計算機監控系統改造過程中過渡通信的實現方法

郭萬森，汪華強，呂海濤

（北京中水科水電科技開發有限公司，北京 100038）

水電站計算機監控系統不斷更新換代，現有系統已經不能滿足生產運行需求，同時服務器、工作站等硬件設備過于陳舊，給運維工作帶來較大的負擔，升級改造成為很多水電站的首選。在改造過程中，舊監控系統不會馬上退出運行，仍會擔任未改造機組的運行監視任務，這樣就會出現新舊系統并存的情況，運行人員需要在兩套系統上監盤，無疑在過渡期間增加了運行負擔，不利于生產，同時調度通信、AGC/AVC等一些高級功能需要全廠數據支撐，必須在一套系統內運行。因此，在新舊監控系統分別選取兩臺通訊機（例如廠內通信機），配置通信程序，通信規約采用IEC 60870-05-104，形成一套過渡通信系統，可以很好的解決這些問題。

1 通信規約

過渡通信主要是用做新舊計算機監控系統之間的數據傳輸，數據類型為四遙信號（遙信、遙測、遙控、遙調），對實時性、冗余性、精確度要求比較高。IEC 60870-05-104規約可以滿足過渡通信的需求，大部分計算機監控系統基本都具備該規約的通信功能，不需要二次開發，在升級改造過程種，可以快速的建立過渡通信，完成兩個系統之間的數據傳輸。

IEC 60870-05-104規約由國際電工委員會制定，位于OSI體系中的應用層，可以連續發送多個鏈路幀，傳輸效率非常高，且具有TCP/IP的沖突檢測和錯誤重傳機制。

2 通信結構

過渡通信采用IEC 60870-05-104規約，按照主站/從站模式，在新舊計算機監控系統設備中分別選取廠內通信工作站做為通信節點，且為了滿足冗余互備需求，一般各選取兩臺設備，形成雙機雙網。由于新舊計算機監控系統均屬于安全I區，兩端之間的通信可以不考慮增加安全設備，以節約成本，且過渡通信屬于臨時性功能。以下根據數據傳輸方向做出兩種通信結構方案。

另外，一些水電廠僅改造上位機系統，不涉及機組改造，針對這種情況，做出方案3。

2.1 方案1

新系統作為從站向舊系統上送數據，并接收舊系統的命令。通信結構如圖1所示。

基本過程：

首臺機組改造之前搭建過渡通信系統，并完成功能測試，首臺機組改造期間在舊系統內按照運行要求及全廠功能要求配置過渡通信點表，同時在新系統內按照舊系統需求配置過渡通信點表，改造的同時完成通信點表核對及命令檢查，新舊系統之間建立控制權切換數據點，做為每個控制命令的閉鎖條件，新系統僅接收已改造機組的控制命令。首臺機組改造完成后，在舊系統內進行高級功能測試，例如AGC、AVC、調度通信等。后續改造機組可依次添加過渡通信點表，進行功能測試。流程如圖2所示。

圖1 新系統作為從站通信結構圖

特點：優點是前期準備工作較少， 按照改造機組的順序逐步進行，每改造完成一臺機組，相應增加數據點即可；缺點是工期比較長，每改造完成一臺機組，都需要修改過渡通信點表。

2.2 方案2

舊系統作為從站向新系統上送數據，并接收新系統的命令。通信結構如圖3所示。

基本過程：

首臺機組改造之前，不僅要完成過渡通信系統的搭建及功能測試，還需要在新系統上將所有機組的畫面、數據庫、閉鎖庫等集成工作完成，同時新系統要具備高級功能的調試條件。除改造機組外，在舊系統上配置所有機組及其他系統的通信點表，新系統參照舊系統同樣配置通信點表，完成數據核對和命令檢查,同樣也需要建立控制權切換數據點做為每個控制命令的閉鎖條件，舊系統僅接收未改造機組的命令。后續改造機組可依次刪除新舊系統上相應的過渡通信點表，由新系統完成已改造機組的數據采集及控制。流程圖如圖4所示。

圖2 方案1基本流程圖

圖3 舊系統作為從站通信結構圖

圖4 方案2基本流程圖

特點：優點是一次性完成所有功能投入，可以完全接管全廠數據；缺點是前期準備工作很多，需要調試完成所有功能，并接收舊系統所有數據。

2.3 方案3

如果僅改造上位機系統，將全廠數據過渡到新系統上，可采用一次性過渡方式，利用每臺機組檢修期間或單獨申請停機，測試新系統對所有LCU的數據采集、命令下發等功能測試，待所有LCU測試完成后，一次性將所有LCU接入新系統，隨后進行全廠功能測試。流程圖如圖5所示

