火電廠環(huán)保實時數(shù)據(jù)冗余傳輸系統(tǒng)的升級改造

(江蘇新海發(fā)電有限公司，江蘇 連云港 222023 )

0 引 言

在火力發(fā)電企業(yè)的生產(chǎn)過程中，脫硫、脫硝、除塵等環(huán)保的數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)主要為采集設(shè)備、發(fā)送服務(wù)器，其作用是完成所有監(jiān)控點數(shù)據(jù)的采集、存儲、發(fā)送，如此重要的設(shè)備在長期運行過程中難免會出現(xiàn)計算機(jī)死機(jī)、程序故障、電源系統(tǒng)掉電等突發(fā)故障，使得所有功能無法實現(xiàn)。目前，國家環(huán)保部門對環(huán)保數(shù)據(jù)連續(xù)、可靠性要求越來越嚴(yán)格，環(huán)保在線數(shù)據(jù)異常將直接影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。采用雙套數(shù)據(jù)冗余終端是一種較為有效方式，可以解決由于計算機(jī)硬件故障、操作系統(tǒng)崩潰或網(wǎng)絡(luò)故障等無法恢復(fù)的情況造成的數(shù)據(jù)記錄和傳輸失敗的問題，能夠通過數(shù)據(jù)互為冗余的方式使故障狀態(tài)下的數(shù)據(jù)保持完整性，使得數(shù)據(jù)監(jiān)測、存儲及數(shù)據(jù)上傳功能更加可靠穩(wěn)定從而大大降低了系統(tǒng)失效的風(fēng)險。

1 問題的提出

目前某火力發(fā)電廠4臺機(jī)組環(huán)保實時監(jiān)控信息均通過唯一數(shù)據(jù)傳輸通道與上級電監(jiān)辦及環(huán)保部門實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，之前采用的數(shù)據(jù)傳輸通道模式是由多個串聯(lián)的子系統(tǒng)構(gòu)成：SIS服務(wù)器→采集服務(wù)器1(電廠側(cè))→正向網(wǎng)絡(luò)隔離裝置→采集服務(wù)器2(省調(diào)側(cè))→調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)。如圖1所示。

圖1 環(huán)保數(shù)據(jù)傳輸通道示意圖

由于采集服務(wù)器1至采集服務(wù)器2的數(shù)據(jù)傳輸為非冗余配置，這種數(shù)據(jù)傳輸通道相當(dāng)脆弱，及其容易造成環(huán)保數(shù)據(jù)上傳中斷。目前出現(xiàn)過的異常情況主要有以下幾種：(1)服務(wù)器1、2出現(xiàn)死機(jī)、斷電；(2)配合隔離裝置發(fā)送數(shù)據(jù)的程序卡死、退出；(3)網(wǎng)絡(luò)隔離裝置硬件故障；(4)系統(tǒng)采集程序異常；(5)系統(tǒng)發(fā)送程序異常；(6)網(wǎng)線插口松動等。

信號數(shù)據(jù)傳輸失敗，有時發(fā)生在白天，有時發(fā)生在夜間，維護(hù)人員必須及時趕到并立即處理恢復(fù)。在機(jī)組2011年投運初期，系統(tǒng)工作相對穩(wěn)定，17年以來故障現(xiàn)象逐漸增多，尤以服務(wù)器程序死機(jī)現(xiàn)象較多，重啟后又恢復(fù)正常，維護(hù)人員工作量較大。當(dāng)相關(guān)硬件設(shè)備如網(wǎng)絡(luò)設(shè)備出現(xiàn)故障時，沒有備件短時間內(nèi)無法恢復(fù)系統(tǒng)正常，都曾嚴(yán)重影響環(huán)保經(jīng)濟(jì)考核。

因此，如何保障實時數(shù)據(jù)通訊安全可靠及如何解決數(shù)據(jù)上傳中斷問題是我們需要突破的方向。

2 解決方案

雖然一度通過服務(wù)器換新，軟件升級，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備換新等手段，短期內(nèi)系統(tǒng)運行很好，但偶爾出現(xiàn)的數(shù)據(jù)擁堵情況依然造成數(shù)據(jù)上傳中斷。通過多方論證，我們認(rèn)為采用實時數(shù)據(jù)冗余控制是一種行之有效的技術(shù)實現(xiàn)方案。

冗余控制，嚴(yán)格講是采用一定或成倍量的設(shè)備或元器件來組成控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。當(dāng)某一設(shè)備或元器件發(fā)生故障而損壞時，它可通過硬件、軟件或人為方式，相互切換作為后備設(shè)備或元器件，替代因故障而損壞的設(shè)備或元器件，保持系統(tǒng)正常工作，使控制設(shè)備因意外而導(dǎo)致的停機(jī)損失降到最低。冗余設(shè)計相應(yīng)的可根據(jù)系統(tǒng)組成對每個部分均作冗余設(shè)計，同時，也可根據(jù)實際運行情況僅對容易出現(xiàn)故障的組成部分進(jìn)行冗余設(shè)計?？梢员苊庥捎谙嚓P(guān)部分故障引起的長時間停機(jī)，具有設(shè)計安裝周期短，成本較低等優(yōu)點。

