陸水電廠計算機監控系統改造設計

余春明，楊流學，陳康龍

（陸水樞紐工程局，湖北 赤壁 437302）

1 概 述

陸水電廠計算機監控系統采用長江勘測規劃設計研究院研究開發的PSC－2100H開放分布式電站計算機監控系統。該系統分為主控級和現地控制單元兩層。主控級設置有2套操作員工作站、1套工程師工作站、1套廠長監視工作站、1套遠程通信服務器和1套系統同步時鐘。現地控制單元設置有機組現地控制單元1（2、3、4和5）LCU、全廠公共設備現地控制單元6LCU及開關站現地控制單元7LCU。主控級計算機采用SUN公司的操作員工作站，CUP為SRARC系列，操作系統為SPARC Solaris UNIX。計算機監控系統結構圖如圖1所示。

圖1 陸水電廠計算機監控系統結構圖

2 改造的必要性

由于電廠現有監控系統備件、系統擴充以及網絡安全防護存在一定的問題，因此，迫切需要對現有監控系統進行改造。

2.1 主控級工作站的安全性問題

監控系統主控級工作站為1999年購置，2000年投入運行，從主控級投運至今運行情況來看，設備一直運行穩定、可靠。但由于SUN公司2009年被ORACLE公司收購，SPARC系列工作站已全面停產，僅保留SPARC服務器系列架構，現市場上已無相應的硬件更換，一旦硬件出現問題，工作站將癱瘓，直接影響設備安全穩定運行。

2.2 新增的10kV和35kV系統無法接入監控系統

電廠從1997年開始對10kV和35kV系統進行了擴充，由于原監控系統預留量和接口方式限制，目前該部分未接入現有監控系統，造成監控盲區，形成安全隱患，并相應增加了運行人員的勞動強度。

2.3 電廠監控系統和生產管理系統需安全隔離

陸水電廠生產管理系統（MIS）通過一臺雙網卡的數據服務器與監控系統通信，在硬件及軟件上均未做隔離，存在較大的安全隱患。為保證監控系統的安全運行并達到電力系統相關安全要求，需對監控系統和生產管理系統進行隔離。

3 監控系統改造設計

3.1 主控級工作站改造

基于SUN公司已不再生產SPARC系列工作站的實際情況，本次監控系統主控級計算機將更換為Inter x86平臺的計算機。考慮到現在計算機硬件的快速發展，普通商用PC機已經能完全滿足監控系統所需的穩定性及可靠性，因此陸水計算機監控系統主控級計算機將采用市面上性能較好的商用PC機。在操作系統平臺選擇上，采用SUN公司的Solaris x86。原因之一是Solaris操作系統穩定、可靠、功能強大。原因之二是原監控系統軟件移值的方便性。原因之三是長江勘測規劃設計研究院機電研究所已經成功的將PSC2100移植到Solaris x86操作系統的PC機平臺上。

3.2 10kV及35kV設備信息接入監控系統

3.2.1 10kV設備信息接入

圖2 10kV系統主接線圖

陸水電廠10kV系統共計有7臺高壓開關，兩臺電壓互感器。10kV系統主接線圖如圖2所示。

10kV高壓開關保護測控裝置、電壓互感器保護測控裝置使用的是南京深科博業公司生產的通用型保護測控裝置DMP301P及電壓互感器保護測控裝置DMR381P。

DMP301P、DMR381P集保護、測量、監視、控制、人機接口、通信等多種功能于一體。該產品采用RS485、RS232、CAN、EtherNet（TCPIP）等通信方式與DCS系統或上一級調度自動化系統連接。MODBUS是應用層協議，可基于上述通信媒介進行系統互聯。MODBUS采用直接內存訪問的模式，其基本協議定義了內存訪問的具體細節，各應用程序或系統互連時只須提供內存地址表即可。

