識。

（6）新監控系統上位機與廠內設備通訊調試。

（7）根據新監控系統運行的情況，廠家技術人員對所存在的問題進行處理完善。

（8）新改造設備的初步驗收工作。

4 改造過程中的體會

（1）為確保改造順利進行，成立了監控改造工作小組。

（2）派技術人員赴廠家接受工廠培訓并參加本工程的畫面制作、數據庫修改、控制流程編寫、通訊接口調試和工廠試驗，時間一般為30天。同時，廠家應在投運調試期間現場對運行維護人員進行培訓，使運行人員能熟練使用該系統，維護人員能夠制作畫面、數據庫修改、控制流程修改等。

（3）在整個監控系統上位機改造過程中，需要特別注意的是一定要保證新老系統銜接的安全性與穩定性以及現場施工的進度安排符合實際需要。

（4）試驗過程前，應與電站主管部門及技術人員討論并編寫出詳細的試驗方案，明確試驗的組織措施，并報請上級主管部門批準執行。

（5）接入試驗過程中，將可能造成不良后果的開出繼電器全部拔掉，徹底做好安全措施，以免程序誤動設備，待試驗結束后再插回繼電器。

（6）試驗過程應嚴格按照操作票的起始執行，保證試樣的嚴肅性和安全性，不可在無票情況下作業，同時應保證調試設備和相應回路上沒有其他工作進行。

（7）首臺LCU接入試驗應盡可能詳盡，試驗到各種工況，找出可能存在的問題，完善方案中的不足，為其他LCU試驗的接入做準備。

（8）試驗完成后需要做好備份工作，并對特殊之處作出相關說明，以免在后續投運或維護過程中銜接出現問題。

5 結束語

高砂水電站計算機監控系統上位機改造，本著高標準、嚴要求的設計理念，采用先進、成熟的硬件配置和軟件技術，具有更好的開放性、可維護性和可擴充性，對于進一步提高電廠安全運行水平，改善運行條件及提高電能生產的質量奠定了堅實的基礎，保證電廠已實現的“無人值班（少人值守）”運行模式基礎更加牢固，將電站帶入一個更加安全、穩定、可靠的運行環境。