水電廠計算機監(jiān)控系統上位機改造新老系統網絡割接的實踐

周 圍

（烏江渡發(fā)電廠，貴州 遵義 563000）

某水電廠計算機監(jiān)控系統主要由上位機、下位機和連接上下位機的光纖網絡組成，下位機共有11套現地控制單元（LCU）。上位機系統原使用北京中水科技有限公司的H9000 V4.0系統，其投運年限已達12年，系統服務器運行卡頓且系統軟件難以在現有服務器上安裝使用，為保證上位機系統長久安全穩(wěn)定運行，特對上位機系統進行改造。新系統采用國電南京自動化股份有限公司的Herc8000系統，為保證電廠與電網調度、集控中心通信不中斷，通過搭建通信服務器實現新老監(jiān)控系統上位機通信，逐步將下位機轉接至新監(jiān)控系統上位機系統，最終完成新上位機系統改造工作并投入運行。

1 計算機監(jiān)控系統網絡結構

水電廠計算機監(jiān)控系統是利用計算機對生產過程進行實時監(jiān)視和控制的系統，系統采用分層分布式網絡結構，包括主控層和現地控制單元層。

主控層由2臺數據服務器、4臺操作員站、4臺調度通信服務器、2臺集控通信服務器、2臺通信服務器、2臺歷史數據服務器、1臺工程師站和2臺核心交換機組成。實時信號采用交換式快速以太網與調度或現地控制單元進行通信，從而實現調度對電廠及電廠對現地控制單元的生產監(jiān)視和控制。

控制單元層包括2套公用系統LCU、3套開關站LCU、6臺機組LCU。負責對現場數據的采集和預處理，能夠獨立或按主控層的命令完成對機組及其附屬設備、廠內公用設備、開關站設備等的監(jiān)視和控制。

2 監(jiān)控系統網絡割接思路構想

此次水電廠計算機監(jiān)控系統改造包括主控層和現地控制單元層，通過前期對電廠計算機監(jiān)控系統上位機系統現場考察，討論制定兩種上位機改造網絡割接的方案。

方案一，搭建新計算機監(jiān)控系統上位機系統，在新老上位機系統中分別搭建2臺通信服務器，配置IEC104通信規(guī)約，通過老上位機系統將所有LCU上行數據發(fā)送至新上位機系統。后續(xù)在新上位機系統中配置原上下位機通信規(guī)約，逐臺將LCU脫離老上位機系統，并接入新上位機系統，當全部LCU接入新上位機系統后，老上位機系統即離線退出運行。

此方案可在短時間內將所有LCU接入新上位機系統，但上位機系統須配置兩種上下位機通信規(guī)約，在下位機LCU未改造前采用老通信規(guī)約與新上位機系統進行通信，下位機LCU改造后采用新通信規(guī)約與新上位機系統進行通信。

方案二，搭建新計算機監(jiān)控系統上位機系統，在新老上位機系統中分別搭建2臺通信服務器，配置IEC104通信規(guī)約，通過老上位機系統將所有LCU上行數據發(fā)送至新上位機系統。后續(xù)通過LCU改造，逐臺將LCU脫離老上位機系統，并接入新上位機系統，當全部LCU接入新上位機系統后，老上位機系統即離線退出運行。

此方案新老上位機系統并行時間較長，當全部LCU改造完成后老上位機系統才能退出運行，同時未改造LCU由老上位機系統進行控制監(jiān)視，改造后的LCU由新上位機系統進行控制監(jiān)視。

最后，通過與調度溝通確認，因方案二新老上位機系統并行時間較長，運行過程中存在數據中斷的可能性較大，運行人員須在2套監(jiān)控系統上進行操作，增加了誤操作的風險，因此最終采用方案一進行新老上位機系統網絡割接。

3 監(jiān)控系統網絡割接具體實踐

3.1 新監(jiān)控系統搭建

在計算機監(jiān)控系統上位機房搭建新上位機系統設備，此次新上位機系統設備包括2臺數據服務器、4臺操作員站、4臺調度通信服務器、2臺集控通信服務器、2臺通信服務器、2臺歷史數據服務器、1臺工程師站和2臺核心交換機，新系統的搭建工作不影響原監(jiān)控系統的正常運行。

3.2 新老監(jiān)控系統104通信建立

在原監(jiān)控系統配置2臺數據通信服務器，在新監(jiān)控系統配置2臺數據交換服務器，通信方式采用IEC 104規(guī)約，原監(jiān)控系統通過IEC 104通信把所有LCU上行數據上送到新監(jiān)控系統。如圖1所示。

圖1 新老監(jiān)控系統割接

老系統2臺通信服務器與新系統數據交換服務器獨立組網，背靠背測試測點的順序及測值是否正確。同時在新系統上將調度通信機與集控通信機配置好，用筆記本模擬調度和集控側，新系統上的調度和集控通信機數據是否正確。

