江口水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)上位機技術改造

段寅華　鐘邦清　胡明杰　楊璐冰

摘 要：針對江口水電廠現(xiàn)有計算機監(jiān)控系統(tǒng)存在的設備老舊、性能下降和偶發(fā)故障等問題，對系統(tǒng)的軟硬件進行了升級改造。分析了計算機監(jiān)控系統(tǒng)上位機升級改造的必要性，重點闡述了系統(tǒng)技術改造的設計思路和具體的實施方法。通過技術改造可有效提高電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)運行的安全性、穩(wěn)定性及準確性，加快推進電站的智慧化建設。

關鍵詞：水電廠；計算機監(jiān)控系統(tǒng)；上位機；改造

中圖分類號：TV736? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1671-0797（2023）13-0063-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.13.016

0? ? 引言

江西江口水電廠位于江西省贛江支流袁河中游的新余市江口村上游，是一座以發(fā)電為主，兼有防洪、灌溉、給水、養(yǎng)殖、航運、旅游等綜合利用的大型水利樞紐工程。電廠裝機容量為40 MW，共4臺軸流式機組。電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)上位機由計算機及相關網(wǎng)絡輔控件組成，其主要功能是負責全廠所有數(shù)據(jù)的采集、收發(fā)、存儲、處理、設備控制、監(jiān)視及外聯(lián)設備通信，是整個電站控制系統(tǒng)的神經(jīng)中樞[1-3]。電廠現(xiàn)運行該系統(tǒng)的主要服務器生產(chǎn)日期為2013年。

1? ? 監(jiān)控系統(tǒng)上位機現(xiàn)狀

江口水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)上位機目前主要存在以下問題：

（1）水電站運行人員監(jiān)盤時頻繁出現(xiàn)計算機監(jiān)控系統(tǒng)操作員A、B站死機現(xiàn)象，嚴重時需重啟操作系統(tǒng)才能正常啟動。

（2）工程師站出現(xiàn)死機現(xiàn)象，作為集控中心數(shù)據(jù)上傳及控制下達的中轉(zhuǎn)機，工程師站死機直接導致了水電廠送往南昌集控中心的日常生產(chǎn)數(shù)據(jù)中斷、控制無法下達。

（3）現(xiàn)計算機監(jiān)控系統(tǒng)操作員站同時肩負了數(shù)據(jù)采集服務器的功能，導致出現(xiàn)磁盤空間不足，死機現(xiàn)象；同時不利于滿足后續(xù)豐富組態(tài)軟件的硬件需要。

（4）服務器硬件性能降低，導致監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)刷新緩慢、畫面切換延時、CPU使用負荷率過高等現(xiàn)象。

（5）上位機與服務器的對時采用老式的串口對時，該對時方式易受到外界干擾，導致對時信號時常中斷，設備的實際動作時間與監(jiān)控系統(tǒng)顯示動作時間不一致。

2? ? 改造的必要性

（1）針對江口水電廠目前正在打造的智能站邊平臺，為了更安全、穩(wěn)定地對該站邊平臺系統(tǒng)上傳監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)，亟需解決目前的監(jiān)控系統(tǒng)上位機系統(tǒng)硬件配置較低的問題。

（2）電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)服務器目前只能安裝32位的操作系統(tǒng)，應用軟件為南瑞NC2000系統(tǒng)的老版本（V1.0）。目前南瑞NC2000系統(tǒng)（V1.0）已升級成NARI SC2000（V1.1），需安裝64位的操作系統(tǒng)。且目前市面上64位服務器已為主流，32位系統(tǒng)已無法兼容計算機的硬件，亦無法保證后期有可能發(fā)生的故障恢復。

（3）電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的主機、服務器、核心交換機等設備的備品備件未進行儲備，目前市場上已無法找到同型號設備，不滿足DL/T 1009—2016《水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)運行及維護規(guī)程》中的規(guī)定：建立完整的監(jiān)控系統(tǒng)備品備件庫，對可能要停產(chǎn)的主機、服務器、核心交換機的備品備件存儲，至少要保證5～8年的使用。

（4）操作員站頻繁出現(xiàn)死機現(xiàn)象，加之長時間運行，機器硬件性能降低，目前已無同型號的主機進行替換，一旦該工作站癱瘓，將直接影響到運行值班人員對生產(chǎn)設備的監(jiān)視與控制。

（5）電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)遠動通信服務器、操作員站、廠內(nèi)通信工作站（工程師站）、語音報警服務器所使用的主機生產(chǎn)日期均為2013年，所有服務器均已停產(chǎn)至少3年，目前市面上已找不到與之匹配的相關硬件，主機硬件發(fā)生故障，無法進行消缺處理。

（6）遠動通信服務器主要負責與調(diào)度系統(tǒng)的實時通信，將電廠的機組日常生產(chǎn)數(shù)據(jù)送入調(diào)度，通信數(shù)據(jù)質(zhì)量已納入電量考核范圍內(nèi)。為避免因通信服務器故障導致通信終端異常，必須進行改造。

