松江河梯級電站撫松梯級調(diào)度中心監(jiān)控系統(tǒng)改造

徐麗英，朱 姝，項德志，張寶源

（1.中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司，吉林 長春 130021；2.東北電網(wǎng)公司松江電站工程建設(shè)局，吉林 撫松 134500）

松江河梯級水電站位于白山庫區(qū)以上頭道松花江兩條主要支流漫江、松江河上，梯級電站由小山（裝機 2×80 MW）、雙溝（裝機 2×140 MW）、石龍（裝機2×35 MW）3個電站組成。松江河梯級電站地理位置集中，距撫松縣中心僅10 km半徑的距離，根據(jù)水利水電規(guī)劃設(shè)計總院的批復(fù)，在撫松縣設(shè)置梯級調(diào)度中心。雙溝、石龍兩座電站為在建電站，小山電站于1997年 12月份2臺機組相繼并網(wǎng)發(fā)電，撫松梯級調(diào)度中心于1998年底投入使用，實現(xiàn)由撫松梯調(diào)遙控小山電站運行。

1 撫松梯級調(diào)度計算機監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)現(xiàn)狀

1.1 系統(tǒng)現(xiàn)狀

由于設(shè)在撫松的松江河梯級調(diào)度計算機監(jiān)控系統(tǒng)投入運行較早，梯級調(diào)度中心主機設(shè)備僅配有：計算機主機4臺，其中3臺操作系統(tǒng)為Windows NT4.0 Workstation+SP6，監(jiān)控平臺軟件為Fix6.15中文版；1臺操作系統(tǒng)為Windows NT4.0 Workstation+SP6，監(jiān)控平臺軟件為Intouch5.6。

梯級調(diào)度中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備僅配有：1臺10 M帶寬3Com網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)集線器，1條微波通道，1臺路由器（Cisco2501），通過該微波通道與小山電站端路由器對接，實現(xiàn)與小山電站10 M帶寬網(wǎng)絡(luò)連接。無數(shù)據(jù)網(wǎng)接口。

1.2 系統(tǒng)存在的問題

1）現(xiàn)有計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備已運行十多年，監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)備已屬淘汰產(chǎn)品，應(yīng)用軟件不能滿足監(jiān)控功能要求。

2）UPS電源設(shè)備已經(jīng)老化，且電源容量不能滿足梯級調(diào)度計算機監(jiān)控系統(tǒng)安全運行要求。

3）沒有數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備，不能滿足電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口需要。

4）沒有梯級調(diào)度計算機安全防護系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)按照國家電網(wǎng)公司網(wǎng)調(diào) （2006）1167號文件要求，配置防護隔離設(shè)備。

5）梯級調(diào)度GPS同步時鐘系統(tǒng)需按一個調(diào)度中心、小山、雙溝和石龍3個電站 重新配置，解決計算機監(jiān)控系統(tǒng)時鐘同步問題。

2 監(jiān)控系統(tǒng)改造方案

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1）監(jiān)控系統(tǒng)的配置采用開放式、全分布計算機監(jiān)控系統(tǒng)。各現(xiàn)地控制單元之間采用100 Mbp雙冗余光纖以太網(wǎng)，提高了整個系統(tǒng)的可靠性。

2）計算機監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)采用模塊化、分布式結(jié)構(gòu)，安裝維護簡單，不會因任何一個器件發(fā)生故障而引起系統(tǒng)癱瘓或誤操作。

3）梯調(diào)中心設(shè)域控制器和額外域控制器，其它計算機配置為成員服務(wù)器或工作站，構(gòu)成Client/Server結(jié)構(gòu)的計算機系統(tǒng)配置。

2.2 系統(tǒng)硬件配置

1）域控制器一臺，熱備用工作方式運行，主計算機設(shè)備故障時，配置為備用角色的計算機設(shè)備接替工作，自動完成無擾動切換。

2）操作員工作站3臺，并行工作方式運行，某一臺計算機設(shè)備故障時，不影響其它計算機設(shè)備正常運行，并自動完成部分運行功能切換。

3）獨立運行工作站：設(shè)備包括工業(yè)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器；工程師/培訓(xùn)工作站；語音報警工作站；數(shù)據(jù)庫前端工作站；中文打印機各1個。

