宜興抽水蓄能電站遠動通信系統改造技術實現

喻洋洋，單鵬珠，周嘉元，楊 斌

（1.南瑞集團公司（國網電力科學研究院），江蘇 南京211106；2.華東宜興抽水蓄能有限公司，江蘇 宜興214200）

0 引言

隨著我國電力系統的快速發展，可進行調峰調頻，有利于電網安全穩定運行的大型抽水蓄能電站也發揮著越來越重要的作用。我國在20世紀80、90年代建設的大型抽水蓄能電站計算機監控系統基本采用ABB、阿爾斯通和西門子等國外進口監控產品，這些產品在長期運行過程中逐漸暴露出功能擴展困難，售后服務響應慢，備品備件價格昂貴、外方技術保密等種種弊端。隨著響水澗、蒲石河等大型抽水蓄能電站監控系統國產化投入商業運行，我國具備自主知識產權的國產化大型抽蓄監控系統日臻成熟。因此，國產監控系統與國外監控系統的信息交互是對外方監控系統進行功能擴展或升級改造的關鍵技術問題[1]。

宜興抽水蓄能電站總裝機容量為100萬kW，安裝了4臺25萬kW的可逆式水泵水輪機組。宜興抽水蓄能電站計算機監控系統采用ABB公司的800xA系統，現地控制單元采用AC800M控制器及S800系列I/O模件，人機接口則采用基于Windows平臺的Power Generation Portal（PGP）軟件。宜興抽水蓄能電站與江蘇省調EMS系統的一平面104遠動通信功能由ABB外包第三方公司實現，江蘇省調智能電網調度系統D5000需要電站增加新的遠動二平面104通信，由于ABB外包第三方公司已注銷，因此原通道不能增加新的遠動通信鏈路，也就無法實現與D5000系統的遠動通信。本文以南瑞集團公司NC2000計算機監控系統軟件為開發平臺，開發出與ABB公司800xA系統進行數據交互的NARI OPC客戶端軟件，并采用IEC104實現與省調D5000系統的二平面遠動通信。

1 南瑞NC2000監控平臺與ABB OPC技術簡介

1.1 南瑞NC2000監控平臺

南京南瑞集團公司NC2000計算機監控系統軟件采用多層分布式對象架構，全面支持異構平臺，具有高效安全可靠的監控內核、功能強大的組態工具、實用方便的應用界面及多種標準的接口[2]。

（1）NC2000監控軟件可運行的操作系統包括IBM Unix、HP Unix、SUN Unix、REDHAT Linux、微軟Windows等多種平臺，充分滿足用戶對異構平臺的數據共享需求。

（2）NC2000監控軟件內核運用快速高效的C語言代碼編程，確保應用軟件的實時動態響應特性。

（3）NC2000提供面向對象、功能強大的組態工具，用戶可在不同操作系統上靈活的完成數據庫、畫面、報表和流程等的組態工作。

1.2 ABB OPC技術

OPC（OLE For Process Control）是基于Windows平臺的現場過程控制技術，OPC將各個硬件設備驅動程序和通信程序封裝成獨立的OPC服務器，OPC客戶端無需關心硬件的性能特點，可以直接通過標準的OPC接口訪問OPC服務器，從而使不同廠商的控制系統與用戶的應用程序之間接口標準化[3]。

OPC技術是通過OPC服務器和OPC客戶端實現的，OPC服務器完成現場設備實時生產數據的采集，OPC客戶端與OPC服務器建立網絡鏈接，并通過OPC標準協議對OPC服務器中的生產數據進行讀取。

ABB OPC技術可通過CSLib協議從ABB AC 800M控制器讀取實時生產數據和報警信息，其提供的數據信息符合OPC DA（Data Access）2.0及AE（Alarm & Event）1.02 規范。

2 NARI OPC客戶端實現

NARI OPC客戶端采用微軟公司Visual C++語言編寫，其操作系統平臺為Windows Server 2008。NARI OPC客戶端用于實現與ABB 800xA系統的數據通信，獲取現場實時生產數據，并將監控系統的控制調節指令進行轉發[4]。

NARI OPC客戶端應用程序的主要編程實現如下所述。圖1為NARI OPC客戶端實現框圖。

圖1 NARI OPC客戶端實現框圖

（1）COM庫的初始化，注冊OPC組和OPC項。

HRESULT hndr;

hndr=CoInitializeEX（NULL，COINIT_MULTITHREADED）;

hndr返回值有S_OK和S_FALSE，分別為初始化成功或初始化失敗。

OpcServerName = ABB.AC800MC_OpcDaServer.3;

ABB.AC800MC_OpcDaServer.3 為 ABB OPC 服務器的標識名。

hndr=CLSIDFromProgID（L“OpcServerName”，&CLSID ABBOpcSver）;

