iP9000 在集控中心計算機監控系統實施標準化探索

張海龍，何 婷，韓文俊，關雨彤

（北京中水科水電科技開發有限公司，北京 100038）

由于氣候和地形地勢等因素的影響，我國的水力資源在不同地區和不同流域的分布很不均勻，其特點是西部水力資源比較豐富，而東部則較稀缺貧乏，因此我國大中型水電站基本建設在西部地勢階梯交界處。相反的我國地域經濟發展水平存在較大差異，造成用電負荷相反的形成了東高西低的現狀。因為這種供電與用電中心的不一致性問題，為平衡電網負荷的峰谷差異較大問題，我國通常會在負荷中心建設抽水蓄能電站，用來消納負荷低谷期多余的電量，但隨著我國新興能源的大規模開發利用，抽水蓄能電站的配置由過去單一的側重于用電負荷中心逐步向用電負荷中心、能源基地、送出端和落地端等多方面發展。隨著集控中心集控系統的應用需求越來越旺盛，如何在有限的資源下，高質量完成集控系統的建設。本文以iP9000 智能一體化平臺在南方電網調峰調頻公司集控中心集控系統建設過程中的經驗對如何建設一套標準化集控中心集控系統進行探討[1]。

集控系統項目實施一般按照現場探勘、系統設計、現場投運幾個階段控制。

1 現場踏勘

項目合同簽訂后，項目工程組就要開始著手項目的實施，通常為了能更好的完成系統框架設計，保障項目順利實施，在設計工作開始前，需要對項目現場進行現場探勘，了解現場實際情況。因為集控中心建設需要把下轄電廠接入集控，需在廠站增加兩臺與集控通訊的服務器（實現熱備冗余），所以現場探勘不止要考慮集控中心側設備安裝環境，同樣需考慮在電廠側設備布置及集控數據網通道情況。

1.1 集控側

集控側前期現場探勘需對自動化設備機房、中控室及系統維護室等地方進行實際及規劃情況了解：①機房需對預留機柜位置、數量進行進行確認，用來考慮服務器的排布以及各類線纜的核算；②對中控室及維護室探勘主要需考慮顯示器、鍵鼠的安放位置及排布，對于操作員站及維護站目前通用做法是將主機設備部署在機房機柜內，通過KVM 設備將KVM 設備延長至中控室和維護室，所以需對延長路徑的長度進行核算，然后分析采用光纖延長還是網線延長，通常100 m 以內，從成本考慮，建議用網線延長，100 m 以上的線纜長度以上，需采用光纖延長的方式。

1.2 電廠側

電廠側前期現場踏勘需了解的信息包括：①現場自動化機房內的機柜是否有空余位置，能否正常增設集控通信服務器；②計算機監控系統核心交換機是否有空閑網口，能否支持將增設的服務器接入核心網；③還需確定從自動化機房至集控數據網接入交換機的網絡線纜及長度。

2 系統設計及集成

2.1 圖紙設計

集控中心集控系統的圖紙應該包含：集控系統拓撲圖、機柜布置圖、設備供電圖、對外通信拓撲圖。系統拓撲圖應該包含設備內所有設備，包含服務器主機、網絡設備、安防設備、時鐘裝置等設備及之間的的網絡示意連接線。設備布置圖在設計的時候應按照用途類型相對集中、冗余設備絕對分散的邏輯去考慮，主要是為了明晰機柜主要功能同時避免某個機柜出現供電或者其他異常情況的時候冗余設備分散部署方式能夠保障系統在降低可靠度的情況下還能正常運行，保障集控系統能夠正常監視、控制電站設備。

2.2 功能設計及集成

系統的功能設計主要在聯合開發階段完成，聯合開發階段是項目執行環節中的重要環節，起到承上啟下的作用，是前期設計工作的成果轉換為現場投運工作前提的紐帶。聯合開發工作是在集成系統商廠內使用合同設備，按照業務功能搭建的仿真平臺，在這個仿真平臺需要完成硬件環境與軟件平臺的兼容性適配和測試。主要完成的工作系統基礎平臺搭建、數據點表制作、監控畫面繪制、閉鎖邏輯制作以及背靠背測試驗證。

2.2.1 系統適配

系統搭建是在合同硬件設備上完成操作系統、數據庫、中間件軟件安裝適配，在此基礎之上部署計算機監控系統軟件平臺。軟件平臺包含的基本組件包括：數據采集處理模塊、監屏組態工具、日常運維工具、及其他高級應用軟件包。作為集控系統數據采集模塊主要為與外部數據通信接口，常用的為基于以太網口的IEC60870-5-104 規約（以下簡稱IEC104）及基于串口的Modbus RTU 規約（以下簡稱Modbus）。集控中心與下轄各電廠因為數據量較大，一般采用IEC104 規約；集控系統與集控中心其他系統大多采用Modbus 通信，例如UPS、動環系統等[2]。

2.2.2 集成工作

作為集控中心集控系統最好采用國標或者行標、也可在國標、行標基礎上制定一個適用本集控中心的畫面、數據點組織的標準，用來規范接入集控中心的測點描述和設備畫面展示，使集控中心運行值班員能更好更快的適應一人多廠站的方式，同時集控系統也需考慮多廠站、多機組間的操作閉鎖，例如在每張監屏畫面增加區分廠站和機組的標識或者水印，在下令確認環節之前增加水印或者操作口令確認。集控中心的下令操作閉鎖建議采用在原電廠每個命令的操作閉鎖邏輯基礎之上增加集控控制權的方式，這樣做的好處是既可以保持集控與電廠閉鎖邏輯一致性，同時在集控側操作閉鎖條件不滿足時可以讓運行值班人員立刻了解到當前不滿足的條件。

