高砂水電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)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(zhèn)，距離沙縣14 km，水電站以發(fā)電為主，航運(yùn)為輔做為開發(fā)目標(biāo)。1992年9月開工建設(shè)，電廠裝機(jī)容量50 MW（4×1.25 MW），2002年投入運(yùn)行的監(jiān)控系統(tǒng)采用水科院自動化所研制的H9000 V3.0分布開放式計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)按“無人值班（少人值守）”運(yùn)行方式設(shè)計，與電站安全運(yùn)行密切相關(guān)設(shè)備采用冗余設(shè)置，保證了系統(tǒng)高度可靠性。

由于監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)中兩臺操作員工作站先后發(fā)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(yùn)行，處于極不安全的單機(jī)運(yùn)行方式。原上位機(jī)主機(jī)為康柏AlphaXP1000工作站，現(xiàn)市場上已無備品、備件可供修復(fù)。因此，針對存在問題先行對上位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行升級改造是必要的。

為提高系統(tǒng)可靠性，改造后的監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)由單網(wǎng)模式改為雙網(wǎng)模式；為提高通用性、降低造價，上位機(jī)更換為基于X86內(nèi)核的PC工作站，操作系統(tǒng)平臺建議更換為Windows2003，上位機(jī)應(yīng)用軟軟件升級為北京中水科技研制開發(fā)的H9000V4.0計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；LCU軟件除了做部分適應(yīng)性改進(jìn)外，基本維持不變，今后LCU的改造根據(jù)硬件壽命周期進(jìn)行硬件更換。

1 改造后監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)備配置

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)升級改造采用H9000 V4.0開放分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)采用全計算機(jī)監(jiān)控模式共分二層：廠站級控制層和現(xiàn)地控制單元層，包含2套主機(jī)及操作員站、1套工程師站、1套語音及通信服務(wù)器，1套歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器，5套現(xiàn)地控制單元（LCU），各計算機(jī)均采用開放的漢化操作系統(tǒng)Windows 2003企業(yè)版，網(wǎng)絡(luò)軟件為TCP/IP，圖形符合X/Window。

1.2 設(shè)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(jī)接口工作臺，負(fù)責(zé)監(jiān)視、控制及調(diào)節(jié)命令發(fā)出、打印人機(jī)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(tǒng)功能及應(yīng)用的開發(fā)、編輯和修改畫面、數(shù)據(jù)庫維護(hù)、系統(tǒng)初始化和管理、檢索歷史記錄、系統(tǒng)故障診斷和維護(hù)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(shù)據(jù)服務(wù)器

歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器1套，是監(jiān)控系統(tǒng)管理與數(shù)據(jù)庫管理的核心設(shè)備，采用HPZ400高性能的工作站。完成對整個電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的管理，AGC/AVC計算和處理，數(shù)據(jù)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(nèi)自動化設(shè)備。如：繼電保護(hù)系統(tǒng)、電量采集系統(tǒng)、微機(jī)防誤系統(tǒng)。

（5）GPS時鐘系統(tǒng)

GPS時鐘系統(tǒng)1套，采用BSS-Ⅲ衛(wèi)星時間同步裝置。

（6）廠站層不間斷電源

兩套互為獨(dú)立的合肥陽光電源有限公司生產(chǎn)的5 kVA電力專用逆變電源。

（7）電站網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

在廠站層設(shè)兩套華為Quidway S2326TP-E1工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，組成100 M交換式星型以太網(wǎng)。廠站層各工作站通過采用雙絞線接入交換機(jī)，傳輸速率100 Mb/s；現(xiàn)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(jī)監(jiān)控系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）開放的計算機(jī)系統(tǒng)環(huán)境；

（2）靈活多變的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；

（3）強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集處理功能；

（4）強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能；

（5）安全可靠的操作控制策略；

（6）標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)設(shè)計與軟件開發(fā)；

（7）完善的系統(tǒng)應(yīng)用功能；

（8）面向?qū)ο蟮膱D形與人機(jī)界面系統(tǒng)。全鼠標(biāo)驅(qū)動、無鍵盤設(shè)計；面向?qū)ο缶幊探M態(tài)，界面簡潔，操作靈活方便；世界座標(biāo)系統(tǒng)，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(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，支持不同數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；

（10）HReport向用戶開放的報表系統(tǒng)；

（11）豐富的通信協(xié)議與聯(lián)網(wǎng)功能；

（12）強(qiáng)大的應(yīng)用開發(fā)支持軟件系統(tǒng)。

3 升級改造現(xiàn)場設(shè)計、施工與調(diào)試

3.1 設(shè)計原則：

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

3.2 安裝調(diào)試原則：

（1）工程安裝調(diào)試將受現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行工況的影響，施工的技術(shù)措施應(yīng)以設(shè)備及電力系統(tǒng)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(chǎn)。

