某巨型電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)通信網(wǎng)關(guān)機改造的實現(xiàn)

章 健，毛 琦，張衛(wèi)君，門光俊

（1.三峽水力發(fā)電廠，湖北 宜昌 443000；2.北京中水科水電科技開發(fā)有限公司，北京 100038）

0 引言

某巨型電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用北京中水科水電科技開發(fā)有限公司H9000 V4.0系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)控制對象為該電站18臺700 MW機組。系統(tǒng)于2007年5月與首批機組同步投運，2012年全部投運完成。監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置了2臺通信網(wǎng)關(guān)機，實現(xiàn)與國調(diào)、網(wǎng)調(diào)及梯調(diào)的數(shù)據(jù)通信，至今已經(jīng)歷10多年的安全穩(wěn)定運行。通信網(wǎng)關(guān)機作為電站與上級調(diào)度系統(tǒng)連接的關(guān)鍵性設(shè)備，實時向調(diào)度上傳生產(chǎn)數(shù)據(jù)并接受調(diào)度控制調(diào)節(jié)指令，所以通信網(wǎng)關(guān)機也是監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定運行的核心設(shè)備，需時刻確保其運行正常。隨著設(shè)備的老化及調(diào)度數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的擴展，該電站2臺網(wǎng)關(guān)機運行穩(wěn)定性下降、負荷率偏高，急需對其進行升級改造。改造內(nèi)容包括設(shè)備更換、國網(wǎng)調(diào)與梯調(diào)通信業(yè)務(wù)分離、軟件優(yōu)化等工作。

1 網(wǎng)關(guān)機改造設(shè)計方案

某巨型電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)機采用2臺Sun Fire V440服務(wù)器，主要負責(zé)與梯調(diào)、國調(diào)及華中網(wǎng)調(diào)的通信。采用雙機冗余熱備配置。與梯調(diào)采取以太網(wǎng)通信方式，與國調(diào)及華中網(wǎng)調(diào)采取以太網(wǎng)通信和串行通信相結(jié)合的方式。通信協(xié)議包括iec104、iec101和TASE.2三種協(xié)議。操作系統(tǒng)為Sun Solaris。

兩套調(diào)度通信服務(wù)器并行工作，隨時監(jiān)測設(shè)備及通道的狀態(tài)，一旦發(fā)生故障，立即進行雙機擾動切換，確保與各調(diào)度中心通信的可靠性。

本次改造采用4臺國產(chǎn)曙光服務(wù)器，其中2臺作為國調(diào)和網(wǎng)調(diào)的通信網(wǎng)關(guān)機并互為主備、2臺作為梯調(diào)的通信網(wǎng)關(guān)機，互為主備。操作系統(tǒng)采用國產(chǎn)安全凝思操作系統(tǒng)，通信協(xié)議全部采用iec104，分別與國調(diào)、網(wǎng)調(diào)及國調(diào)備調(diào)、網(wǎng)調(diào)備調(diào)，梯調(diào)系統(tǒng)通信。

圖1 改造前結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 改造后結(jié)構(gòu)示意圖

2 國產(chǎn)服務(wù)器及操作系統(tǒng)適配

監(jiān)控系統(tǒng)原網(wǎng)關(guān)機采用SUN服務(wù)器，操作系統(tǒng)為SPARC架構(gòu)的Solaris系統(tǒng)，運行32位H9000 V4.0計算機監(jiān)控系統(tǒng)軟件。在本次改造中，服務(wù)器采用國產(chǎn)曙光服務(wù)器，操作系統(tǒng)采用全國產(chǎn)化的凝思操作系統(tǒng)，需要在凝思操作系統(tǒng)中重新編譯適配H9000 V4.0系統(tǒng)，并在曙光服務(wù)器運行測試。測試內(nèi)容包括編譯工具運行測試、gtk運行依賴包測試及H9000系統(tǒng)所有應(yīng)用系統(tǒng)進程的測試。

3 通信程序優(yōu)化

隨著與國網(wǎng)調(diào)通信業(yè)務(wù)的擴展及梯調(diào)電調(diào)系統(tǒng)的改造，本次網(wǎng)關(guān)機改造對IEC104程序進行了協(xié)議擴充與優(yōu)化，主要有以下幾個方面：

