高砂水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)上位機改造

蘭有磷，張文銀，羅榕華，胡啟華

（福建省高砂水電有限公司，福建 沙縣 365500）

0 引言

高砂水電站位于福建省沙縣高砂鎮(zhèn)，距離沙縣14 km，水電站以發(fā)電為主，航運為輔做為開發(fā)目標。1992年9月開工建設，電廠裝機容量50 MW（4×1.25 MW），2002年投入運行的監(jiān)控系統(tǒng)采用水科院自動化所研制的H9000 V3.0分布開放式計算機監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)按“無人值班（少人值守）”運行方式設計，與電站安全運行密切相關設備采用冗余設置，保證了系統(tǒng)高度可靠性。

由于監(jiān)控系統(tǒng)上位機中兩臺操作員工作站先后發(fā)生故障無法啟動，只有一臺同時期同型號工程師工作站替代作為操作員站運行，處于極不安全的單機運行方式。原上位機主機為康柏AlphaXP1000工作站，現(xiàn)市場上已無備品、備件可供修復。因此，針對存在問題先行對上位機系統(tǒng)進行升級改造是必要的。

為提高系統(tǒng)可靠性，改造后的監(jiān)控系統(tǒng)網絡由單網模式改為雙網模式；為提高通用性、降低造價，上位機更換為基于X86內核的PC工作站，操作系統(tǒng)平臺建議更換為Windows2003，上位機應用軟軟件升級為北京中水科技研制開發(fā)的H9000V4.0計算機監(jiān)控系統(tǒng)；LCU軟件除了做部分適應性改進外，基本維持不變，今后LCU的改造根據硬件壽命周期進行硬件更換。

1 改造后監(jiān)控系統(tǒng)結構與設備配置

1.1 系統(tǒng)結構

計算機監(jiān)控系統(tǒng)上位機升級改造采用H9000 V4.0開放分層分布式系統(tǒng)結構，系統(tǒng)采用全計算機監(jiān)控模式共分二層：廠站級控制層和現(xiàn)地控制單元層，包含2套主機及操作員站、1套工程師站、1套語音及通信服務器，1套歷史數據服務器，5套現(xiàn)地控制單元（LCU），各計算機均采用開放的漢化操作系統(tǒng)Windows 2003企業(yè)版，網絡軟件為TCP/IP，圖形符合X/Window。

1.2 設備配置

（1）操作員工作站

操作員工作站2套，采用美國HP公司高性能的HP Z600工作站，每個操作員站配置2臺彩色液晶顯示器。操作員工作站作為操作員人機接口工作臺，負責監(jiān)視、控制及調節(jié)命令發(fā)出、打印人機界面（MMI）等功能。

（2）工程師工作站

工程師工作站1套，采用HP Z600工作站，除配置一臺彩色液晶顯示器22寸外，與操作員工作站配置相同。用于系統(tǒng)功能及應用的開發(fā)、編輯和修改畫面、數據庫維護、系統(tǒng)初始化和管理、檢索歷史記錄、系統(tǒng)故障診斷和維護等工作。具有操作員工作站的所有功能，可作為操作員工作站的備用。

（3）歷史數據服務器

歷史數據服務器1套，是監(jiān)控系統(tǒng)管理與數據庫管理的核心設備，采用HPZ400高性能的工作站。完成對整個電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的管理，AGC/AVC計算和處理，數據庫管理，在線及離線計算，各圖表曲線的生成，事故、故障信號的分析處理。

（4）語音及通信工作站

語音及通信工作站1套，采用美國HP Z400工作站。通信工作站配有1塊智能8串口通信卡，用來連接廠內自動化設備。如：繼電保護系統(tǒng)、電量采集系統(tǒng)、微機防誤系統(tǒng)。

（5）GPS時鐘系統(tǒng)

GPS時鐘系統(tǒng)1套，采用BSS-Ⅲ衛(wèi)星時間同步裝置。

（6）廠站層不間斷電源

兩套互為獨立的合肥陽光電源有限公司生產的5 kVA電力專用逆變電源。

（7）電站網絡設備

在廠站層設兩套華為Quidway S2326TP-E1工業(yè)以太網交換機，組成100 M交換式星型以太網。廠站層各工作站通過采用雙絞線接入交換機，傳輸速率100 Mb/s；現(xiàn)地層與各LCU的連接通過多模光纖，傳輸速率10 Mb/s。

2 H9000 V4.0計算機監(jiān)控系統(tǒng)特點

（1）開放的計算機系統(tǒng)環(huán)境；

（2）靈活多變的系統(tǒng)結構分層分布式系統(tǒng)結構；

（3）強大的數據采集處理功能；

（4）強大的數據處理功能；

（5）安全可靠的操作控制策略；

（6）標準化的系統(tǒng)設計與軟件開發(fā)；

（7）完善的系統(tǒng)應用功能；

（8）面向對象的圖形與人機界面系統(tǒng)。全鼠標驅動、無鍵盤設計；面向對象編程組態(tài)，界面簡潔，操作靈活方便；世界座標系統(tǒng)，無級縮放；多窗口顯示、多級菜單；支持WEB瀏覽等；