2.2.3 模擬測試

在聯合開發階段有個很重要的環節，就是針對每個接入廠站搭建一個模擬電廠監控系統的模擬環境，與集控系統能夠實現廠站監控系統與集控系統背靠背測試，測試內容包括IEC104 程序參數匹配驗證、電廠上行數據核對、控制命令核對及其他擴展功能驗證測試。①上行數據核對建議采用監屏畫面上的信號點全量核對，這樣既可以驗證通信數據上行功能是否正常，同時也可以驗證監屏畫面上的元素點關聯是否正確。其他非監屏畫面上的點可采用抽取20%左右的測點進行測試的方式；②控制命令是集控系統的關鍵核心業務，所以需對所有命令進行操作驗證，從集控側進行下令時建議由廠站模擬機進行閉鎖條件置位，同時驗證集控系統閉鎖的正確性。其他擴展功能的驗證測試環節也建議在聯合開發背靠背測試環節進行驗證，這樣發現功能與預期不一致，可以在出廠前將問題解決掉，避免將問題帶到現場投運階段，影響現場工期。為適應信息化技術提升及數據的完整性，建議其他擴展功能應包括上行數據點表上傳、廠站操作信息上送，數據斷點續傳及廠站數據庫版本上送功能[3]。

3 現場投運

現場投運是整個項目執行環節最重要的階段，是將前期設計、聯合開發成果在實際運行環境固定下來的過程，也是項目執行環節中用時最長的環節。在現場投運環節，建議將這個過程分為現場施工及現場調試兩個步驟去完成。

3.1 現場施工

設備發貨到現場后，需按照合同設備清單對到貨的設備進行清點，在開展這個工作時需業主方、集控系統集成商及貨運物流公司幾方同時到場進行貨物簽收，當有第三方監理時，也應包含監理方。核驗內容包括核對設備型號、數量及是否因為物流環節造成的設備損壞。如果發現數量問題或者有損壞，需第一時間與發貨人員及貨運承擔方確定責任方并進行賠償流程發起。設備到貨清點完成后，有幾方人員在設備到貨清單上進行簽字，這是項目驗收環節重要的一個過程資料。因為設備一般是分步安裝至最終位置的，所以貨到現場后需要找一個倉庫將設備進行入庫管理，避免設備丟失及因為天氣原因造成的損壞。設備安裝前需確定現場設備安裝環境是否具備，安裝環境要考慮機房的環境包括機房內是否還有施工，門禁是否有保障，UPS 供電、機房制冷是否到位，綜合布線是否完成等因素。滿足條件后，嚴格按照設計圖紙將設備安裝至對應位置并結合綜合布線，完成設備組網。需注意的是要在第一時間，按照規定格式將設備標簽和線纜標簽打印粘貼到位，線纜的標簽應包含的內容包括線纜起點、終點及中間跳接位置三個要素，這樣才能方便后續查線。設備上電前一定要用萬用表核驗機柜供電是否滿足設備用電需求，包括電壓及容量，避免電壓異常或者超過負荷跳閘損壞設備。

3.2 現場調試

硬件環境搭建完成后，開始系統功能調試。將聯合開發環節背靠背測試的成果導入現場運行環境中，在開始電廠接入集控調試工作之前，需完成的工作包含集控系統基礎功能測試及安全測評。為降低信息安全風險，提高集控系統的安全防護能力，通過安全測評成為集控系統上線的前置條件[4]。安全測評應包含等保測評、入網安評及密碼評估，但安全測評需經過備案、測評、整改幾個階段，所需流程時間至少需要2 個月，所以此項工作需要提前考慮到現場接入的工期計劃安排內。調試環節任務最重工作內容是下轄電廠接入集控系統。按照經驗，整個接入工作應該分成離線試驗階段、動態試驗階段。①離線試驗是指電廠側與集控通信的服務器在不接入廠站計算機監控系統核心網的前提下接入集控數據網，與集控系統建立IEC104 鏈接，完成上行數據核對及下行命令測試，需要注意的是核對在聯合開發階段至電廠實際接入這個時間段內電廠側的數據點表及控制命令是否有修改，如果有修改，集控側需同步更新，在離線試驗環節再次完成上行數據抽樣核對及下行命令全量核對。②動態試驗階段是指將電廠側與集控通信的服務器接入廠站計算機監控系統核心網同時保持與集控數據網的鏈接的情況下，實時數據核對和現場設備遠控的試驗，此時開展的遠控試驗需要上級調度的批準，在集控側需要有調令資格的運行人員按照試驗方案按照調度批準的時間開展動態遠控試驗[5]。

4 總結

介紹了iP9000 在集控中心計算機監控系統項目實施過程中的標準化工作方式探索，著重對過程中的聯合開發和現場投運階段工作進行介紹，希望借此對項目實施過程中所經歷的環節及對應環節如何能夠更加規范化、標準化方式進行思考，總結實施過程中的方法論，以期能夠對集控中心計算機監控系統建設過程提供經驗參考。