3.1 OBJ數(shù)據(jù)類型上送

設(shè)備控制功能塊（OBJ）數(shù)據(jù)格式用于傳送各LCU變化的功能塊數(shù)據(jù)，是H9000 V4.0計算機監(jiān)控系統(tǒng)定義的一種特殊數(shù)據(jù)格式，每個OBJ功能塊包含2個按位圖定義的設(shè)備控制功能塊狀態(tài)字和1個兩字節(jié)的功能塊參數(shù)字。OBJ數(shù)據(jù)作為一種特殊數(shù)據(jù)格式在梯調(diào)電調(diào)系統(tǒng)中有大量的應(yīng)用，但IEC104標準規(guī)約中的定義的遙測和遙信數(shù)據(jù)格式都無法滿足OBJ數(shù)據(jù)類型的傳輸，為解決此問題本項目對IEC104標準規(guī)約進行擴展。定義OBJ數(shù)據(jù)帶時標上送類型標識定義CON<* >: M_OBJ_TB，采用響應(yīng)1級用戶數(shù)據(jù)請求變化上送和響應(yīng)總召請求定時上送的方式，其信息體結(jié)構(gòu)定義表如表1所示。

表1 OBJ信息體結(jié)構(gòu)定義

圖3 OBJ對象信息框圖

3.2 通信點表自動同步功能

傳統(tǒng)的IEC104通信在主站、從站各自定義數(shù)據(jù)通信點表，在程序啟動后、數(shù)據(jù)通信之前，主從站分別加載預(yù)先定義好的通信點表，每個數(shù)據(jù)點按照點表順序分別被賦予一個唯一的信息地址。通信數(shù)據(jù)包中數(shù)據(jù)與地址一起傳輸，以便于通信對側(cè)識別數(shù)據(jù)是哪個數(shù)據(jù)點的值。因此，主從站雙方必須確保通信點表必須完全一致，當同一個數(shù)據(jù)點在數(shù)據(jù)通信點表中的位置不一致，將造成數(shù)據(jù)錯誤甚至錯亂。所以主從站雙方通信點表的維護工作尤為重要，特別是對于電站與集控中心通信時幾萬點的數(shù)據(jù)量，稍有差池就會發(fā)生因通信點表的不一致導(dǎo)致的數(shù)據(jù)錯誤或通信失敗問題。

本項目通過對IEC104規(guī)約進行擴展，同步通信點表的擴展應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元內(nèi)部的信息體部分采用JSON字符串格式，字符串中包含信息地址、數(shù)據(jù)點描述及數(shù)據(jù)點相關(guān)屬性參數(shù)等，主站根據(jù)收到的字符串建立與從站完全一致的通信點表。子站定義的通信點表自動同步到主站，主站不需要單獨定義點表，避免了主從站雙方通信點表不一致導(dǎo)致通信錯誤的問題。

3.3 報文日志記錄優(yōu)化

H9000 V4.0計算機監(jiān)控系統(tǒng)中IEC104通信程序報文日志以文件的形式存儲，報文日志作為重要信息文件對通信調(diào)試和問題分析十分重要。國網(wǎng)調(diào)網(wǎng)關(guān)機與國調(diào)、國調(diào)備調(diào)、網(wǎng)調(diào)、網(wǎng)調(diào)備調(diào)有多個鏈路連接，每個鏈路按照單獨的文件存儲，文件以時間和鏈路連接IP綜合命名，便于不同連接的區(qū)分。2臺梯調(diào)通信網(wǎng)關(guān)機與該電站梯調(diào)中心4臺通信網(wǎng)關(guān)機共16個鏈路連接，且因數(shù)萬點的數(shù)據(jù)量，值班通信鏈路的報文日志每天有幾個GB，如果每天只記錄一個文件，會因單個文件過于龐大導(dǎo)致打開文件與查閱都十分困難，所以本次改造對報文日志記錄進行優(yōu)化，所有日志文件以一個星期為記錄周期，超過一周的文件被刪除，保證服務(wù)器硬盤空間的可用容量，每個鏈路每天的日志分割為4個文件，將單個文件大小降至1GB以內(nèi)，保障了日志文件的可讀性。

4 結(jié)束語

通過本次網(wǎng)關(guān)機改造，首先從物理設(shè)備上將該電站國網(wǎng)調(diào)與梯調(diào)通信業(yè)務(wù)的分離，實現(xiàn)了業(yè)務(wù)的獨立性，對以后調(diào)度業(yè)務(wù)的操作與維護會更加方便；對通信規(guī)約及程序進行擴展與優(yōu)化，使程序在調(diào)試、運行及維護時更加健壯；服務(wù)器及操作系統(tǒng)全國產(chǎn)化方案的實現(xiàn)，實現(xiàn)該電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備的自主可控，提升了電廠控制設(shè)備及軟件的安全可控水平，同時為后期該電站監(jiān)控系統(tǒng)其它設(shè)備的國產(chǎn)化改造積累經(jīng)驗并提供重要的技術(shù)支撐。