4）獨立系統(tǒng)/嵌入組件包括同步時鐘系統(tǒng)；安全隔離系統(tǒng)各1個。

2.3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

1）冗余配置、負荷平衡方式運行的兩組網(wǎng)絡(luò)交換機設(shè)備，正常情況下，主網(wǎng)、備網(wǎng)負載平衡運行，主網(wǎng)（備網(wǎng)）故障時，所有負荷轉(zhuǎn)移到備網(wǎng)（主網(wǎng)）運行，故障排除后，恢復(fù)負載平衡運行，運行方式無擾動切換。

2）遠傳交換機，調(diào)度數(shù)據(jù)由通訊管理機通過遠傳交換機傳輸至調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)，實現(xiàn)上行遙信、遙測和下行遙調(diào)數(shù)據(jù)的傳輸。

3）單模光纜、多模光纜、超五類雙絞線等傳輸介質(zhì)。

2.4 調(diào)度數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備

根據(jù)最終實現(xiàn)網(wǎng)調(diào)中心通過松江河梯級調(diào)度中心對小山、雙溝、石龍電站進行電力調(diào)度的需要，在梯調(diào)中心設(shè)立調(diào)度數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，主、備通道均采用104協(xié)議的調(diào)度數(shù)據(jù)直連傳輸系統(tǒng)。調(diào)度數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由2臺通訊管理機、1臺遠傳交換機和1個路由器組成。

2.5 數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)

小山、雙溝、石龍3個電站的測點數(shù)據(jù)、監(jiān)控數(shù)據(jù)及梯調(diào)中心的監(jiān)控數(shù)據(jù)均保存在設(shè)置于梯調(diào)中心的InSQL工業(yè)數(shù)據(jù)庫中。該數(shù)據(jù)庫服務(wù)器配置為HP ProLiant DL380 G5，硬盤為RAID5冗余配置，當(dāng)位于磁盤陣列的硬盤發(fā)生故障時，可在線更換，具有很高的安全性。為充分保證歷史數(shù)據(jù)的安全性，配置一套獨立的數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)，一方面為系統(tǒng)提供域備份服務(wù)，另一方面提供數(shù)據(jù)備份功能。

2.6 防護隔離設(shè)備

根據(jù)二次系統(tǒng)計算機安全防護的要求，監(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)度自動化系統(tǒng)、生產(chǎn)自動化系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換時，需要配置分區(qū)交換機、橫向隔離傳輸、縱向加密認證裝置、信息傳輸服務(wù)器、IDS系統(tǒng)。

梯調(diào)中心需要購置的安全防護設(shè)備有：縱向加密認證裝置、分區(qū)交換機、IDS系統(tǒng) 各1套。

2.7 同步時鐘設(shè)備

為形成監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一時鐘，在梯調(diào)中心內(nèi)設(shè)置1臺一級主時鐘和擴展時鐘，主時鐘通過B碼端口為擴展時鐘提供時鐘信號，擴展時鐘為雙網(wǎng)冗余的梯調(diào)中心主機、梯調(diào)中心臨近系統(tǒng)提供NTP時鐘信號；主時鐘通過PTP端口和授時獨立網(wǎng)絡(luò)為3個電站內(nèi)的二級主時鐘授時，以實現(xiàn)一個梯調(diào)中心、3個電站內(nèi)的時鐘統(tǒng)一。梯調(diào)中心內(nèi)一級主時鐘設(shè)計為可接收PTP信號，以實現(xiàn)未來接受網(wǎng)調(diào)時鐘統(tǒng)一信號，與網(wǎng)調(diào)中心保持時鐘同步；擴展時鐘可接收GPS和北斗星定位系統(tǒng)衛(wèi)星時鐘信號，在上級時鐘同步信號中斷時，提供本地時鐘信號，實現(xiàn)本地一個梯調(diào)中心、3個電站的時鐘同步。

3 系統(tǒng)軟件配置

3.1 操作系統(tǒng)

ArchestrA體系結(jié)構(gòu)的顯著特征，不僅保持Client/Server結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)訪問機制，還增加了Peer To Peer結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)機制。為用戶提供通過以可靠的、分布式的點到點通信為基礎(chǔ)的ArchestrA體系結(jié)構(gòu)開發(fā)集中化的應(yīng)用或高度分布的點到點應(yīng)用的能力。松江河梯級電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)按照統(tǒng)一的IP地址空間結(jié)構(gòu)為一個梯調(diào)中心、3個電站的所有計算機主機分配IP地址。作為IAS系統(tǒng)支持平臺，梯調(diào)中心計算機監(jiān)控系統(tǒng)操作系統(tǒng)采用MicroSoft Windows Server 2003和Windows XP+SP2。

