iP9000 在集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化探索

張海龍，何 婷，韓文俊，關(guān)雨彤

（北京中水科水電科技開發(fā)有限公司，北京 100038）

由于氣候和地形地勢等因素的影響，我國的水力資源在不同地區(qū)和不同流域的分布很不均勻，其特點(diǎn)是西部水力資源比較豐富，而東部則較稀缺貧乏，因此我國大中型水電站基本建設(shè)在西部地勢階梯交界處。相反的我國地域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平存在較大差異，造成用電負(fù)荷相反的形成了東高西低的現(xiàn)狀。因?yàn)檫@種供電與用電中心的不一致性問題，為平衡電網(wǎng)負(fù)荷的峰谷差異較大問題，我國通常會(huì)在負(fù)荷中心建設(shè)抽水蓄能電站，用來消納負(fù)荷低谷期多余的電量，但隨著我國新興能源的大規(guī)模開發(fā)利用，抽水蓄能電站的配置由過去單一的側(cè)重于用電負(fù)荷中心逐步向用電負(fù)荷中心、能源基地、送出端和落地端等多方面發(fā)展。隨著集控中心集控系統(tǒng)的應(yīng)用需求越來越旺盛，如何在有限的資源下，高質(zhì)量完成集控系統(tǒng)的建設(shè)。本文以iP9000 智能一體化平臺(tái)在南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻公司集控中心集控系統(tǒng)建設(shè)過程中的經(jīng)驗(yàn)對如何建設(shè)一套標(biāo)準(zhǔn)化集控中心集控系統(tǒng)進(jìn)行探討[1]。

集控系統(tǒng)項(xiàng)目實(shí)施一般按照現(xiàn)場探勘、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、現(xiàn)場投運(yùn)幾個(gè)階段控制。

1 現(xiàn)場踏勘

項(xiàng)目合同簽訂后，項(xiàng)目工程組就要開始著手項(xiàng)目的實(shí)施，通常為了能更好的完成系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)，保障項(xiàng)目順利實(shí)施，在設(shè)計(jì)工作開始前，需要對項(xiàng)目現(xiàn)場進(jìn)行現(xiàn)場探勘，了解現(xiàn)場實(shí)際情況。因?yàn)榧刂行慕ㄔO(shè)需要把下轄電廠接入集控，需在廠站增加兩臺(tái)與集控通訊的服務(wù)器（實(shí)現(xiàn)熱備冗余），所以現(xiàn)場探勘不止要考慮集控中心側(cè)設(shè)備安裝環(huán)境，同樣需考慮在電廠側(cè)設(shè)備布置及集控?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)通道情況。

1.1 集控側(cè)

集控側(cè)前期現(xiàn)場探勘需對自動(dòng)化設(shè)備機(jī)房、中控室及系統(tǒng)維護(hù)室等地方進(jìn)行實(shí)際及規(guī)劃情況了解：①機(jī)房需對預(yù)留機(jī)柜位置、數(shù)量進(jìn)行進(jìn)行確認(rèn)，用來考慮服務(wù)器的排布以及各類線纜的核算；②對中控室及維護(hù)室探勘主要需考慮顯示器、鍵鼠的安放位置及排布，對于操作員站及維護(hù)站目前通用做法是將主機(jī)設(shè)備部署在機(jī)房機(jī)柜內(nèi)，通過KVM 設(shè)備將KVM 設(shè)備延長至中控室和維護(hù)室，所以需對延長路徑的長度進(jìn)行核算，然后分析采用光纖延長還是網(wǎng)線延長，通常100 m 以內(nèi)，從成本考慮，建議用網(wǎng)線延長，100 m 以上的線纜長度以上，需采用光纖延長的方式。

1.2 電廠側(cè)

電廠側(cè)前期現(xiàn)場踏勘需了解的信息包括：①現(xiàn)場自動(dòng)化機(jī)房內(nèi)的機(jī)柜是否有空余位置，能否正常增設(shè)集控通信服務(wù)器；②計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)核心交換機(jī)是否有空閑網(wǎng)口，能否支持將增設(shè)的服務(wù)器接入核心網(wǎng)；③還需確定從自動(dòng)化機(jī)房至集控?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)接入交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)線纜及長度。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及集成

2.1 圖紙?jiān)O(shè)計(jì)

