某巨型電站計算機監控系統通信網關機改造的實現

章 健，毛 琦，張衛君，門光俊

（1.三峽水力發電廠，湖北 宜昌 443000；2.北京中水科水電科技開發有限公司，北京 100038）

0 引言

某巨型電站計算機監控系統采用北京中水科水電科技開發有限公司H9000 V4.0系統，監控系統控制對象為該電站18臺700 MW機組。系統于2007年5月與首批機組同步投運，2012年全部投運完成。監控系統設置了2臺通信網關機，實現與國調、網調及梯調的數據通信，至今已經歷10多年的安全穩定運行。通信網關機作為電站與上級調度系統連接的關鍵性設備，實時向調度上傳生產數據并接受調度控制調節指令，所以通信網關機也是監控系統穩定運行的核心設備，需時刻確保其運行正常。隨著設備的老化及調度數據通信業務的擴展，該電站2臺網關機運行穩定性下降、負荷率偏高，急需對其進行升級改造。改造內容包括設備更換、國網調與梯調通信業務分離、軟件優化等工作。

1 網關機改造設計方案

某巨型電站計算機監控系統網關機采用2臺Sun Fire V440服務器，主要負責與梯調、國調及華中網調的通信。采用雙機冗余熱備配置。與梯調采取以太網通信方式，與國調及華中網調采取以太網通信和串行通信相結合的方式。通信協議包括iec104、iec101和TASE.2三種協議。操作系統為Sun Solaris。

兩套調度通信服務器并行工作，隨時監測設備及通道的狀態，一旦發生故障，立即進行雙機擾動切換，確保與各調度中心通信的可靠性。

本次改造采用4臺國產曙光服務器，其中2臺作為國調和網調的通信網關機并互為主備、2臺作為梯調的通信網關機，互為主備。操作系統采用國產安全凝思操作系統，通信協議全部采用iec104，分別與國調、網調及國調備調、網調備調，梯調系統通信。

圖1 改造前結構示意圖

圖2 改造后結構示意圖

2 國產服務器及操作系統適配

監控系統原網關機采用SUN服務器，操作系統為SPARC架構的Solaris系統，運行32位H9000 V4.0計算機監控系統軟件。在本次改造中，服務器采用國產曙光服務器，操作系統采用全國產化的凝思操作系統，需要在凝思操作系統中重新編譯適配H9000 V4.0系統，并在曙光服務器運行測試。測試內容包括編譯工具運行測試、gtk運行依賴包測試及H9000系統所有應用系統進程的測試。

3 通信程序優化

隨著與國網調通信業務的擴展及梯調電調系統的改造，本次網關機改造對IEC104程序進行了協議擴充與優化，主要有以下幾個方面：

3.1 OBJ數據類型上送

設備控制功能塊（OBJ）數據格式用于傳送各LCU變化的功能塊數據，是H9000 V4.0計算機監控系統定義的一種特殊數據格式，每個OBJ功能塊包含2個按位圖定義的設備控制功能塊狀態字和1個兩字節的功能塊參數字。OBJ數據作為一種特殊數據格式在梯調電調系統中有大量的應用，但IEC104標準規約中的定義的遙測和遙信數據格式都無法滿足OBJ數據類型的傳輸，為解決此問題本項目對IEC104標準規約進行擴展。定義OBJ數據帶時標上送類型標識定義CON<* >: M_OBJ_TB，采用響應1級用戶數據請求變化上送和響應總召請求定時上送的方式，其信息體結構定義表如表1所示。

表1 OBJ信息體結構定義

圖3 OBJ對象信息框圖

3.2 通信點表自動同步功能

傳統的IEC104通信在主站、從站各自定義數據通信點表，在程序啟動后、數據通信之前，主從站分別加載預先定義好的通信點表，每個數據點按照點表順序分別被賦予一個唯一的信息地址。通信數據包中數據與地址一起傳輸，以便于通信對側識別數據是哪個數據點的值。因此，主從站雙方必須確保通信點表必須完全一致，當同一個數據點在數據通信點表中的位置不一致，將造成數據錯誤甚至錯亂。所以主從站雙方通信點表的維護工作尤為重要，特別是對于電站與集控中心通信時幾萬點的數據量，稍有差池就會發生因通信點表的不一致導致的數據錯誤或通信失敗問題。

本項目通過對IEC104規約進行擴展，同步通信點表的擴展應用服務數據單元內部的信息體部分采用JSON字符串格式，字符串中包含信息地址、數據點描述及數據點相關屬性參數等，主站根據收到的字符串建立與從站完全一致的通信點表。子站定義的通信點表自動同步到主站，主站不需要單獨定義點表，避免了主從站雙方通信點表不一致導致通信錯誤的問題。

3.3 報文日志記錄優化

H9000 V4.0計算機監控系統中IEC104通信程序報文日志以文件的形式存儲，報文日志作為重要信息文件對通信調試和問題分析十分重要。國網調網關機與國調、國調備調、網調、網調備調有多個鏈路連接，每個鏈路按照單獨的文件存儲，文件以時間和鏈路連接IP綜合命名，便于不同連接的區分。2臺梯調通信網關機與該電站梯調中心4臺通信網關機共16個鏈路連接，且因數萬點的數據量，值班通信鏈路的報文日志每天有幾個GB，如果每天只記錄一個文件，會因單個文件過于龐大導致打開文件與查閱都十分困難，所以本次改造對報文日志記錄進行優化，所有日志文件以一個星期為記錄周期，超過一周的文件被刪除，保證服務器硬盤空間的可用容量，每個鏈路每天的日志分割為4個文件，將單個文件大小降至1GB以內，保障了日志文件的可讀性。

4 結束語

通過本次網關機改造，首先從物理設備上將該電站國網調與梯調通信業務的分離，實現了業務的獨立性，對以后調度業務的操作與維護會更加方便；對通信規約及程序進行擴展與優化，使程序在調試、運行及維護時更加健壯；服務器及操作系統全國產化方案的實現，實現該電站計算機監控系統關鍵設備的自主可控，提升了電廠控制設備及軟件的安全可控水平，同時為后期該電站監控系統其它設備的國產化改造積累經驗并提供重要的技術支撐。