特點：優點是新系統一次性完全接管全廠數據，耗時短；缺點是前期需要將所有畫面、數據庫、閉鎖庫等集成工作全部完成，所有功能需測試完成。

3 集成調試

采用IEC60870-05-104過渡通信的集成調試主要包括：參數配置、通信點表、建立通道、四遙信號核對等。

（1）參數配置：K、W、t0、t1、t2、t3一般采用默認值，過渡通信屬于點對點配置，RTU地址一般配置為1，四遙信號起始地址按照規約默認值，遙信類型為單點/雙點，遙測類型一般為短浮點，遙控類型為單點或雙點，遙調類型一般為短浮點。

（2）通信點表：分別為遙信、遙測、遙調、遙控四種類型點表。

遙信：為開關量，主要包括斷路器分閘/合閘、隔離開關分閘/合閘、機組狀態、一般設備狀態、保護信號、繼電器動作狀態等。

遙測：為模擬量，主要包括機組有功功率、無功功率、機端電壓、勵磁電壓、定子電流、轉子電流、其他電氣量等。

遙調：為設定值命令，主要包括機組有功功率設定值、無功功率設定值、電壓設定值等。

遙控：為控制命令，主要包括機組開機命令、停機命令、一般設備控制命令、斷路器分閘/合閘命令、隔離開關分閘/合閘命令等。

（3）建立通道：

物理通道：以雙機雙網為例，且不考慮安全設備，參考圖1或圖2，用超五類或六類網線將新舊系統的4臺廠內通信工作站的A、B兩個網口分別接到過渡通信交換機A、過渡通信交換機B上。

TCP/IP鏈路：在新系統的廠內通信工作站A上ping舊系統的廠內通信工作站A/B的A/B網IP地址(4個通道)，廠內通信工作站B采用相同方式測試(4個通道)。

數據報文：根據規約或采用第三方報文解析工具，分別檢查U幀、I幀、S幀的報文數據。

（4）四遙信號核對：

上送數據：遙信、遙測數據，在從站側模擬信號，在主站側檢查數據接收的正確性并形成記錄；

控制命令：遙調、遙控數據，在主站側下發命令，在從站側檢查命令接收的正確性并形成記錄；

僅改造上位機系統的集成調試：

1）按照舊系統的畫面、數據庫、閉鎖庫等，完成新系統的集成工作；

2）進行新系統的功能測試，包括LCU采集、下令等；

3）進行新系統的高級功能離線測試，包括調度通信、AGC、AVC等；

4）在現場搭建新新系統，逐個LCU進行在線測試；

5）新系統一次性接入所有LCU；

6）在新系統上進行高級功能在線測試；

7）新系統完全接管，舊系統退出運行。

4 高級功能過渡

調度通信、AGC、AVC等高級功能需要全廠數據支撐，在過渡期間這些功能只能運行在一套系統內，根據兩種過渡通信結構采用不同的過渡方案。

方案1：新系統作為從站時，在升級改造過程中，仍由舊系統擔任這些高級功能的運行，待全廠改造完成后，按照最新標準在新系統上進行相關試驗。如圖6所示。

方案2：舊系統作為從站時，在升級改造之前，且過渡通信完成后，即可將這些高級功能移植到新系統上，按照最新標準在新系統上進行相關試驗，后續由新系統擔任運行。如圖7所示。

方案3：僅改造上位機系統時，高級功能的過渡可參照方案二，前期可將高級功能在新系統上測試并運行。如圖8所示。

圖5 方案3基本流程圖

圖6 方案1高級功能基本流程圖

圖7 方案2高級功能基本流程圖

圖8 方案3高級功能基本流程圖

5 結束語

計算機監控系統的升級改造影響范圍比較大，對生產運行至關重要。在改造過程中，新舊系統實現過渡通信，可以保證全廠數據的一致性、完整性，將已改造機組與未改造機組形成一個整體，同時將集成的工作量降到最低，避免了重復調試。升級改造工期一般比較長，過渡通信方式解決了調度通信等高級功能不能長期中斷的問題，為整體升級改造保駕護航。