計算機監(jiān)控系統(tǒng)改造研究

鐘東桓，董天剛，金櫓，劉芮麟，羅嘉祥，馬玉博

（1.廣東粵電流溪河發(fā)電有限責(zé)任公司，廣東 廣州 510956；2.山東沂蒙抽水蓄能有限公司，山東 臨沂 276000；3.貴州烏江水電開發(fā)有限責(zé)任公司烏江渡發(fā)電廠，貴州 遵義 563100； 4.華潤電力豫北新能源公司，河南 新鄉(xiāng) 453000）

1 前言

廣東粵電流溪河發(fā)電有限責(zé)任公司位于珠江三角洲水系流溪河上游、廣州市從化區(qū)境內(nèi)。是一個以發(fā)電為主，兼顧防洪、灌溉等綜合利用的中型水利樞紐工程。公司改造前采用的是由南京南瑞集團公司設(shè)計的SSJ-3000型監(jiān)控系統(tǒng)，上位機系統(tǒng)為NC2000 V2.0，下位機系統(tǒng)采用的是由南瑞集團設(shè)計的SJ-600型現(xiàn)地控制單元。近年來，因為監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)備使用年限已到，出現(xiàn)了上位機設(shè)備陳舊老化等問題，系統(tǒng)響應(yīng)慢，通訊故障、死機現(xiàn)象增多；系統(tǒng)軟件受硬件配置限制無法升級，NC2000V2.0系統(tǒng)也已無法滿足現(xiàn)代電力監(jiān)控系統(tǒng)要求，并且現(xiàn)用監(jiān)控系統(tǒng)也未滿足二次安防要求，因此進行監(jiān)控系統(tǒng)上位機改造。

2 改造內(nèi)容

根據(jù)設(shè)備現(xiàn)狀對監(jiān)控系統(tǒng)上位機系統(tǒng)進行整體改造，本次改造工程的工作內(nèi)容主要包括上位機監(jiān)控系統(tǒng)、上位機遠動裝置、上位機二次安防改造等。改造后監(jiān)控系統(tǒng)新增雙通道網(wǎng)絡(luò)通訊功能和上位機二次安防裝置，并且需要將原監(jiān)控系統(tǒng)SJ-600型現(xiàn)地控制單元系統(tǒng)、五防系統(tǒng)等接入生產(chǎn)控制大區(qū)安全工區(qū)，水情系統(tǒng)、電量、水電廠實時系統(tǒng)等接入安全II區(qū)。原部分已進行改造的二次安防設(shè)備：I區(qū)工業(yè)信息安全態(tài)勢感知平臺廠站側(cè)系統(tǒng)、安全審計維護工作站、運維審計系統(tǒng)、日志審計系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)入系統(tǒng)、入侵檢測系統(tǒng)、1套實時縱向加密認(rèn)證裝置接入安全I區(qū)；U盤檢測系統(tǒng)接入安全II區(qū)。

3 改造方案

系統(tǒng)按“無人值班”（少人值守）的原則進行總體設(shè)計，對監(jiān)控系統(tǒng)上位機進行整體改造，包括上位機NC2000系統(tǒng)、上位機遠動裝置、上位機二次安防改造。

監(jiān)控系統(tǒng)上位機采用雙主服務(wù)器、雙歷史服務(wù)器、雙遠動通訊機、雙操作員工作站、雙公用通訊機（與五防、電能、GPS、水情系統(tǒng)、SIS系統(tǒng)等通訊）、雙時鐘同步系統(tǒng)配置。

為了提高主服務(wù)器的實時性、可靠性及提高主服務(wù)器的硬盤使用壽命，把歷史數(shù)據(jù)庫從主服務(wù)器中分離出來，增加2臺歷史服務(wù)器。

