三板溪水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)雙機雙網(wǎng)的研究與實現(xiàn)

吳 輝，向 歡，楊丹丹

（五凌電力有限公司三板溪水力發(fā)電廠，貴州 錦屏 556700）

三板溪水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)雙機雙網(wǎng)的研究與實現(xiàn)

吳 輝，向 歡，楊丹丹

（五凌電力有限公司三板溪水力發(fā)電廠，貴州 錦屏 556700）

為了實現(xiàn)三板溪電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)雙機雙網(wǎng)的功能，在LCU的原主備PLC中各新增一塊NOE模塊，同時在PLC程序中新增0號、1號網(wǎng)的網(wǎng)絡故障判斷程序，實現(xiàn)單CPU的0號、1號網(wǎng)故障自動切換功能，最后修改網(wǎng)絡判斷及CPU切換程序，實現(xiàn)雙CPU故障自動切換功能。實驗結(jié)果表明，本文提出的雙機雙網(wǎng)設計方案有效可行，大大地提高了計算機監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性，為電廠的安全穩(wěn)定運行提供了可靠的保障。

計算機監(jiān)控系統(tǒng)；中央處理器；雙機雙網(wǎng)

1 引言

三板溪水電廠是沅水干流15個梯級電站中的第二級，為沅水上唯一具有多年調(diào)節(jié)性能的龍頭水電站。裝有4臺250 MW水輪發(fā)電機組，2006年底全部機組投產(chǎn)發(fā)電，多年平均發(fā)電量24.28億kW·h，水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)為北京中水科水電科技開發(fā)有限公司開發(fā)的H9000系統(tǒng)，監(jiān)控下位機使用施耐德公司Quantum系列可編程控制器。由于計算機監(jiān)控系統(tǒng)下位機實為雙機假雙網(wǎng)，當其中任意CPU或網(wǎng)絡故障，PLC均將自動切換至備用PLC運行，若此時處于備用狀態(tài)的CPU及NOE模塊任一個出現(xiàn)故障，則監(jiān)控系統(tǒng)下位機將與上位機通信中斷，給機組的安全穩(wěn)定運行帶來重要隱患，因此對現(xiàn)有計算機監(jiān)控系統(tǒng)運行方式進行優(yōu)化、改造，滿足五凌電力有限公司“無人值班、少人值守、遠程集控”的要求和保障機組的安全穩(wěn)定運行具有重要意義。

2 原監(jiān)控系統(tǒng)下位機網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

如圖1所示，三板溪電廠監(jiān)控系統(tǒng)下位機PLC網(wǎng)絡配置為單CPU配備單NOE模塊，即CPU（A）對應0號網(wǎng)，CPU（B）對應1號網(wǎng)，也稱為雙機假雙網(wǎng)，若其中任一CPU或網(wǎng)絡故障，都將導致CPU及NOE模塊癱瘓，從而切至另一套處于備用狀態(tài)的CPU及NOE模塊繼續(xù)運行，若此時處于備用狀態(tài)的CPU及NOE模塊任一個出現(xiàn)故障，則監(jiān)控系統(tǒng)下位機將與上位機通信中斷，給機組的安全穩(wěn)定運行帶來重要隱患。

圖1 原監(jiān)控系統(tǒng)下位機網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖

3 改進后的監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

針對圖1中計算機監(jiān)控系統(tǒng)下位機網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的缺陷，本文提出改進方案，如圖2所示，在每個CPU原來基礎(chǔ)上新增一個NOE網(wǎng)絡模塊，即CPU（A）同時對應0號網(wǎng)及1號網(wǎng)，CPU（B）同時對應0號網(wǎng)及1號網(wǎng)，實行冗余配置，最后經(jīng)0號、1號網(wǎng)交換機接入上位機，從而實現(xiàn)真正的“雙機雙網(wǎng)”，提高監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定性與可靠性。

圖2 改進后的監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

4 系統(tǒng)研究及實現(xiàn)