離線核對完成后，將2臺通信服務器接入老監(jiān)控系統，在新監(jiān)控系統查看所有LCU上行數據是否正確，新監(jiān)控系統上的調度和集控通信機數據是否正確。此時，新監(jiān)控系統能監(jiān)視所有LCU，但不能進行控制，老監(jiān)控系統能監(jiān)控所有LCU。

3.3 新監(jiān)控系統與集控中心上行數據核對

配置2臺新集控通信機，其通信點表和IP地址采用原集控通信機配置。

檢查2臺新集控通信機采集的所有數據均正確。

檢查確認新監(jiān)控系統中集控通信機與集控通信的端口正常打開，通信程序啟動正常。申請與集控對點，并獲得批準。

將老監(jiān)控系統中與烏江集控通信的網線拔下，將新監(jiān)控系統中與集控通信的網線接入，電廠與集控的通信會短時中斷。

檢查與集控網絡通道正常，數據鏈路建立正常，與集控核對上行數據。

數據核對完成后，保留老監(jiān)控系統集控通信機不拆，若新監(jiān)控系統和集控通信調試異常，可以用老監(jiān)控系統恢復和集控中心的通信。

3.4 新監(jiān)控系統與中調數據核對

檢查老監(jiān)控系統與中調通信的2 MHz專線正常后，向調度申請封鎖調度數據網數據，將調度通信與原監(jiān)控系統的數據通信網線轉接至新監(jiān)控系統，和中調核對調度數據網數據。調度數據核對正確后，將中調通信與原監(jiān)控系統的2 MHz專線轉接至新監(jiān)控系統，和調度核對2 MHz專線數據。此時，老監(jiān)控系統調度通信機不拆，若新監(jiān)控系統和調度通信調試異常，可以用老監(jiān)控系統恢復和調度的通信：

對新調度通信機進行配置，其通信點表和通信IP地址采用原調度通信機配置。

檢查新調度通信機采集的所有數據均正確。

檢查確認新監(jiān)控系統中調度通信機與調度通信的端口正常打開，通信程序啟動正常。申請與調度對信號點，并獲得批準。

檢查老監(jiān)控系統與調度通信的2 MHz專線正常。

向調度申請封鎖調度數據網數據。

將4臺老調度通信機的調度數據網線斷開，將新調度通信機的調度數據網線接入。

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檢查中調調度數據與新監(jiān)控系統數據通道正常。

與中調核遙信、遙測數據，核點順序按通信點表中順序進行。

3.5 機組LCU接入新監(jiān)控系統

將新監(jiān)控系統中的一臺主機獨立組網成離線調試環(huán)境，逐個將LCU脫離老監(jiān)控系統，與獨立出來的新監(jiān)控系統主機離線核對測點，后將LCU接入新監(jiān)控系統，完成與中調和集控的對信號點，進行在線試驗。

此時，新監(jiān)控系統能監(jiān)視所有LCU，但只能控制已調試好的LCU，老監(jiān)控系統只能監(jiān)控未調試的LCU。

3.5.1 機組LCU與新系統離線試驗

檢查機組LCU所有控制命令已復歸，無指令開出后，將機組LCU把手切至“現地”位置，并做好防PLC誤開出的措施。

將機組LCU與新監(jiān)控系統中的一臺主機獨立組網組成離線調試環(huán)境。

核對上下位機測點，測點包括所有SOE、開入、開出、模擬量、溫度信號等。

在新系統上驗證機組輔控設備操作的正確性。

離線調試完后，將機組LCU接入新監(jiān)控系統。

3.5.2 機組LCU在線試驗

在新監(jiān)控系統上實際測試機組停機到空轉，空轉到空載，停機到空載，空載到空轉，空轉到停機，空載到停機，機組事故停機（含緊急事故、機械事故、電氣事故停機），發(fā)電機滅磁開關FMK合/分操作、發(fā)電機出口開關合/分操作，驗證控制的正確性并觀察機組數據是否正確。

向調度申請機組轉熱備用狀態(tài)，在新監(jiān)控系統進行發(fā)電機出口刀閘合/分操作。

向調度申請機組并網試驗。

在新監(jiān)控系統上實際測試機組停機到發(fā)電，驗證控制的正確性并觀察機組數據是否正確。

進行機組有功、無功調節(jié)，驗證PID調節(jié)的正確性，并同步測試調節(jié)速率。

在新監(jiān)控系統上實際測試機組發(fā)電到停機，驗證控制的正確性并觀察機組數據是否正確。

待所有LCU全部接入新監(jiān)控系統并調試完成后，拆除新、老監(jiān)控系統104通信網絡，此后由新監(jiān)控系統對所有LCU進行監(jiān)控。

4 結束語

此次水電廠計算機監(jiān)控系統上位機系統改造順利地完成了新老系統網絡割接，實現了電廠與電網調度、集控中心通信的勿擾切換，同時也保證了水電廠機組的安全穩(wěn)定運行。總體說來，此次改造方法，對于同一類型監(jiān)控系統的改造提供了可借鑒意義，為今后水電站數字化建設奠定了非常好的基礎，具有較大的推廣意義。