配置2臺主交換機，滿足今后下位機改造雙星形網(wǎng)絡(luò)的要求。

配置1臺工程師站、1臺數(shù)據(jù)備份工作站。

遠動通道由四線專線單通道改為雙通道網(wǎng)絡(luò)通訊，增加2臺通訊路由器，通訊規(guī)約由101規(guī)約改為104規(guī)約。

按二次安防整改要求，增加殺毒軟件、安全加固軟件。

更換監(jiān)控系統(tǒng)I區(qū)與III區(qū)之間的隔離裝置1臺、監(jiān)控系統(tǒng)I區(qū)與II區(qū)之間的硬件防火墻2臺互為備用，增加監(jiān)控系統(tǒng)I區(qū)與中調(diào)調(diào)度廣域網(wǎng)I區(qū)之間的縱向加密裝置2臺。

4 改造方案

4.1 上位機軟硬件平臺搭建

（1）在開始工作前，制訂了詳細的安全措施、技術(shù)措施以及應(yīng)急措施。（2）施工前，電纜、光纜和雙絞線已統(tǒng)計完畢，盤柜結(jié)構(gòu)圖完備，并已裝配好新設(shè)備柜的供電系統(tǒng)。廠級服務(wù)器和各工作站已經(jīng)過上電調(diào)試試驗合格。（3）在機房安裝新機柜，根據(jù)設(shè)備布置規(guī)劃將相關(guān)服務(wù)器和工作站安裝到機柜中。（4）為保證在新系統(tǒng)測試期間，電站正常發(fā)電，新系統(tǒng)上位機IP重新規(guī)劃，避免與老系統(tǒng)上位機沖突。（5）完成服務(wù)器、工作站等設(shè)備電源線、網(wǎng)絡(luò)線布置連接，設(shè)備供電電源回路檢查及上電。（6）使用ping命令檢查系統(tǒng)各設(shè)備間的網(wǎng)絡(luò)通訊正常，使用node_t命令檢查各計算機設(shè)備的節(jié)點狀態(tài)正常。（7）檢查系統(tǒng)各計算機設(shè)備上電后相關(guān)應(yīng)用軟件運行正常；各進程啟動正常；檢查各數(shù)據(jù)采集服務(wù)器間主備用切換功能正常。（8）在機房網(wǎng)絡(luò)機柜安裝光纖配線架。（9）通過尾纖將核心交換機和光纖配線架上端口連接。

4.2 未改造的 LCU 接入試驗項目

將相應(yīng)未改造的LCU接入新系統(tǒng)，和新系統(tǒng)進行聯(lián)合調(diào)試。

（1）測試新系統(tǒng)上位機與未改造的LCU之間的上行數(shù)據(jù)，包括遙信和遙測。進行相關(guān)對點，檢查信號是否有誤。（2）測試新系統(tǒng)上位機與未改造的LCU之間的下行數(shù)據(jù)，包括遙調(diào)和遙控。在測試下行數(shù)據(jù)時，需要分別對各個未改造的下位機進行測試。期間做好相關(guān)安全措施，測試某套未改造的LCU時，要求安排相關(guān)人員守在現(xiàn)地LCU控制柜。機組LCU測試的時候，需將機組停機測試，將調(diào)速器置為現(xiàn)地手動，機組進行無水動態(tài)試驗，待流程測試完成后再進行同期并網(wǎng)試驗。期間如遇緊急情況，需要現(xiàn)地LCU守護人員進行手動停機。開關(guān)站LCU測試的時候，需要做好相關(guān)保護措施，避免發(fā)生同期對象選擇錯誤，將相關(guān)新路器開出繼電器拔出，觀看上位機簡報或者PLC程序流程來判斷發(fā)出的命令是否正確。（3）數(shù)據(jù)采集與事件報警功能測試。（4）人機界面顯示檢查。（5）控制流程功能靜態(tài)測試。（6）控制流程功能動態(tài)測試。（7）設(shè)備的控制權(quán)限切換。（8）負荷控制調(diào)節(jié)功能測試。（9）歷史數(shù)據(jù)存儲、報表生成、歷史曲線查詢等功能測試。（10）各數(shù)據(jù)采集服務(wù)器之間主備、托管切換測試。