通過函數查詢OPC服務器的唯一CLSID。

（2）ABB OPC服務器創建實例及建立連接。

hndr=CoCreateInstanceEX（CLSID ABBOpcSver，NULL，CLSCTX_REMOTE_SERVER，NULL，IID_IUnknown，（void ＊ ＊）&pKun）;

hndr返回值有S_OK和S_FALSE，分別為實例創建成功和實例創建失敗。

pKun為接口指針，指向OPC服務器實例。

（3）ABB OPC添加組，實現對用戶具體OPC項的管理。

調用QueryInterface（）函數獲取ABB IOPCServer接口指針pABBInst。

HRESULT r1r1=pKun-＞QueryInterface（IID_IOPCServer，（void**）&pABBInst）;

通過AddGroup函數完成對ABB OPC服務器組名、激活狀態、刷新速率、死區等的設置。

hndr =pABBInst-＞AddGroup（GroupName，TRUE，1000，1，pTimeBias，pDeadBand，dwLCID，&hServerGroup，&dwRevisedUpdateRate，IID_IOPCItemMgt，&pItemMgt）

（4）ABB OPC添加項，完成對實時數據的處理。

通過AddItem函數完成OPC項的數量、屬性、結果信息及錯誤報警信息的設置。

hndr=pItemMgt-＞AddItem（dwCount，pItemArray，&pResults，&pErrors）。

（5）調用ReadItem（）與WriteItem（）數據同步函數，實現NARI OPC客戶程序與ABB OPC服務器的數據交互。

hndr=pIOPCSyncIO-＞Read（OPC_DS_CACHE，ReadNumeber，hServerRead，&pItemValue，&pErrors）;

hndr=pIOPCSyncIO-＞Write（WriteNumeber，hServerWrite，WriteValue，&pErrors）;

（6）最后，對ABB OPC組、項進行移除操作，同時完成對內存和指針的釋放。

hndr=pItemMgt-＞RemoveItems（1，pItemArray，&pErrors）;

hndr=pABBInst-＞RemoveGroup（hServerGroup，FALSE）;

pItemMgt-＞Release（）;

pABBInst-＞Release（）;

CoUninitialize（）。

3 OPC客戶端與NC2000監控系統數據通信實現

NARI OPC客戶端運行于Windows服務器，NARI NC2000監控系統運行于Linux服務器，OPC客戶端與NC2000監控系統平臺的交互數據分為3類：開關量和模擬量、控制量和調節量以及報警信息。這3類數據采用UDP協議通過Windows服務器和Linux服務器進行數據傳輸，每類數據的傳輸過程均經過有效性檢驗。

兩臺Windows服務器和兩臺Linux服務器均為并列運行方式，每臺Windows服務器只與一臺Linux服務器進行數據交互，兩條數據通道保持獨立狀態。圖4為NARI NC2000監控平臺與OPC客戶端數據流向圖。

圖4 NARI NC2000監控平臺與OPC客戶端數據流向圖

4 與省調D5000系統通信實現

宜興抽水蓄能電站ABB 800xA系統布置有2臺OPC主機服務器，冗余方式配置[5]，主機服務器與ABB AC800M冗余控制器通過TCP/IP協議進行通信，AC800M控制器通過Modbus Bus光纖與S800 I/O采集單元獲取設備的實時生產數據。OPC服務器上安裝的MB300 OPC Server軟件負責獲取MB300網絡OPC服務器之間的數據傳輸。OPC服務器是典型的現場數據源程序，它收集現場設備的生產數據，通過標準的OPC接口傳送給OPC客戶端使用。

南瑞遠動通信系統實現了宜興抽水蓄能電站ABB監控系統與江蘇省調D5000系統的數據中轉和交互。遠動通信系統配置2臺Windows服務器和兩臺Linux服務器。Windows服務器通過OPC標準接口與ABB MB300網絡上的ABB OPC服務器進行數據交互；Linux服務器通過遠動IEC870-5-104規約將電站生產信息上傳至省調，同時接收省調D5000系統對宜興電站的遙調指令。

江蘇省調D5000系統（智能電網電力調度技術支持系統）采用了面向服務架構（SOA）設計[6]，能夠實現對各個子站生產數據的高效率實時采集。南瑞NC2000計算機監控系統通過IEC104遠動通信規約實現與D5000系統的數據交互。

5 結語

我國早期的大型抽水蓄能電站監控產品基本是與ABB、西門子或阿爾斯通等主機捆綁購買，一方面由于投產時間較早，其監控系統在遠動通信、歷史數據分析等方面已經不能滿足電站當前生產運行的需求；另一方面，由于國外監控廠家的技術封鎖和高昂的后期運維成本，使得電站往往要付出巨大的經濟代價才能獲得監控系統功能的部分升級[7]。因此，國內早期抽水蓄能電站迫切需要一種功能可靠、運行穩定、性價比高的監控系統功能擴展方法。

本文針對江蘇宜興抽水蓄能電站D5000遠動通信的功能擴充，以國內主流計算機監控產品南瑞NC2000為平臺，結合OPC現場過程控制技術，提出了一種遠動通信技術方案，有效地解決了電廠的技術難題，也為其他有監控系統功能擴展需求的電站提供了很好的技術參考。