集控中心集控系統(tǒng)的圖紙應(yīng)該包含：集控系統(tǒng)拓?fù)鋱D、機(jī)柜布置圖、設(shè)備供電圖、對外通信拓?fù)鋱D。系統(tǒng)拓?fù)鋱D應(yīng)該包含設(shè)備內(nèi)所有設(shè)備，包含服務(wù)器主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、安防設(shè)備、時(shí)鐘裝置等設(shè)備及之間的的網(wǎng)絡(luò)示意連接線。設(shè)備布置圖在設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)按照用途類型相對集中、冗余設(shè)備絕對分散的邏輯去考慮，主要是為了明晰機(jī)柜主要功能同時(shí)避免某個(gè)機(jī)柜出現(xiàn)供電或者其他異常情況的時(shí)候冗余設(shè)備分散部署方式能夠保障系統(tǒng)在降低可靠度的情況下還能正常運(yùn)行，保障集控系統(tǒng)能夠正常監(jiān)視、控制電站設(shè)備。

2.2 功能設(shè)計(jì)及集成

系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)主要在聯(lián)合開發(fā)階段完成，聯(lián)合開發(fā)階段是項(xiàng)目執(zhí)行環(huán)節(jié)中的重要環(huán)節(jié)，起到承上啟下的作用，是前期設(shè)計(jì)工作的成果轉(zhuǎn)換為現(xiàn)場投運(yùn)工作前提的紐帶。聯(lián)合開發(fā)工作是在集成系統(tǒng)商廠內(nèi)使用合同設(shè)備，按照業(yè)務(wù)功能搭建的仿真平臺(tái)，在這個(gè)仿真平臺(tái)需要完成硬件環(huán)境與軟件平臺(tái)的兼容性適配和測試。主要完成的工作系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)搭建、數(shù)據(jù)點(diǎn)表制作、監(jiān)控畫面繪制、閉鎖邏輯制作以及背靠背測試驗(yàn)證。

2.2.1 系統(tǒng)適配

系統(tǒng)搭建是在合同硬件設(shè)備上完成操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、中間件軟件安裝適配，在此基礎(chǔ)之上部署計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件平臺(tái)。軟件平臺(tái)包含的基本組件包括：數(shù)據(jù)采集處理模塊、監(jiān)屏組態(tài)工具、日常運(yùn)維工具、及其他高級(jí)應(yīng)用軟件包。作為集控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊主要為與外部數(shù)據(jù)通信接口，常用的為基于以太網(wǎng)口的IEC60870-5-104 規(guī)約（以下簡稱IEC104）及基于串口的Modbus RTU 規(guī)約（以下簡稱Modbus）。集控中心與下轄各電廠因?yàn)閿?shù)據(jù)量較大，一般采用IEC104 規(guī)約；集控系統(tǒng)與集控中心其他系統(tǒng)大多采用Modbus 通信，例如UPS、動(dòng)環(huán)系統(tǒng)等[2]。

2.2.2 集成工作

作為集控中心集控系統(tǒng)最好采用國標(biāo)或者行標(biāo)、也可在國標(biāo)、行標(biāo)基礎(chǔ)上制定一個(gè)適用本集控中心的畫面、數(shù)據(jù)點(diǎn)組織的標(biāo)準(zhǔn)，用來規(guī)范接入集控中心的測點(diǎn)描述和設(shè)備畫面展示，使集控中心運(yùn)行值班員能更好更快的適應(yīng)一人多廠站的方式，同時(shí)集控系統(tǒng)也需考慮多廠站、多機(jī)組間的操作閉鎖，例如在每張監(jiān)屏畫面增加區(qū)分廠站和機(jī)組的標(biāo)識(shí)或者水印，在下令確認(rèn)環(huán)節(jié)之前增加水印或者操作口令確認(rèn)。集控中心的下令操作閉鎖建議采用在原電廠每個(gè)命令的操作閉鎖邏輯基礎(chǔ)之上增加集控控制權(quán)的方式，這樣做的好處是既可以保持集控與電廠閉鎖邏輯一致性，同時(shí)在集控側(cè)操作閉鎖條件不滿足時(shí)可以讓運(yùn)行值班人員立刻了解到當(dāng)前不滿足的條件。