通過上述配置，計算機監(jiān)控系統(tǒng)形成Client/Server式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并在部分應(yīng)用中形成B/S式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

域控制器中包含活動目錄數(shù)據(jù)庫的可寫副本，參與活動目錄復(fù)制并控制對網(wǎng)絡(luò)資源的訪問。系統(tǒng)管理員能夠管理用戶帳戶、網(wǎng)絡(luò)訪問權(quán)限、共享資源、站點拓撲以及來自目錄林內(nèi)任意域控制器的其他目錄對象。

3.2 實時監(jiān)控環(huán)境系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)建立實時監(jiān)控環(huán)境系統(tǒng)，包括Wonderware ISA系統(tǒng)，包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)支持軟件Platform、IDE、GR，可視節(jié)點軟件IntouchView等環(huán)境軟件；Wonderware InSQL系統(tǒng)，包括工業(yè)數(shù)據(jù)庫軟件InSQL，Microsoft Office，數(shù)據(jù)庫前端軟件ActiveFactory。

3.3 監(jiān)控應(yīng)用開發(fā)環(huán)境系統(tǒng)

高級語言環(huán)境 Visual Studio.net，Visual Studio 6.0，專用語言環(huán)境 PowerBuilder10.0，MS Office2003，BM85模塊輔助開發(fā)支持工具。

3.4 實時監(jiān)控應(yīng)用程序

提供用于梯調(diào)中心、小山電站、雙溝電站、石龍電站正確和有效運行的所有應(yīng)用軟件。包括：實時監(jiān)控環(huán)境系統(tǒng)下運行的應(yīng)用程序；高級語言環(huán)境、專用語言環(huán)境下開發(fā)的應(yīng)用程序；報表、報告編寫工具；現(xiàn)地監(jiān)控應(yīng)用程序；其他應(yīng)用程序和接口程序。

4 梯調(diào)中心監(jiān)控系統(tǒng)功能

計算機監(jiān)控系統(tǒng)可迅速、準(zhǔn)確、有效地完成對小山、雙溝、石龍電站被控對象的綜合監(jiān)控任務(wù)，包括：數(shù)據(jù)采集和處理，安全監(jiān)視和報警，實時控制和調(diào)節(jié)，運行計算與數(shù)據(jù)交換， 歷史數(shù)據(jù)記錄、存儲、檢索和管理，事故處理指導(dǎo)和恢復(fù)操作指，接收和執(zhí)行調(diào)度指令，其它對整個系統(tǒng)進行有效監(jiān)控的功能。

電站受東北網(wǎng)調(diào)調(diào)度。東北網(wǎng)調(diào)EMS通過光纖接入松江河梯級調(diào)度中心計算機監(jiān)控系統(tǒng)通訊管理機，并向小山電站、雙溝電站、石龍電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)控制調(diào)節(jié)命令，由小山電站、雙溝電站、石龍電站的計算機監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)遠方控制方式進行二次分配后送至3站計算機監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制單元，實現(xiàn)對機組的遠方控制。

5 梯調(diào)中心通訊系統(tǒng)配置

通信系統(tǒng)連接電站主控級計算機主機和現(xiàn)地控制級各現(xiàn)地控制單元PLC，采用雙光纖以太網(wǎng)冗余結(jié)構(gòu)。梯調(diào)中心、小山電站、雙溝電站、石龍電站間主干網(wǎng)通信速率1000 M，站內(nèi)通訊速率為100／1000 M自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，接口符合IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)，通信協(xié)議采用TCP／IP標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

主站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用華為-3COM的QUIDWAY 7500系列100／1000M雙速自適應(yīng)交換機，該機主板通頻帶寬度640G，滿足系統(tǒng)實時性要求。

系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理驅(qū)動程序采用數(shù)據(jù)流量動態(tài)平衡控制管理，保證所有的數(shù)據(jù)流流量在冗余的雙網(wǎng)之間動態(tài)平衡，可以有效地降低網(wǎng)絡(luò)通訊的負荷率，提高網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性。