（7）現(xiàn)計算機監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集服務器硬盤設計存儲空間較小，146G的存儲空間只夠保存一年的數(shù)據(jù)量，發(fā)電機組做穩(wěn)定性分析需要調(diào)取近3至5年的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行對比，當前存儲空間無法滿足機組穩(wěn)定性分析的需求。

（8）運行人員結(jié)合多年來的運行實際要求對計算機監(jiān)控系統(tǒng)中的組態(tài)軟件進行優(yōu)化，增加了一些新的控制監(jiān)視頁面。

3? ? 改造總體方案

3.1? ? 方案設計思路

根據(jù)同類電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)改造經(jīng)驗[4-8]，同時結(jié)合自身現(xiàn)場設備運行實際工控和運營成本情況，此次升級改造只針對江口水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)上位機硬件及軟件。硬件部分具體改造的內(nèi)容和要求如表1所示。軟件部分主要包括電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)軟件1套、場站側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)與南昌集控中心監(jiān)控數(shù)據(jù)接入服務軟件1套和國產(chǎn)正版操作系統(tǒng)6套。

3.2? ? 改造的具體實施方法

（1）新設備投運前，老設備仍正常運行，做到無擾更換。

（2）施工前應與調(diào)度自動化及時溝通，申請并提交調(diào)度系統(tǒng)電氣二次工作票，自動化處批復同意后開始實施。

（3）施工前應先將新系統(tǒng)平臺搭建完成，聯(lián)機測試各主機、軟件運行是否正常，無任何錯誤或報警。

（4）對所有新服務器進行安全漏洞掃描，并安裝主機安全套件，完成主機加固，服務器安全穩(wěn)定性符合要求。

（5）新系統(tǒng)軟件平臺測試正常后，退出操作員A站、數(shù)據(jù)采集服務器A站、遠動通信服務器A站。

（6）派遣運維人員前往機組LCU、升壓站LCU、公用LCU檢查、核對、監(jiān)視當前各設備運行數(shù)據(jù)，記錄相關重要數(shù)據(jù)。

（7）告知調(diào)度自動化處，江口水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)因技改，需將計算機監(jiān)控系統(tǒng)退出運行，江口水電站送往調(diào)度遠動數(shù)據(jù)將中斷，在自動化處同意后，退出操作員B站、數(shù)據(jù)采集服務器B站、遠動通信服務器B站、語音報警服務器。

（8）將新系統(tǒng)退出的操作員A站、數(shù)據(jù)采集服務器A站、遠動通信服務器A站接入計算機監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡交換機，并與現(xiàn)場人員核對相關數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)正常后將操作員B站、數(shù)據(jù)采集服務器B站、遠動通信服務器B站、語音報警服務器接入網(wǎng)絡交換機，并告知調(diào)度，江口水電站遠動通信數(shù)據(jù)恢復正常。

（9）完成場站側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)與南昌集控中心數(shù)據(jù)通信調(diào)試，數(shù)據(jù)完整性、一致性、時效性符合要求。

（10）新的上位機平臺安裝調(diào)試完成后，老系統(tǒng)仍保持運行狀態(tài)，待新系統(tǒng)運行一周后，確認新系統(tǒng)與下位機、調(diào)度及相關外圍設備通信正常，再將原服務器退出運行。

4? ? 改造后的智慧化應用

本次上位機的改造可配合電站前期預先搭建的智能預警系統(tǒng)，以提高電站整體的智能化水平。該智能預警系統(tǒng)是基于狀態(tài)監(jiān)測量（振動、擺度、溫度、壓力、油泵啟停時間等），利用大數(shù)據(jù)趨勢檢測算法，實現(xiàn)監(jiān)測量和提取指標量的趨勢預警功能。各監(jiān)測量在上位機的趨勢預警顯示如圖1、圖2所示。

5? ? 結(jié)束語

江口水電站現(xiàn)計算機監(jiān)控系統(tǒng)上位機自安裝運行至今已有近十年，因原設備配置較低、性能下降和主件缺乏備品備件等原因，已無法滿足目前電廠研發(fā)部署智能化站邊平臺的需求，故實施了計算機監(jiān)控系統(tǒng)上位機主機更換、軟件升級、歷史數(shù)據(jù)庫擴容和串口對時升級等技術改造。通過該技術改造，電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的整體配置將大大提高，可解決江口水電廠困擾已久的計算機監(jiān)控系統(tǒng)設備安全隱患，如數(shù)據(jù)刷新緩慢、畫面切換延時、服務器死機、應用程序自動停止等問題，確保計算機監(jiān)控系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。同時，此次改造也為實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)與智能站邊平臺的數(shù)據(jù)對接做好了準備。

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收稿日期：2023-03-21

作者簡介：段寅華（1986—），男，江西萍鄉(xiāng)人，工程師，主要從事水電新能源企業(yè)機電專業(yè)技術管理工作。

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