水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)改造新老系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)割接的實(shí)踐

周 圍

（烏江渡發(fā)電廠，貴州 遵義 563000）

某水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要由上位機(jī)、下位機(jī)和連接上下位機(jī)的光纖網(wǎng)絡(luò)組成，下位機(jī)共有11套現(xiàn)地控制單元（LCU）。上位機(jī)系統(tǒng)原使用北京中水科技有限公司的H9000 V4.0系統(tǒng)，其投運(yùn)年限已達(dá)12年，系統(tǒng)服務(wù)器運(yùn)行卡頓且系統(tǒng)軟件難以在現(xiàn)有服務(wù)器上安裝使用，為保證上位機(jī)系統(tǒng)長(zhǎng)久安全穩(wěn)定運(yùn)行，特對(duì)上位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行改造。新系統(tǒng)采用國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司的Herc8000系統(tǒng)，為保證電廠與電網(wǎng)調(diào)度、集控中心通信不中斷，通過(guò)搭建通信服務(wù)器實(shí)現(xiàn)新老監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)通信，逐步將下位機(jī)轉(zhuǎn)接至新監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)系統(tǒng)，最終完成新上位機(jī)系統(tǒng)改造工作并投入運(yùn)行。

1 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制的系統(tǒng)，系統(tǒng)采用分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括主控層和現(xiàn)地控制單元層。

主控層由2臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器、4臺(tái)操作員站、4臺(tái)調(diào)度通信服務(wù)器、2臺(tái)集控通信服務(wù)器、2臺(tái)通信服務(wù)器、2臺(tái)歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、1臺(tái)工程師站和2臺(tái)核心交換機(jī)組成。實(shí)時(shí)信號(hào)采用交換式快速以太網(wǎng)與調(diào)度或現(xiàn)地控制單元進(jìn)行通信，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)度對(duì)電廠及電廠對(duì)現(xiàn)地控制單元的生產(chǎn)監(jiān)視和控制。

控制單元層包括2套公用系統(tǒng)LCU、3套開(kāi)關(guān)站LCU、6臺(tái)機(jī)組LCU。負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集和預(yù)處理，能夠獨(dú)立或按主控層的命令完成對(duì)機(jī)組及其附屬設(shè)備、廠內(nèi)公用設(shè)備、開(kāi)關(guān)站設(shè)備等的監(jiān)視和控制。

2 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)割接思路構(gòu)想

此次水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造包括主控層和現(xiàn)地控制單元層，通過(guò)前期對(duì)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)考察，討論制定兩種上位機(jī)改造網(wǎng)絡(luò)割接的方案。

方案一，搭建新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)系統(tǒng)，在新老上位機(jī)系統(tǒng)中分別搭建2臺(tái)通信服務(wù)器，配置IEC104通信規(guī)約，通過(guò)老上位機(jī)系統(tǒng)將所有LCU上行數(shù)據(jù)發(fā)送至新上位機(jī)系統(tǒng)。后續(xù)在新上位機(jī)系統(tǒng)中配置原上下位機(jī)通信規(guī)約，逐臺(tái)將LCU脫離老上位機(jī)系統(tǒng)，并接入新上位機(jī)系統(tǒng)，當(dāng)全部LCU接入新上位機(jī)系統(tǒng)后，老上位機(jī)系統(tǒng)即離線退出運(yùn)行。

此方案可在短時(shí)間內(nèi)將所有LCU接入新上位機(jī)系統(tǒng)，但上位機(jī)系統(tǒng)須配置兩種上下位機(jī)通信規(guī)約，在下位機(jī)LCU未改造前采用老通信規(guī)約與新上位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信，下位機(jī)LCU改造后采用新通信規(guī)約與新上位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信。