4.1 硬件設計

在現(xiàn)地LCUI柜中主用PLC底板的第6槽及備用PLC底板的第5槽各增加1個NOE模塊，在屏柜后增加2個MOAX208A交換機。

4.2 軟件設計

（1）將PLC程序中4x寄存器地址區(qū)間擴容為%408000～%409000。

（2）在原下位機程序中新增網(wǎng)絡判斷程序段“netjust”，實現(xiàn)0號、1號網(wǎng)之間的自動切換功能。該網(wǎng)絡判斷程序段netjust包含0號網(wǎng)、1號網(wǎng)運行狀態(tài)的判斷程序和0號、1號網(wǎng)同時故障的判斷程序。修改原程序段“net_process”，實現(xiàn)網(wǎng)絡故障CPU自動切換功能。具體實現(xiàn)過程為：當0號網(wǎng)運行狀態(tài)判斷程序判斷 0號網(wǎng)運行狀態(tài)為故障時，則變量Plinkfail1的值置“1”，此時下位機網(wǎng)絡自動切換至1號網(wǎng)運行，如果同時程序判斷1號網(wǎng)運行狀態(tài)為故障，則變量Plinkfail2的值“1”，由于Plinkfail1、Plinkfail2都為“1”，表明此時0號及1號網(wǎng)同時故障，而且0號及1號網(wǎng)是否同時故障的判斷程序中變量PAllfail也為“1”，此時將觸發(fā)修改后的網(wǎng)絡判斷及切換CPU程序段“net_process”，實現(xiàn)主用PLC的CPU（A）切至備用PLC的CPU（B）的功能。

5 系統(tǒng)功能調(diào)試

5.1 主用PLC運行、0號網(wǎng)通訊

當主用PLC的CPU（A）通過主用0號網(wǎng)NOE模塊與上位機通訊時，斷開0號網(wǎng)NOE模塊的網(wǎng)線，模擬0號網(wǎng)故障，此時網(wǎng)絡連接將自動切換至1號網(wǎng)，從而實現(xiàn)主用PLC通過1號網(wǎng)與上位機通訊。

5.2 主用PLC運行、1號網(wǎng)通訊

當主用PLC的CPU（A）通過主用1號網(wǎng)NOE模塊與上位機通訊，斷開1號網(wǎng)NOE模塊的網(wǎng)線，模擬1號網(wǎng)故障，此時網(wǎng)絡連接將自動切換至0號網(wǎng)，從而實現(xiàn)主用PLC通過0號網(wǎng)與上位機通訊。

5.3 主用PLC運行，0號網(wǎng)通訊，1號網(wǎng)故障

當主用PLC的CPU（A）通過主用0號網(wǎng)NOE模塊與上位機通訊，斷開0號網(wǎng)NOE模塊的網(wǎng)線，模擬0號網(wǎng)故障和1號網(wǎng)故障，此時主用PLC的CPU(A)自動切換至備用CPU(B)運行，從而實現(xiàn)備PLC通過0號網(wǎng)或1號網(wǎng)與上位機通訊。

5.4 主用PLC運行，1號網(wǎng)通訊，0號網(wǎng)故障

當主用PLC的CPU（A）通過主用1號網(wǎng)NOE模塊與上位機通訊，斷開1號網(wǎng)NOE模塊的網(wǎng)線，模擬1號網(wǎng)故障和0號網(wǎng)故障，此時主用PLC的CPU(A)自動切換至備用CPU(B)運行，從而實現(xiàn)備PLC通過0號網(wǎng)或1號網(wǎng)與上位機通。

6 結(jié)語

本文通過新增0號、1號網(wǎng)的網(wǎng)絡故障判斷程序，修改網(wǎng)絡判斷及CPU切換程序和新增NOE模塊，實現(xiàn)計算機監(jiān)控系統(tǒng)的真正雙機雙網(wǎng)雙冗余配置，大大提高了計算機監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性，保障了機組的安全、穩(wěn)定運行。

[1]李孝正，莫仕勛.基于PLC的小型水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)方案設計及實現(xiàn)[J].廣西電業(yè)，2006(01).

[2]陳邦蓉.金河水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)[J].四川電力技術(shù)，2003(06).

[3]史邦文，李建輝，郭鵬慧.計算機監(jiān)控系統(tǒng)可靠性冗余方式的設計與實施[J].水電自動化與大壩監(jiān)測，2002(05).

[4]徐 潔，黃 健.水電廠監(jiān)控系統(tǒng)[J].電力系統(tǒng)自動化，2000(24).

[5]何 云，施 沖.現(xiàn)地控制單元(LCU)的介紹及典型配置模式[J].水電廠自動化，2007(02).

TV736

B

1672-5387（2017）01-0027-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.01.008

2016-07-02

吳 輝（1985-），男，工程師，從事水電自動裝置運行及維護工作。