江口水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)技術(shù)改造

段寅華　鐘邦清　胡明杰　楊璐冰

摘 要：針對(duì)江口水電廠現(xiàn)有計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)存在的設(shè)備老舊、性能下降和偶發(fā)故障等問題，對(duì)系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行了升級(jí)改造。分析了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)升級(jí)改造的必要性，重點(diǎn)闡述了系統(tǒng)技術(shù)改造的設(shè)計(jì)思路和具體的實(shí)施方法。通過技術(shù)改造可有效提高電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性，加快推進(jìn)電站的智慧化建設(shè)。

關(guān)鍵詞：水電廠；計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；上位機(jī)；改造

中圖分類號(hào)：TV736? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：1671-0797（2023）13-0063-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.13.016

0? ? 引言

江西江口水電廠位于江西省贛江支流袁河中游的新余市江口村上游，是一座以發(fā)電為主，兼有防洪、灌溉、給水、養(yǎng)殖、航運(yùn)、旅游等綜合利用的大型水利樞紐工程。電廠裝機(jī)容量為40 MW，共4臺(tái)軸流式機(jī)組。電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)由計(jì)算機(jī)及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)輔控件組成，其主要功能是負(fù)責(zé)全廠所有數(shù)據(jù)的采集、收發(fā)、存儲(chǔ)、處理、設(shè)備控制、監(jiān)視及外聯(lián)設(shè)備通信，是整個(gè)電站控制系統(tǒng)的神經(jīng)中樞[1-3]。電廠現(xiàn)運(yùn)行該系統(tǒng)的主要服務(wù)器生產(chǎn)日期為2013年。

1? ? 監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)現(xiàn)狀

江口水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)目前主要存在以下問題：

（1）水電站運(yùn)行人員監(jiān)盤時(shí)頻繁出現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)操作員A、B站死機(jī)現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)需重啟操作系統(tǒng)才能正常啟動(dòng)。

（2）工程師站出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，作為集控中心數(shù)據(jù)上傳及控制下達(dá)的中轉(zhuǎn)機(jī)，工程師站死機(jī)直接導(dǎo)致了水電廠送往南昌集控中心的日常生產(chǎn)數(shù)據(jù)中斷、控制無法下達(dá)。

（3）現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)操作員站同時(shí)肩負(fù)了數(shù)據(jù)采集服務(wù)器的功能，導(dǎo)致出現(xiàn)磁盤空間不足，死機(jī)現(xiàn)象；同時(shí)不利于滿足后續(xù)豐富組態(tài)軟件的硬件需要。

（4）服務(wù)器硬件性能降低，導(dǎo)致監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)刷新緩慢、畫面切換延時(shí)、CPU使用負(fù)荷率過高等現(xiàn)象。

（5）上位機(jī)與服務(wù)器的對(duì)時(shí)采用老式的串口對(duì)時(shí)，該對(duì)時(shí)方式易受到外界干擾，導(dǎo)致對(duì)時(shí)信號(hào)時(shí)常中斷，設(shè)備的實(shí)際動(dòng)作時(shí)間與監(jiān)控系統(tǒng)顯示動(dòng)作時(shí)間不一致。

2? ? 改造的必要性

（1）針對(duì)江口水電廠目前正在打造的智能站邊平臺(tái)，為了更安全、穩(wěn)定地對(duì)該站邊平臺(tái)系統(tǒng)上傳監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)，亟需解決目前的監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)系統(tǒng)硬件配置較低的問題。

（2）電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器目前只能安裝32位的操作系統(tǒng)，應(yīng)用軟件為南瑞NC2000系統(tǒng)的老版本（V1.0）。目前南瑞NC2000系統(tǒng)（V1.0）已升級(jí)成NARI SC2000（V1.1），需安裝64位的操作系統(tǒng)。且目前市面上64位服務(wù)器已為主流，32位系統(tǒng)已無法兼容計(jì)算機(jī)的硬件，亦無法保證后期有可能發(fā)生的故障恢復(fù)。