方案二，搭建新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)系統(tǒng)，在新老上位機(jī)系統(tǒng)中分別搭建2臺(tái)通信服務(wù)器，配置IEC104通信規(guī)約，通過(guò)老上位機(jī)系統(tǒng)將所有LCU上行數(shù)據(jù)發(fā)送至新上位機(jī)系統(tǒng)。后續(xù)通過(guò)LCU改造，逐臺(tái)將LCU脫離老上位機(jī)系統(tǒng)，并接入新上位機(jī)系統(tǒng)，當(dāng)全部LCU接入新上位機(jī)系統(tǒng)后，老上位機(jī)系統(tǒng)即離線退出運(yùn)行。

此方案新老上位機(jī)系統(tǒng)并行時(shí)間較長(zhǎng)，當(dāng)全部LCU改造完成后老上位機(jī)系統(tǒng)才能退出運(yùn)行，同時(shí)未改造LCU由老上位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制監(jiān)視，改造后的LCU由新上位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制監(jiān)視。

最后，通過(guò)與調(diào)度溝通確認(rèn)，因方案二新老上位機(jī)系統(tǒng)并行時(shí)間較長(zhǎng)，運(yùn)行過(guò)程中存在數(shù)據(jù)中斷的可能性較大，運(yùn)行人員須在2套監(jiān)控系統(tǒng)上進(jìn)行操作，增加了誤操作的風(fēng)險(xiǎn)，因此最終采用方案一進(jìn)行新老上位機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)割接。

3 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)割接具體實(shí)踐

3.1 新監(jiān)控系統(tǒng)搭建

在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)房搭建新上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)備，此次新上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)備包括2臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器、4臺(tái)操作員站、4臺(tái)調(diào)度通信服務(wù)器、2臺(tái)集控通信服務(wù)器、2臺(tái)通信服務(wù)器、2臺(tái)歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、1臺(tái)工程師站和2臺(tái)核心交換機(jī)，新系統(tǒng)的搭建工作不影響原監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.2 新老監(jiān)控系統(tǒng)104通信建立

在原監(jiān)控系統(tǒng)配置2臺(tái)數(shù)據(jù)通信服務(wù)器，在新監(jiān)控系統(tǒng)配置2臺(tái)數(shù)據(jù)交換服務(wù)器，通信方式采用IEC 104規(guī)約，原監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)IEC 104通信把所有LCU上行數(shù)據(jù)上送到新監(jiān)控系統(tǒng)。如圖1所示。

圖1 新老監(jiān)控系統(tǒng)割接

老系統(tǒng)2臺(tái)通信服務(wù)器與新系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換服務(wù)器獨(dú)立組網(wǎng)，背靠背測(cè)試測(cè)點(diǎn)的順序及測(cè)值是否正確。同時(shí)在新系統(tǒng)上將調(diào)度通信機(jī)與集控通信機(jī)配置好，用筆記本模擬調(diào)度和集控側(cè)，新系統(tǒng)上的調(diào)度和集控通信機(jī)數(shù)據(jù)是否正確。

離線核對(duì)完成后，將2臺(tái)通信服務(wù)器接入老監(jiān)控系統(tǒng)，在新監(jiān)控系統(tǒng)查看所有LCU上行數(shù)據(jù)是否正確，新監(jiān)控系統(tǒng)上的調(diào)度和集控通信機(jī)數(shù)據(jù)是否正確。此時(shí)，新監(jiān)控系統(tǒng)能監(jiān)視所有LCU，但不能進(jìn)行控制，老監(jiān)控系統(tǒng)能監(jiān)控所有LCU。

3.3 新監(jiān)控系統(tǒng)與集控中心上行數(shù)據(jù)核對(duì)

配置2臺(tái)新集控通信機(jī)，其通信點(diǎn)表和IP地址采用原集控通信機(jī)配置。

檢查2臺(tái)新集控通信機(jī)采集的所有數(shù)據(jù)均正確。

檢查確認(rèn)新監(jiān)控系統(tǒng)中集控通信機(jī)與集控通信的端口正常打開(kāi)，通信程序啟動(dòng)正常。申請(qǐng)與集控對(duì)點(diǎn)，并獲得批準(zhǔn)。