4.3 上位機系統(tǒng)功能測試試驗項目

（1）語音報警功能測試。（2）打印功能測試。（3）事故追憶功能測試。（4）On Call功能測試。（5）系統(tǒng)對時功能測試。

4.4 外部通訊試驗項目

在LCU接入新系統(tǒng)試驗過程中，同步安排與中調(diào)的通訊功能測試。在開始工作前，制訂詳細的安全措施、技術(shù)措施以及應(yīng)急措施。

（1）全廠各設(shè)備的控制流程功能測試。（2）與中調(diào)數(shù)據(jù)通信功能測試。（3）配合調(diào)度完成各種控制功能測試。（4）在監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器及工作站等12臺主機中部署防惡意代碼（含主機加固功能）軟件。（5）與原廠內(nèi)電量、水情、生產(chǎn)實時系統(tǒng)、五防系統(tǒng)等的通訊規(guī)約調(diào)試。（6）將部分已進行改造的二次安防設(shè)備：工業(yè)信息安全態(tài)勢感知平臺廠站側(cè)系統(tǒng)、安全審計運維工作站、網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)入系統(tǒng)、運維審計系統(tǒng)、入侵檢測系統(tǒng)、日志審計系統(tǒng)、U盤檢測系統(tǒng)、1套實時縱向加密認(rèn)證裝置等整合接入到新的監(jiān)控系統(tǒng)上位機。（7）使用主、從時鐘同步裝置配合的方式與原6臺現(xiàn)地控制單元進行分對時。（8）新系統(tǒng)與電廠其他外部設(shè)備的通信測試。（9）主機加固操作。（10）新系統(tǒng)上位機72小時拷機運行。（11）原監(jiān)控系統(tǒng)上位機退出運行。

4.5 進行等級保護測評及安全防護評估（略）

5 投運方案實施

5.1 公用站LCU 接入NC3.0系統(tǒng)

5.1.1 公用站LCU與NC3.0系統(tǒng)通訊試驗

試驗條件：

（1）按下公用站LCUA1柜調(diào)試鍵。（2）切公用站LCUA2柜“遠方、現(xiàn)地”把手至現(xiàn)地位置。

試驗內(nèi)容：

將公用站LCU從舊系統(tǒng)退出，并接入NC3.0系統(tǒng)。

（1）檢查上位機“監(jiān)控拓撲”圖公用站LCU6聯(lián)機正常，狀態(tài)顯示正常。（2）檢查上位機“輔助設(shè)備監(jiān)視”圖各設(shè)備數(shù)據(jù)、狀態(tài)顯示正常。

5.1.2 公用站LCU 測點檢查及故障模擬試驗

試驗內(nèi)容：

（1）模擬廠用電4KD保護故障，檢查此時上位機是否有用電4KD保護故障的報警信號，報警信號是否正常。（2）模擬GPS主時鐘裝置報警故障，檢查此時上位機是否有GPS主時鐘裝置報警故障的報警信號，報警信號是否正常。（3）模擬丙壓油槽油位高報警故障，檢查此時上位機是否有丙壓油槽油位高報警故障的報警信號，報警信號是否正常。（4）模擬大修機組尾水水位高故障，檢查此時上位機是否有大修機組尾水水位高故障的報警信號，報警信號是否正常。（5）模擬監(jiān)控直流系統(tǒng)控制器故障，檢查此時上位機是否有監(jiān)控直流系統(tǒng)控制器故障的報警信號，報警信號是否正常。

5.1.3 4KD分合閘試驗

試驗條件：

（1）彈起公用站LCUA1柜調(diào)試鍵。（2）切公用站LCUA2柜“遠方、現(xiàn)地”把手至遠方位置。（3）雙頭刀閘4K放中間位置。（4）拉4KD至試驗位置。