（3）電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的主機(jī)、服務(wù)器、核心交換機(jī)等設(shè)備的備品備件未進(jìn)行儲(chǔ)備，目前市場(chǎng)上已無法找到同型號(hào)設(shè)備，不滿足DL/T 1009—2016《水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行及維護(hù)規(guī)程》中的規(guī)定：建立完整的監(jiān)控系統(tǒng)備品備件庫(kù)，對(duì)可能要停產(chǎn)的主機(jī)、服務(wù)器、核心交換機(jī)的備品備件存儲(chǔ)，至少要保證5～8年的使用。

（4）操作員站頻繁出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，加之長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，機(jī)器硬件性能降低，目前已無同型號(hào)的主機(jī)進(jìn)行替換，一旦該工作站癱瘓，將直接影響到運(yùn)行值班人員對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的監(jiān)視與控制。

（5）電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)通信服務(wù)器、操作員站、廠內(nèi)通信工作站（工程師站）、語音報(bào)警服務(wù)器所使用的主機(jī)生產(chǎn)日期均為2013年，所有服務(wù)器均已停產(chǎn)至少3年，目前市面上已找不到與之匹配的相關(guān)硬件，主機(jī)硬件發(fā)生故障，無法進(jìn)行消缺處理。

（6）遠(yuǎn)動(dòng)通信服務(wù)器主要負(fù)責(zé)與調(diào)度系統(tǒng)的實(shí)時(shí)通信，將電廠的機(jī)組日常生產(chǎn)數(shù)據(jù)送入調(diào)度，通信數(shù)據(jù)質(zhì)量已納入電量考核范圍內(nèi)。為避免因通信服務(wù)器故障導(dǎo)致通信終端異常，必須進(jìn)行改造。

（7）現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器硬盤設(shè)計(jì)存儲(chǔ)空間較小，146G的存儲(chǔ)空間只夠保存一年的數(shù)據(jù)量，發(fā)電機(jī)組做穩(wěn)定性分析需要調(diào)取近3至5年的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)前存儲(chǔ)空間無法滿足機(jī)組穩(wěn)定性分析的需求。

（8）運(yùn)行人員結(jié)合多年來的運(yùn)行實(shí)際要求對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的組態(tài)軟件進(jìn)行優(yōu)化，增加了一些新的控制監(jiān)視頁(yè)面。

3? ? 改造總體方案

3.1? ? 方案設(shè)計(jì)思路

根據(jù)同類電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造經(jīng)驗(yàn)[4-8]，同時(shí)結(jié)合自身現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行實(shí)際工控和運(yùn)營(yíng)成本情況，此次升級(jí)改造只針對(duì)江口水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)硬件及軟件。硬件部分具體改造的內(nèi)容和要求如表1所示。軟件部分主要包括電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件1套、場(chǎng)站側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)與南昌集控中心監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)接入服務(wù)軟件1套和國(guó)產(chǎn)正版操作系統(tǒng)6套。

3.2? ? 改造的具體實(shí)施方法

（1）新設(shè)備投運(yùn)前，老設(shè)備仍正常運(yùn)行，做到無擾更換。

（2）施工前應(yīng)與調(diào)度自動(dòng)化及時(shí)溝通，申請(qǐng)并提交調(diào)度系統(tǒng)電氣二次工作票，自動(dòng)化處批復(fù)同意后開始實(shí)施。

（3）施工前應(yīng)先將新系統(tǒng)平臺(tái)搭建完成，聯(lián)機(jī)測(cè)試各主機(jī)、軟件運(yùn)行是否正常，無任何錯(cuò)誤或報(bào)警。

（4）對(duì)所有新服務(wù)器進(jìn)行安全漏洞掃描，并安裝主機(jī)安全套件，完成主機(jī)加固，服務(wù)器安全穩(wěn)定性符合要求。

（5）新系統(tǒng)軟件平臺(tái)測(cè)試正常后，退出操作員A站、數(shù)據(jù)采集服務(wù)器A站、遠(yuǎn)動(dòng)通信服務(wù)器A站。