將老監(jiān)控系統(tǒng)中與烏江集控通信的網(wǎng)線拔下，將新監(jiān)控系統(tǒng)中與集控通信的網(wǎng)線接入，電廠與集控的通信會(huì)短時(shí)中斷。

檢查與集控網(wǎng)絡(luò)通道正常，數(shù)據(jù)鏈路建立正常，與集控核對(duì)上行數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)核對(duì)完成后，保留老監(jiān)控系統(tǒng)集控通信機(jī)不拆，若新監(jiān)控系統(tǒng)和集控通信調(diào)試異常，可以用老監(jiān)控系統(tǒng)恢復(fù)和集控中心的通信。

3.4 新監(jiān)控系統(tǒng)與中調(diào)數(shù)據(jù)核對(duì)

檢查老監(jiān)控系統(tǒng)與中調(diào)通信的2 MHz專線正常后，向調(diào)度申請(qǐng)封鎖調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)數(shù)據(jù)，將調(diào)度通信與原監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)線轉(zhuǎn)接至新監(jiān)控系統(tǒng)，和中調(diào)核對(duì)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)數(shù)據(jù)。調(diào)度數(shù)據(jù)核對(duì)正確后，將中調(diào)通信與原監(jiān)控系統(tǒng)的2 MHz專線轉(zhuǎn)接至新監(jiān)控系統(tǒng)，和調(diào)度核對(duì)2 MHz專線數(shù)據(jù)。此時(shí)，老監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)度通信機(jī)不拆，若新監(jiān)控系統(tǒng)和調(diào)度通信調(diào)試異常，可以用老監(jiān)控系統(tǒng)恢復(fù)和調(diào)度的通信：

對(duì)新調(diào)度通信機(jī)進(jìn)行配置，其通信點(diǎn)表和通信IP地址采用原調(diào)度通信機(jī)配置。

檢查新調(diào)度通信機(jī)采集的所有數(shù)據(jù)均正確。

檢查確認(rèn)新監(jiān)控系統(tǒng)中調(diào)度通信機(jī)與調(diào)度通信的端口正常打開(kāi)，通信程序啟動(dòng)正常。申請(qǐng)與調(diào)度對(duì)信號(hào)點(diǎn)，并獲得批準(zhǔn)。

檢查老監(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)度通信的2 MHz專線正常。

向調(diào)度申請(qǐng)封鎖調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)數(shù)據(jù)。

將4臺(tái)老調(diào)度通信機(jī)的調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)線斷開(kāi)，將新調(diào)度通信機(jī)的調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)線接入。

語(yǔ)文課堂提問(wèn)藝術(shù)的目的旨在啟發(fā)學(xué)生的思維，從而取得舉一反三的教學(xué)效果?？茖W(xué)的提問(wèn)不僅可以激發(fā)學(xué)生頭腦中的認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生對(duì)未知領(lǐng)域的渴望，也為學(xué)生的學(xué)習(xí)增加了一定挑戰(zhàn)性，促進(jìn)學(xué)生主觀能動(dòng)性的發(fā)揮。同時(shí)，合理的問(wèn)題設(shè)置可以積極拓展學(xué)生的思維空間，延伸其思維深度，鼓勵(lì)學(xué)生從多角度、多方位去看待問(wèn)題、思考問(wèn)題并解決問(wèn)題。

檢查中調(diào)調(diào)度數(shù)據(jù)與新監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)通道正常。

與中調(diào)核遙信、遙測(cè)數(shù)據(jù)，核點(diǎn)順序按通信點(diǎn)表中順序進(jìn)行。

3.5 機(jī)組LCU接入新監(jiān)控系統(tǒng)