試驗內(nèi)容：

（1）上位機發(fā)“4KD合閘令”，檢查4KD是否動作，上位機狀態(tài)、數(shù)據(jù)、語音等是否正確。（2）上位機發(fā)“4KD分閘令”，檢查4KD是否動作，上位機狀態(tài)、數(shù)據(jù)、語音等是否正確。公用站LCU與NC3.0系統(tǒng)試驗結(jié)束，公用站LCU在NC3.0系統(tǒng)上投入運行。切公用LCUA2柜“遠方、現(xiàn)地”把手至“遠方”位置。

5.2 機組LCU接入NC3.0系統(tǒng)

5.2.1 機組LCU與NC3.0系統(tǒng)通訊試驗

試驗條件：

（1）切公用站LCUA2柜“遠方、現(xiàn)地”把手至現(xiàn)地位置。（2）按下機組LCUAI柜“調(diào)試”鍵。（3）切機組LCUA2柜“遠方、現(xiàn)地”把手至現(xiàn)地位置。（4）投入機組LCUA2柜調(diào)試壓板。（5）拉機組開關(guān)至試驗位置。（6）關(guān)閉主閥。（7）落下水車鎖錠。（8）切l(wèi)xhmain1為主用，lxhmain2為備用。

試驗內(nèi)容：

將機組LCU從舊系統(tǒng)退出，并接入NC3.0系統(tǒng)。

（1）檢查上位機“監(jiān)控拓撲”圖機組LCU聯(lián)機正常，狀態(tài)顯示正常。（2）檢查上位機機組各畫面數(shù)據(jù)、狀態(tài)顯示正常。（3）上位機發(fā)“主閥關(guān)”，檢查OP1、OP2簡報窗口是否有“機組控制權(quán)在當(dāng)?shù)?，禁止操作”?/p>

5.2.2 機組LCU測點檢查及故障模擬試驗

試驗內(nèi)容：（1）模擬機組140%過速保護。（2）檢查此時上位機是否有機組140%過速保護的報警信號，報警信號是否正常。（3）模擬機組保護裝置故障。（4）檢查此時上位機是否有機組保護裝置故障的報警信號，報警信號是否正常。（5）模擬機組勵磁起勵失敗。（6）檢查此時上位機是否有機組勵磁起勵失敗的報警信號，報警信號是否正常。（7）模擬機組水導(dǎo)冷卻水開。（8）檢查此時上位機是否有機組水導(dǎo)冷卻水開的報警信號，報警信號是否正常。（9）模擬機組測速裝置故障。（10）檢查此時上位機是否有機組測速裝置故障的報警信號，報警信號是否正常。

5.3 升壓站LCU 接入NC3.0 系統(tǒng)

5.3.1 升壓站LCU與NC3.0系統(tǒng)通訊試驗

試驗條件：

（1）切公用站LCUA2柜“遠方、現(xiàn)地”把手至“現(xiàn)地”位置。（2）切1#機組LCUA2柜“遠方、現(xiàn)地”把手至“現(xiàn)地”位置。（3）切2#機組LCUA2柜“遠方、現(xiàn)地”把手至“現(xiàn)地”位置。（4）切3#機組LCUA2 柜“遠方、現(xiàn)地”把手至“現(xiàn)地”位置。（5）切4#機組LCUA2柜“遠方、現(xiàn)地”把手至“現(xiàn)地”位置。（6）按下升壓站LCUA1柜“調(diào)試”鍵。（7）切升壓站LCUA2柜“遠方、現(xiàn)地”把手至現(xiàn)地位置。（8）投入升壓站LCUA2柜調(diào)試壓板。（9）退出升壓站LCUA1柜“121分”壓板。（10）退出升壓站LCUA1柜“122分”壓板。（11）退出升壓站LCUA1柜“101分”壓板。（12）退出升壓站LCUA1柜“102分”壓板。（13）退出升壓站LCUA1相“505分”壓板。（14）退出升壓站LCUA1柜“506分”壓板。（15）退出升壓站LCUA1柜“507分”壓板。（16）退出升壓站LCUA1柜“508分”壓板。（17）退出升壓站LCUA1柜“509分”壓板。（18）退出升壓站LCUA1柜“505合”壓板。（19）退出升壓站LCUA1柜“506合”壓板。（20）退出升壓站LCUA1柜“507合”壓板。（21）退出升壓站LCUA1柜“508合”壓板。（22）退出升壓站LCUA1柜“590合”壓板。（23）退出升壓站LCUAl柜“121合”壓板。（24）退出升壓站LCUA1柜“122合”壓板。（25）退出升壓站LCUAI相“101合”樂板。（26）退出升壓站LCUAI柜“102合”壓板。