（6）派遣運(yùn)維人員前往機(jī)組LCU、升壓站LCU、公用LCU檢查、核對(duì)、監(jiān)視當(dāng)前各設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，記錄相關(guān)重要數(shù)據(jù)。

（7）告知調(diào)度自動(dòng)化處，江口水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)因技改，需將計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)退出運(yùn)行，江口水電站送往調(diào)度遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)將中斷，在自動(dòng)化處同意后，退出操作員B站、數(shù)據(jù)采集服務(wù)器B站、遠(yuǎn)動(dòng)通信服務(wù)器B站、語音報(bào)警服務(wù)器。

（8）將新系統(tǒng)退出的操作員A站、數(shù)據(jù)采集服務(wù)器A站、遠(yuǎn)動(dòng)通信服務(wù)器A站接入計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，并與現(xiàn)場(chǎng)人員核對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)正常后將操作員B站、數(shù)據(jù)采集服務(wù)器B站、遠(yuǎn)動(dòng)通信服務(wù)器B站、語音報(bào)警服務(wù)器接入網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，并告知調(diào)度，江口水電站遠(yuǎn)動(dòng)通信數(shù)據(jù)恢復(fù)正常。

（9）完成場(chǎng)站側(cè)監(jiān)控系統(tǒng)與南昌集控中心數(shù)據(jù)通信調(diào)試，數(shù)據(jù)完整性、一致性、時(shí)效性符合要求。

（10）新的上位機(jī)平臺(tái)安裝調(diào)試完成后，老系統(tǒng)仍保持運(yùn)行狀態(tài)，待新系統(tǒng)運(yùn)行一周后，確認(rèn)新系統(tǒng)與下位機(jī)、調(diào)度及相關(guān)外圍設(shè)備通信正常，再將原服務(wù)器退出運(yùn)行。

4? ? 改造后的智慧化應(yīng)用

本次上位機(jī)的改造可配合電站前期預(yù)先搭建的智能預(yù)警系統(tǒng)，以提高電站整體的智能化水平。該智能預(yù)警系統(tǒng)是基于狀態(tài)監(jiān)測(cè)量（振動(dòng)、擺度、溫度、壓力、油泵啟停時(shí)間等），利用大數(shù)據(jù)趨勢(shì)檢測(cè)算法，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)量和提取指標(biāo)量的趨勢(shì)預(yù)警功能。各監(jiān)測(cè)量在上位機(jī)的趨勢(shì)預(yù)警顯示如圖1、圖2所示。

5? ? 結(jié)束語

江口水電站現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)自安裝運(yùn)行至今已有近十年，因原設(shè)備配置較低、性能下降和主件缺乏備品備件等原因，已無法滿足目前電廠研發(fā)部署智能化站邊平臺(tái)的需求，故實(shí)施了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)主機(jī)更換、軟件升級(jí)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)容和串口對(duì)時(shí)升級(jí)等技術(shù)改造。通過該技術(shù)改造，電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的整體配置將大大提高，可解決江口水電廠困擾已久的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備安全隱患，如數(shù)據(jù)刷新緩慢、畫面切換延時(shí)、服務(wù)器死機(jī)、應(yīng)用程序自動(dòng)停止等問題，確保計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，此次改造也為實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)與智能站邊平臺(tái)的數(shù)據(jù)對(duì)接做好了準(zhǔn)備。

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收稿日期：2023-03-21

作者簡(jiǎn)介：段寅華（1986—），男，江西萍鄉(xiāng)人，工程師，主要從事水電新能源企業(yè)機(jī)電專業(yè)技術(shù)管理工作。

國(guó)家電投集團(tuán)B2類科技項(xiàng)目（KY-TC-2021-SD02）子課題3：水電廠站邊平臺(tái)建設(shè)模式研究