2.2.3 模擬測試

在聯(lián)合開發(fā)階段有個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，就是針對每個(gè)接入廠站搭建一個(gè)模擬電廠監(jiān)控系統(tǒng)的模擬環(huán)境，與集控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)廠站監(jiān)控系統(tǒng)與集控系統(tǒng)背靠背測試，測試內(nèi)容包括IEC104 程序參數(shù)匹配驗(yàn)證、電廠上行數(shù)據(jù)核對、控制命令核對及其他擴(kuò)展功能驗(yàn)證測試。①上行數(shù)據(jù)核對建議采用監(jiān)屏畫面上的信號(hào)點(diǎn)全量核對，這樣既可以驗(yàn)證通信數(shù)據(jù)上行功能是否正常，同時(shí)也可以驗(yàn)證監(jiān)屏畫面上的元素點(diǎn)關(guān)聯(lián)是否正確。其他非監(jiān)屏畫面上的點(diǎn)可采用抽取20%左右的測點(diǎn)進(jìn)行測試的方式；②控制命令是集控系統(tǒng)的關(guān)鍵核心業(yè)務(wù)，所以需對所有命令進(jìn)行操作驗(yàn)證，從集控側(cè)進(jìn)行下令時(shí)建議由廠站模擬機(jī)進(jìn)行閉鎖條件置位，同時(shí)驗(yàn)證集控系統(tǒng)閉鎖的正確性。其他擴(kuò)展功能的驗(yàn)證測試環(huán)節(jié)也建議在聯(lián)合開發(fā)背靠背測試環(huán)節(jié)進(jìn)行驗(yàn)證，這樣發(fā)現(xiàn)功能與預(yù)期不一致，可以在出廠前將問題解決掉，避免將問題帶到現(xiàn)場投運(yùn)階段，影響現(xiàn)場工期。為適應(yīng)信息化技術(shù)提升及數(shù)據(jù)的完整性，建議其他擴(kuò)展功能應(yīng)包括上行數(shù)據(jù)點(diǎn)表上傳、廠站操作信息上送，數(shù)據(jù)斷點(diǎn)續(xù)傳及廠站數(shù)據(jù)庫版本上送功能[3]。

3 現(xiàn)場投運(yùn)

現(xiàn)場投運(yùn)是整個(gè)項(xiàng)目執(zhí)行環(huán)節(jié)最重要的階段，是將前期設(shè)計(jì)、聯(lián)合開發(fā)成果在實(shí)際運(yùn)行環(huán)境固定下來的過程，也是項(xiàng)目執(zhí)行環(huán)節(jié)中用時(shí)最長的環(huán)節(jié)。在現(xiàn)場投運(yùn)環(huán)節(jié)，建議將這個(gè)過程分為現(xiàn)場施工及現(xiàn)場調(diào)試兩個(gè)步驟去完成。

3.1 現(xiàn)場施工

設(shè)備發(fā)貨到現(xiàn)場后，需按照合同設(shè)備清單對到貨的設(shè)備進(jìn)行清點(diǎn)，在開展這個(gè)工作時(shí)需業(yè)主方、集控系統(tǒng)集成商及貨運(yùn)物流公司幾方同時(shí)到場進(jìn)行貨物簽收，當(dāng)有第三方監(jiān)理時(shí)，也應(yīng)包含監(jiān)理方。核驗(yàn)內(nèi)容包括核對設(shè)備型號(hào)、數(shù)量及是否因?yàn)槲锪鳝h(huán)節(jié)造成的設(shè)備損壞。如果發(fā)現(xiàn)數(shù)量問題或者有損壞，需第一時(shí)間與發(fā)貨人員及貨運(yùn)承擔(dān)方確定責(zé)任方并進(jìn)行賠償流程發(fā)起。設(shè)備到貨清點(diǎn)完成后，有幾方人員在設(shè)備到貨清單上進(jìn)行簽字，這是項(xiàng)目驗(yàn)收環(huán)節(jié)重要的一個(gè)過程資料。因?yàn)樵O(shè)備一般是分步安裝至最終位置的，所以貨到現(xiàn)場后需要找一個(gè)倉庫將設(shè)備進(jìn)行入庫管理，避免設(shè)備丟失及因?yàn)樘鞖庠蛟斐傻膿p壞。設(shè)備安裝前需確定現(xiàn)場設(shè)備安裝環(huán)境是否具備，安裝環(huán)境要考慮機(jī)房的環(huán)境包括機(jī)房內(nèi)是否還有施工，門禁是否有保障，UPS 供電、機(jī)房制冷是否到位，綜合布線是否完成等因素。滿足條件后，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙將設(shè)備安裝至對應(yīng)位置并結(jié)合綜合布線，完成設(shè)備組網(wǎng)。需注意的是要在第一時(shí)間，按照規(guī)定格式將設(shè)備標(biāo)簽和線纜標(biāo)簽打印粘貼到位，線纜的標(biāo)簽應(yīng)包含的內(nèi)容包括線纜起點(diǎn)、終點(diǎn)及中間跳接位置三個(gè)要素，這樣才能方便后續(xù)查線。設(shè)備上電前一定要用萬用表核驗(yàn)機(jī)柜供電是否滿足設(shè)備用電需求，包括電壓及容量，避免電壓異?；蛘叱^負(fù)荷跳閘損壞設(shè)備。