試驗內(nèi)容：

將升壓站LCU從舊系統(tǒng)退出，并接入NC3.0系統(tǒng)。

（1）檢查上位機“監(jiān)控拓撲”圖升壓站LCU聯(lián)機正常，狀態(tài)顯示正常。（2）檢查上位機“運行監(jiān)視”“電氣主接線”“開關(guān)站操作”“測點監(jiān)視-開關(guān)站測點”各畫面數(shù)據(jù)、狀態(tài)顯示正常。（3）上位機發(fā)“505開關(guān)分”，檢查OP1、OP2是否有“LCU5 控制權(quán)在當(dāng)?shù)?，禁止操作”?/p>

5.3.2 升壓站LCU測點檢查及故障模擬試驗

試驗內(nèi)容：

（1）模擬1#廠變保護動作及裝置報警，檢查此時上位機是否有1#廠變保護動作及裝置報警信號，報警信號是否正常。（2）模擬錄波器故障，檢查此時上位機是錄波器故障的報警信號，報警信號是否正常。（3）模擬1#廠變保護裝置故障，檢查此時上位機是否有1#廠變保護裝置故障動作的報警信號，報警信號是否正常。（4）模擬1#地區(qū)變保護裝置故障，檢查此時上位機是否有1#地區(qū)變保護裝置故障動作的報警信號，報警信號是否正常。

5.3.3 廠變、地變順控流程試驗

試驗條件：

（1）彈起升壓站LCUA1柜“調(diào)試”鍵。（2）切升壓站LCUA2柜“遠方、現(xiàn)地”把手至遠方位置。（3）退出升壓站LCUA2柜調(diào)試壓板。

試驗內(nèi)容：

506開關(guān)分合閘試驗具體如下：（1）投入LCU5A1柜“506分”壓板。（2）上位機發(fā)“506開關(guān)分閘”令。檢查506開關(guān)是否動作，上位機狀態(tài)、數(shù)據(jù)、語音等是否正確。（3）拉506開關(guān)至試驗位置。（4）退出LCU5A1柜“506分”壓板并投入LCU5A1柜“506合”壓板。（5）上位機發(fā)“506開關(guān)試驗合間”令。檢查506開關(guān)是否動作，上位機狀態(tài)、數(shù)據(jù)、語音等是否正確。（6）退出LCU5A1柜“506合”壓板并投入LCU5A1柜“506分”壓板。（7）上位機發(fā)“506開關(guān)分閘”令。（8）推506開關(guān)至工作位置。（9）退出LCU5Al柜“506分”壓板并投入LCU5AI柜“506合”壓板。（10）上位機發(fā)“506開關(guān)合閘”令。檢查506開關(guān)是否動作，上位機狀態(tài)、數(shù)據(jù)、語音等是否正確。（11）退出LCU5A1柜“506合”壓板。

6 改造總結(jié)

新監(jiān)控系統(tǒng)上位機改造項目整體完后相關(guān)試驗均已完成，試驗結(jié)果都滿足要求，現(xiàn)已正式投入使用。從投入運行至今，新監(jiān)控系統(tǒng)上位機使用正常，運行穩(wěn)定。本次改造提高了上位機NC2000應(yīng)用系統(tǒng)的安全性、可靠性、實時性、冗余配置，滿足“無人值班、少人值守”的技術(shù)要求。提高了上位機遠動裝置的安全性、可靠性、冗余配置，實現(xiàn)遠動通訊雙通道配置，滿足調(diào)度整改要求。完成了上位機二次安防的整改，滿足了二次安防的要求。