陸水電廠4臺機組現地控制單元前置工控機使用的是弘格公司生產的7188E8嵌入式以太網控制器，該產品組網簡單，投資小，開發容易，且在長期的使用中，表現出工作可靠，維護量小的特點。基于上述理由，并為減小備品備件的壓力，故將7188E8嵌入式以太網控制器做為10kV設備的前置工控機。

考慮到DMR－P系列保護測控裝置支持CAN總線，為減少網絡設備投資，經過比較及實驗，將9臺DMR－P系列保護測控裝置組成CAN總線網絡，并經由一臺CAN轉RS232協議轉換器與7188E8通信，最后通過光纖將7188E8在保護室接入監控網絡。10kV網絡結構圖如圖3所示。

3.2.2 35kV設備信息接入

35kV中的31、32、33、36開關因7LCU容量問題，除開關位置和分合操作信號外，模似量及報警信號均未送至監控系統。

35kV開關保護測控裝置類型眾多。31DL、32DL、34DL使用的是珠海萬力達公司的 MLPR－610線路保護測控裝置，36DL、6B使用的是南京深科博業公司生產的變壓器后備保護測控裝置DMR391P和變壓器差動保護裝置DMR392P，33DL使用的是武漢國測公司生產的數字線路保護測控裝置GCL110。

圖3 10kV網絡結構圖

除33DL線路保護測控裝置GCL110外，其余均支持RS485總線組網，故考慮將33DL模似量、開關量接入LCU7上，其余6B、31、32、34、36組成 RS485總線網絡，然后通過一臺嵌入式以太網控制器7188E8接入監控網絡。網絡結構如圖4所示。

圖4 35kV網絡結構圖

3.3 監控系統與生產管理系統隔離

陸水電廠生產管理系統MIS通過一臺雙網卡的數據服務器從監控系統獲取數據。較低安全等級的MIS系統導致監控系統的安全性大大降低。解決的方案一是MIS系統與監控系統中間通過物理隔離設備進行聯接，但物理隔離設備價格昂貴。解決的方案二是MIS系統數據服務器通過串口與監控系統的實時／歷史數據服務器交換信息。考慮到第二種方案投入較少，且串口通信程序決定了串口通信的單向性，監控系統無法向MIS系統發送除程序請求以外的數據，安全性較高，故本次改造采用第二種方案。

3.4 監控系統軟件功能改造

（1）根據運行人員反饋，在進行開關分合操作時監控系統響應時間過長，在本次更新改造中對整個監控系統數據采樣時間進行測試，使之達到如下要求：①狀態和報警點采周期：≤1s；②模擬量采集周期：電量≤2s，非電量1～5s；③SOE點分辨率：≤10ms。

（2）增強歷史數據處理能力。①自動統計機組工況轉換次數及運行、備用、檢修時間累計；②被控設備操作動作次數累計及事故動作次數累計；③對實時數據進行統計分析和計算處理，形成歷史數據庫記錄，并提供歷史數據檢索、查詢、打印等功能。

（3）增加操作語音提示功能。為保證在監控系統上對設備對象操作的正確性，本次監控系統改造將增加操作語音提示功能，主要是為了避免和防止運行人員在操作過程中出現誤操作。

（4）增加一臺顯示器，實現雙屏顯示。雙屏顯示技術的實施有助于運行人員不用切換屏幕即可了解更多的設備信息，其中一屏顯示主接線圖，一屏顯示熱工儀表等其它信息。

4 結束語

通過以上設計和改造，有效地解決了電廠計算機監控系統硬件設備備件困難、系統容量不夠以及網絡安全防護低等問題，同時增加了部分功能，對監控系統進行了全面升級，消除了安全隱患，使電廠的安全生產水平得到了較大的提高。

［1］賴壽宏.微型計算機控制技術［M］.北京：機械工業出版社，2004.

［2］潘新民，王燕芳.微型計算機控制技術實用教程［M］.北京：電子工業出版社，2003.

［3］張 建.計算機測控系統設計與應用［M］.北京：機械工業出版社，2004.

［4］王常力，廖道文.集散型控制系統的設計與應用［M］.北京：清華大學出版社，1993.