（2）本次改造安裝調(diào)試原則是新舊系統(tǒng)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(shù)據(jù)服務(wù)器的監(jiān)控系統(tǒng)軟件采用H9000 V4.0版，原監(jiān)控設(shè)備維持的H9000 V3.0版監(jiān)控軟件不變。

（3）未升級的LCU網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)接入老系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，由老系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和控制；升級后的LCU網(wǎng)絡(luò)接入新系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，由新系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和控制。新系統(tǒng)通過CDT規(guī)約讀取老系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并通過通訊工作站上送給地調(diào)。

（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(diào)試。

3.3 現(xiàn)場施工與調(diào)試

（1）施工前的準(zhǔn)備工作

1）制定周密的施工方案，包括項目實(shí)施的詳細(xì)技術(shù)措施、組織措施、安全措施、施工步驟和周密的進(jìn)度計劃。

2）對新系統(tǒng)在廠家進(jìn)行組態(tài)、數(shù)據(jù)庫完善、各畫面制作及各功能的完善準(zhǔn)備工作；

3）在監(jiān)控廠家對運(yùn)行和檢修人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)工作；

4）對新設(shè)備進(jìn)行出廠前的聯(lián)調(diào)及驗收工作；

5）編制現(xiàn)場施工方案及工期安排；

6）進(jìn)行各階段風(fēng)險評估工作。

7）監(jiān)控上位機(jī)設(shè)備安裝

（2）新系統(tǒng)與老系統(tǒng)遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)交換通訊調(diào)試

新系統(tǒng)調(diào)度通訊機(jī)與老系統(tǒng)調(diào)度通訊機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換采用DL/T-CDT通訊規(guī)約，新系統(tǒng)通訊機(jī)運(yùn)行DL/T-CDT主站程序，老系統(tǒng)通訊機(jī)運(yùn)行DL/T-CDT從站程序，由新監(jiān)控系統(tǒng)向調(diào)度發(fā)送全廠遙測、遙信數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)新系統(tǒng)從老系統(tǒng)接收調(diào)度需要的遙測、遙信數(shù)據(jù)。

（3）現(xiàn)地層各LCU逐步接入新系統(tǒng)及調(diào)試

（4）拆除老系統(tǒng)

將老系統(tǒng)中的操作員A站、通訊工作站、語音報警工作站及附屬設(shè)備拆除。

（5）新系統(tǒng)設(shè)備接線梳理

工作前做好必要的安全措施，確保監(jiān)控系統(tǒng)正常運(yùn)行。各接線整齊、美觀、緊固，同時做好相應(yīng)的標(biāo)識。

（6）新監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)與廠內(nèi)設(shè)備通訊調(diào)試。

（7）根據(jù)新監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的情況，廠家技術(shù)人員對所存在的問題進(jìn)行處理完善。

（8）新改造設(shè)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(jìn)行，成立了監(jiān)控改造工作小組。

（2）派技術(shù)人員赴廠家接受工廠培訓(xùn)并參加本工程的畫面制作、數(shù)據(jù)庫修改、控制流程編寫、通訊接口調(diào)試和工廠試驗，時間一般為30天。同時，廠家應(yīng)在投運(yùn)調(diào)試期間現(xiàn)場對運(yùn)行維護(hù)人員進(jìn)行培訓(xùn)，使運(yùn)行人員能熟練使用該系統(tǒng)，維護(hù)人員能夠制作畫面、數(shù)據(jù)庫修改、控制流程修改等。

（3）在整個監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)改造過程中，需要特別注意的是一定要保證新老系統(tǒng)銜接的安全性與穩(wěn)定性以及現(xiàn)場施工的進(jìn)度安排符合實(shí)際需要。

（4）試驗過程前，應(yīng)與電站主管部門及技術(shù)人員討論并編寫出詳細(xì)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(zhǔn)執(zhí)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(shè)備，待試驗結(jié)束后再插回繼電器。

（6）試驗過程應(yīng)嚴(yán)格按照操作票的起始執(zhí)行，保證試樣的嚴(yán)肅性和安全性，不可在無票情況下作業(yè)，同時應(yīng)保證調(diào)試設(shè)備和相應(yīng)回路上沒有其他工作進(jìn)行。

（7）首臺LCU接入試驗應(yīng)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(zhǔn)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(guān)說明，以免在后續(xù)投運(yùn)或維護(hù)過程中銜接出現(xiàn)問題。

5 結(jié)束語

高砂水電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)改造，本著高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求的設(shè)計理念，采用先進(jìn)、成熟的硬件配置和軟件技術(shù)，具有更好的開放性、可維護(hù)性和可擴(kuò)充性，對于進(jìn)一步提高電廠安全運(yùn)行水平，改善運(yùn)行條件及提高電能生產(chǎn)的質(zhì)量奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)，保證電廠已實(shí)現(xiàn)的“無人值班（少人值守）”運(yùn)行模式基礎(chǔ)更加牢固，將電站帶入一個更加安全、穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行環(huán)境。