將新監(jiān)控系統(tǒng)中的一臺(tái)主機(jī)獨(dú)立組網(wǎng)成離線調(diào)試環(huán)境，逐個(gè)將LCU脫離老監(jiān)控系統(tǒng)，與獨(dú)立出來(lái)的新監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)離線核對(duì)測(cè)點(diǎn)，后將LCU接入新監(jiān)控系統(tǒng)，完成與中調(diào)和集控的對(duì)信號(hào)點(diǎn)，進(jìn)行在線試驗(yàn)。

此時(shí)，新監(jiān)控系統(tǒng)能監(jiān)視所有LCU，但只能控制已調(diào)試好的LCU，老監(jiān)控系統(tǒng)只能監(jiān)控未調(diào)試的LCU。

3.5.1 機(jī)組LCU與新系統(tǒng)離線試驗(yàn)

檢查機(jī)組LCU所有控制命令已復(fù)歸，無(wú)指令開(kāi)出后，將機(jī)組LCU把手切至“現(xiàn)地”位置，并做好防PLC誤開(kāi)出的措施。

將機(jī)組LCU與新監(jiān)控系統(tǒng)中的一臺(tái)主機(jī)獨(dú)立組網(wǎng)組成離線調(diào)試環(huán)境。

核對(duì)上下位機(jī)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)包括所有SOE、開(kāi)入、開(kāi)出、模擬量、溫度信號(hào)等。

在新系統(tǒng)上驗(yàn)證機(jī)組輔控設(shè)備操作的正確性。

離線調(diào)試完后，將機(jī)組LCU接入新監(jiān)控系統(tǒng)。

3.5.2 機(jī)組LCU在線試驗(yàn)

在新監(jiān)控系統(tǒng)上實(shí)際測(cè)試機(jī)組停機(jī)到空轉(zhuǎn)，空轉(zhuǎn)到空載，停機(jī)到空載，空載到空轉(zhuǎn)，空轉(zhuǎn)到停機(jī)，空載到停機(jī)，機(jī)組事故停機(jī)（含緊急事故、機(jī)械事故、電氣事故停機(jī)），發(fā)電機(jī)滅磁開(kāi)關(guān)FMK合/分操作、發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)合/分操作，驗(yàn)證控制的正確性并觀察機(jī)組數(shù)據(jù)是否正確。

向調(diào)度申請(qǐng)機(jī)組轉(zhuǎn)熱備用狀態(tài)，在新監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電機(jī)出口刀閘合/分操作。

向調(diào)度申請(qǐng)機(jī)組并網(wǎng)試驗(yàn)。

在新監(jiān)控系統(tǒng)上實(shí)際測(cè)試機(jī)組停機(jī)到發(fā)電，驗(yàn)證控制的正確性并觀察機(jī)組數(shù)據(jù)是否正確。

進(jìn)行機(jī)組有功、無(wú)功調(diào)節(jié)，驗(yàn)證PID調(diào)節(jié)的正確性，并同步測(cè)試調(diào)節(jié)速率。

在新監(jiān)控系統(tǒng)上實(shí)際測(cè)試機(jī)組發(fā)電到停機(jī)，驗(yàn)證控制的正確性并觀察機(jī)組數(shù)據(jù)是否正確。

待所有LCU全部接入新監(jiān)控系統(tǒng)并調(diào)試完成后，拆除新、老監(jiān)控系統(tǒng)104通信網(wǎng)絡(luò)，此后由新監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)所有LCU進(jìn)行監(jiān)控。

4 結(jié)束語(yǔ)

此次水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)系統(tǒng)改造順利地完成了新老系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)割接，實(shí)現(xiàn)了電廠與電網(wǎng)調(diào)度、集控中心通信的勿擾切換，同時(shí)也保證了水電廠機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行?？傮w說(shuō)來(lái)，此次改造方法，對(duì)于同一類型監(jiān)控系統(tǒng)的改造提供了可借鑒意義，為今后水電站數(shù)字化建設(shè)奠定了非常好的基礎(chǔ)，具有較大的推廣意義。