（9）HistA方便高效的歷史數據管理系統(tǒng)，支持不同數據庫系統(tǒng)；

（10）HReport向用戶開放的報表系統(tǒng)；

（11）豐富的通信協(xié)議與聯(lián)網功能；

（12）強大的應用開發(fā)支持軟件系統(tǒng)。

3 升級改造現(xiàn)場設計、施工與調試

3.1 設計原則：

設備的設計要使其在任何情況下安全、可靠地工作。設備應便于檢查、試驗、維護和修理。設計還要考慮必要的安全措施，以保證操作和維護人員的安全。

3.2 安裝調試原則：

（1）工程安裝調試將受現(xiàn)場設備運行工況的影響，施工的技術措施應以設備及電力系統(tǒng)的安全為根本前提，盡可能不影響或少影響電廠的正常生產。

（2）本次改造安裝調試原則是新舊系統(tǒng)并存方式，新配置的2臺操作員站、1臺工程師工作站、1臺語音通訊工作站及1臺歷史數據服務器的監(jiān)控系統(tǒng)軟件采用H9000 V4.0版，原監(jiān)控設備維持的H9000 V3.0版監(jiān)控軟件不變。

（3）未升級的LCU網絡繼續(xù)接入老系統(tǒng)的網絡交換機，由老系統(tǒng)進行監(jiān)視和控制；升級后的LCU網絡接入新系統(tǒng)的網絡交換機，由新系統(tǒng)進行監(jiān)視和控制。新系統(tǒng)通過CDT規(guī)約讀取老系統(tǒng)的數據，并通過通訊工作站上送給地調。

（4）待升級的LCU單元在未升級前程序不變，升級的LCU單元需要將PLC程序升級、通訊程序調試。

3.3 現(xiàn)場施工與調試

（1）施工前的準備工作

1）制定周密的施工方案，包括項目實施的詳細技術措施、組織措施、安全措施、施工步驟和周密的進度計劃。

2）對新系統(tǒng)在廠家進行組態(tài)、數據庫完善、各畫面制作及各功能的完善準備工作；

3）在監(jiān)控廠家對運行和檢修人員進行技術培訓工作；

4）對新設備進行出廠前的聯(lián)調及驗收工作；

5）編制現(xiàn)場施工方案及工期安排；

6）進行各階段風險評估工作。

7）監(jiān)控上位機設備安裝

（2）新系統(tǒng)與老系統(tǒng)遠傳數據交換通訊調試

新系統(tǒng)調度通訊機與老系統(tǒng)調度通訊機之間的數據交換采用DL/T-CDT通訊規(guī)約，新系統(tǒng)通訊機運行DL/T-CDT主站程序，老系統(tǒng)通訊機運行DL/T-CDT從站程序，由新監(jiān)控系統(tǒng)向調度發(fā)送全廠遙測、遙信數據，從而實現(xiàn)新系統(tǒng)從老系統(tǒng)接收調度需要的遙測、遙信數據。

（3）現(xiàn)地層各LCU逐步接入新系統(tǒng)及調試

（4）拆除老系統(tǒng)

將老系統(tǒng)中的操作員A站、通訊工作站、語音報警工作站及附屬設備拆除。

（5）新系統(tǒng)設備接線梳理

工作前做好必要的安全措施，確保監(jiān)控系統(tǒng)正常運行。各接線整齊、美觀、緊固，同時做好相應的標識。

（6）新監(jiān)控系統(tǒng)上位機與廠內設備通訊調試。

（7）根據新監(jiān)控系統(tǒng)運行的情況，廠家技術人員對所存在的問題進行處理完善。

（8）新改造設備的初步驗收工作。

4 改造過程中的體會

（1）為確保改造順利進行，成立了監(jiān)控改造工作小組。

（2）派技術人員赴廠家接受工廠培訓并參加本工程的畫面制作、數據庫修改、控制流程編寫、通訊接口調試和工廠試驗，時間一般為30天。同時，廠家應在投運調試期間現(xiàn)場對運行維護人員進行培訓，使運行人員能熟練使用該系統(tǒng)，維護人員能夠制作畫面、數據庫修改、控制流程修改等。

（3）在整個監(jiān)控系統(tǒng)上位機改造過程中，需要特別注意的是一定要保證新老系統(tǒng)銜接的安全性與穩(wěn)定性以及現(xiàn)場施工的進度安排符合實際需要。

（4）試驗過程前，應與電站主管部門及技術人員討論并編寫出詳細的試驗方案，明確試驗的組織措施，并報請上級主管部門批準執(zhí)行。

（5）接入試驗過程中，將可能造成不良后果的開出繼電器全部拔掉，徹底做好安全措施，以免程序誤動設備，待試驗結束后再插回繼電器。

（6）試驗過程應嚴格按照操作票的起始執(zhí)行，保證試樣的嚴肅性和安全性，不可在無票情況下作業(yè)，同時應保證調試設備和相應回路上沒有其他工作進行。

（7）首臺LCU接入試驗應盡可能詳盡，試驗到各種工況，找出可能存在的問題，完善方案中的不足，為其他LCU試驗的接入做準備。

（8）試驗完成后需要做好備份工作，并對特殊之處作出相關說明，以免在后續(xù)投運或維護過程中銜接出現(xiàn)問題。

5 結束語

高砂水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)上位機改造，本著高標準、嚴要求的設計理念，采用先進、成熟的硬件配置和軟件技術，具有更好的開放性、可維護性和可擴充性，對于進一步提高電廠安全運行水平，改善運行條件及提高電能生產的質量奠定了堅實的基礎，保證電廠已實現(xiàn)的“無人值班（少人值守）”運行模式基礎更加牢固，將電站帶入一個更加安全、穩(wěn)定、可靠的運行環(huán)境。