3.2 現(xiàn)場調(diào)試

硬件環(huán)境搭建完成后，開始系統(tǒng)功能調(diào)試。將聯(lián)合開發(fā)環(huán)節(jié)背靠背測試的成果導(dǎo)入現(xiàn)場運(yùn)行環(huán)境中，在開始電廠接入集控調(diào)試工作之前，需完成的工作包含集控系統(tǒng)基礎(chǔ)功能測試及安全測評(píng)。為降低信息安全風(fēng)險(xiǎn)，提高集控系統(tǒng)的安全防護(hù)能力，通過安全測評(píng)成為集控系統(tǒng)上線的前置條件[4]。安全測評(píng)應(yīng)包含等保測評(píng)、入網(wǎng)安評(píng)及密碼評(píng)估，但安全測評(píng)需經(jīng)過備案、測評(píng)、整改幾個(gè)階段，所需流程時(shí)間至少需要2 個(gè)月，所以此項(xiàng)工作需要提前考慮到現(xiàn)場接入的工期計(jì)劃安排內(nèi)。調(diào)試環(huán)節(jié)任務(wù)最重工作內(nèi)容是下轄電廠接入集控系統(tǒng)。按照經(jīng)驗(yàn)，整個(gè)接入工作應(yīng)該分成離線試驗(yàn)階段、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)階段。①離線試驗(yàn)是指電廠側(cè)與集控通信的服務(wù)器在不接入廠站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)核心網(wǎng)的前提下接入集控?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)，與集控系統(tǒng)建立IEC104 鏈接，完成上行數(shù)據(jù)核對及下行命令測試，需要注意的是核對在聯(lián)合開發(fā)階段至電廠實(shí)際接入這個(gè)時(shí)間段內(nèi)電廠側(cè)的數(shù)據(jù)點(diǎn)表及控制命令是否有修改，如果有修改，集控側(cè)需同步更新，在離線試驗(yàn)環(huán)節(jié)再次完成上行數(shù)據(jù)抽樣核對及下行命令全量核對。②動(dòng)態(tài)試驗(yàn)階段是指將電廠側(cè)與集控通信的服務(wù)器接入廠站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)核心網(wǎng)同時(shí)保持與集控?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)的鏈接的情況下，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)核對和現(xiàn)場設(shè)備遠(yuǎn)控的試驗(yàn)，此時(shí)開展的遠(yuǎn)控試驗(yàn)需要上級(jí)調(diào)度的批準(zhǔn)，在集控側(cè)需要有調(diào)令資格的運(yùn)行人員按照試驗(yàn)方案按照調(diào)度批準(zhǔn)的時(shí)間開展動(dòng)態(tài)遠(yuǎn)控試驗(yàn)[5]。

4 總結(jié)

介紹了iP9000 在集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目實(shí)施過程中的標(biāo)準(zhǔn)化工作方式探索，著重對過程中的聯(lián)合開發(fā)和現(xiàn)場投運(yùn)階段工作進(jìn)行介紹，希望借此對項(xiàng)目實(shí)施過程中所經(jīng)歷的環(huán)節(jié)及對應(yīng)環(huán)節(jié)如何能夠更加規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化方式進(jìn)行思考，總結(jié)實(shí)施過程中的方法論，以期能夠?qū)刂行挠?jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)過程提供經(jīng)驗(yàn)參考。