解決方案具體內(nèi)容：綜合考慮各方面因素，本設(shè)計方案對采集、發(fā)送服務(wù)器及監(jiān)控軟件、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備作了冗余設(shè)計，將服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及線路等意外而導(dǎo)致的系統(tǒng)失效的風(fēng)險降到最低。

增加一套冗余并行采集發(fā)送裝置，通過IBMX3850 X6服務(wù)器同步從SIS系統(tǒng)交換機(jī)上調(diào)用數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)通過SysKeeper2000隔離網(wǎng)閘，發(fā)送到外網(wǎng)服務(wù)器再經(jīng)調(diào)度三區(qū)交換機(jī)發(fā)送至方天監(jiān)控中心。兩套數(shù)據(jù)處理終端采用完全相同的服務(wù)器及所使用的工程文件軟件，兩臺主機(jī)的版本一致，所存儲的數(shù)據(jù)在同一時間段內(nèi)的數(shù)據(jù)內(nèi)容相同、數(shù)據(jù)格式相同、數(shù)據(jù)大小相同，包括分鐘數(shù)據(jù)，日、月、年數(shù)據(jù)，通過采集時間的一致性來解決數(shù)據(jù)的一致性問題。

新增采集發(fā)送裝置與原系統(tǒng)同步接收數(shù)據(jù)，并通過本機(jī)自帶的NJXY-RM-S808冗余監(jiān)測軟件，保持對原系統(tǒng)的實時監(jiān)控，可以實現(xiàn)兩套采集發(fā)送軟件之間的自動切換，以提高上傳數(shù)據(jù)通訊的可靠性，它是保障數(shù)據(jù)正常傳輸配置方案的另一種形式。當(dāng)設(shè)備及線路發(fā)生異常時能夠不發(fā)生數(shù)據(jù)中斷，并有充足的時間來處理故障，是有效解決環(huán)保考核的有效途徑。

示意圖如圖2所示：黑框中為新增冗余設(shè)備。

3 應(yīng)用案例

某火力發(fā)電廠對脫硫、脫硝及除塵數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)進(jìn)行改造，實時監(jiān)控遠(yuǎn)程終端系統(tǒng)采用了環(huán)保實時數(shù)據(jù)傳輸冗余系統(tǒng)。

改造后系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖3所示。

硬件上設(shè)置兩套內(nèi)網(wǎng)采集服務(wù)器1和2、兩套正向網(wǎng)絡(luò)隔離裝置1和2、兩套外網(wǎng)采集服務(wù)器1和2，整體網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在上傳設(shè)備硬件上實現(xiàn)冗余。同時上傳數(shù)據(jù)分別取自鏡像服務(wù)器和內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器，在數(shù)據(jù)內(nèi)容及通道上也實現(xiàn)冗余。對于導(dǎo)致數(shù)據(jù)上傳故障點盡量做到全覆蓋。

圖2 冗余配置的數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)示意圖

圖3 冗余系統(tǒng)拓?fù)鋱D

在硬件軟件安裝調(diào)試結(jié)束后，對整個冗余裝置性能做了冗余切換試驗，以驗證在各種模擬故障情況下，冗余系統(tǒng)是否能達(dá)到保持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸正常，并及時發(fā)出短信報警。

通過切換試驗驗證，實現(xiàn)對本機(jī)和外網(wǎng)采集服務(wù)器1(主)的軟硬件運行狀態(tài)上的在線監(jiān)測功能，系統(tǒng)完全能夠達(dá)成一臺工作，另一臺進(jìn)行冗余保護(hù)的功能要求，保障了環(huán)保數(shù)據(jù)發(fā)送的可靠性，大大提高了環(huán)保實時監(jiān)控數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性，有效避免因設(shè)備故障造成的環(huán)保考核。

在改造完成后，系統(tǒng)正式投用后，該系統(tǒng)已經(jīng)成功的進(jìn)行了多次冗余切換操作(故障原因為內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器1(主)故障，外網(wǎng)采集服務(wù)器1(主)軟件死機(jī)、SIS交換機(jī)插口故障等)，上傳數(shù)據(jù)始終處于連續(xù)暢通狀態(tài)，改造項目收到了明顯實效。

通過這套冗余通訊系統(tǒng)設(shè)施的投入使用，使脫硫、脫硝及除塵系統(tǒng)的重要環(huán)保監(jiān)控數(shù)據(jù)信號，在日常傳輸中不再出現(xiàn)環(huán)保數(shù)據(jù)中斷或者丟失的現(xiàn)象，并能及時的向指定的相關(guān)工作人員發(fā)送短信，實時反映系統(tǒng)的運行狀態(tài)和故障診斷內(nèi)容。這套冗余數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)功能的應(yīng)用已取得了很好的實際作用。

4 結(jié)束語

由于國家環(huán)保部門的重視，迫使火電廠的環(huán)保數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)引進(jìn)了冗余，冗余設(shè)計能最大程度地保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠度。本次以冗余監(jiān)測軟件與環(huán)保實時數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余上傳系統(tǒng)改造的實踐，可以說明環(huán)保數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程終端系統(tǒng)進(jìn)行冗余傳輸?shù)姆桨甘强尚星倚Ч黠@，對電監(jiān)辦及環(huán)保部門實現(xiàn)對各單位脫硫、脫硝及除塵數(shù)據(jù)監(jiān)管和提高環(huán)保數(shù)據(jù)分析都是有著重要的意義。