徐志剛，袁中祥

株洲航電樞紐電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造

徐志剛，袁中祥

（湖南發(fā)展集團(tuán)股份有限公司株洲航電分公司，湖南 株洲 412103）

株洲航電樞紐電站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)投運(yùn)超過(guò)10年，需要進(jìn)行改造升級(jí)，本文對(duì)此次升級(jí)改造思路和方案作簡(jiǎn)要介紹，供大家參考。

計(jì)算機(jī)監(jiān)控；改造

1　電站概述

株洲航電樞紐位于株洲縣境內(nèi)湘江空洲灘，上距大源渡樞紐96km，下距株洲市24km，電站安裝了5臺(tái)燈泡貫流式機(jī)組，裝機(jī)總?cè)萘繛?×28MW，于2006年10月前全部并網(wǎng)發(fā)電。電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由北京中水科公司提供，按無(wú)人值班(少人值守)方式設(shè)計(jì)，采用分層分布式、開(kāi)放式架構(gòu)設(shè)計(jì)。

該系統(tǒng)自投運(yùn)以來(lái)運(yùn)行已超過(guò)10年，無(wú)論是硬件設(shè)備還是軟件系統(tǒng)都出現(xiàn)嚴(yán)重的老化現(xiàn)象，如：經(jīng)常死機(jī)、網(wǎng)絡(luò)中斷、信息丟失等等，加上其系統(tǒng)為早期監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品，操作員站主機(jī)等早已停產(chǎn)，已無(wú)法保證現(xiàn)電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行，因此對(duì)其進(jìn)行改造升級(jí)。

2　系統(tǒng)改造內(nèi)容

本次計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造主要完成以下幾部分的工作：監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)軟硬件改造、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、計(jì)算機(jī)房UPS改造。

（1）監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)改造

采用北京中水科V4.0新版本監(jiān)控系統(tǒng)、國(guó)際主流的HP服務(wù)器及工作站。主控層硬件設(shè)備包括：2臺(tái)操作員工作站、2臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器、1臺(tái)工程師兼報(bào)警語(yǔ)音工作站，1臺(tái)廠內(nèi)通信工作站。

將主控層上位機(jī)現(xiàn)有計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)H9000 V3.0版本改造更換為目前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)、可靠、有成功經(jīng)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)最新版本上位機(jī)軟件H9000V4.0，監(jiān)視控制畫面為簡(jiǎn)體中文；現(xiàn)地監(jiān)控模塊PLC中軟件配套升級(jí)，另觸摸屏等裝置中軟件配套升級(jí)。

（2）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

計(jì)算機(jī)房采用2臺(tái)高性能工業(yè)級(jí)德國(guó)赫斯曼交換機(jī)作為中心交換機(jī)，配套各現(xiàn)地控制單元LCU與上位機(jī)的通信聯(lián)系采用冗余100M雙星網(wǎng)的方式，更換原網(wǎng)絡(luò)屏柜及其配套設(shè)備，裝設(shè)新網(wǎng)絡(luò)柜，交換機(jī)和數(shù)據(jù)服務(wù)器均放于網(wǎng)絡(luò)柜中。

（3）計(jì)算機(jī)房UPS改造

更換計(jì)算機(jī)房UPS，裝設(shè)2臺(tái)專門供上位機(jī)系統(tǒng)的電力專用逆變器UPS，互為冗余備用。

3　改造設(shè)計(jì)原則

此次計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造堅(jiān)持以下基本原則，實(shí)施改造工程的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)及施工：

（1）遵循“安全、可靠、實(shí)用、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)“的原則；

（2）盡可能不影響或少影響電廠的正常生產(chǎn)活動(dòng)；

（3）考慮改造過(guò)程中，新舊系統(tǒng)的平滑過(guò)渡；

（4）盡可能縮短現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間和周期；

（5）保留原有的畫面資源；

（6）盡量保持原有系統(tǒng)成熟風(fēng)格和方式，以保護(hù)用戶資源；

（7）根據(jù)需要，盡量保留原來(lái)電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)。

4　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及硬件配置

此次計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造硬件方面僅對(duì)廠站層設(shè)備進(jìn)行了更換，即：更換2臺(tái)操作員工作站、2臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器、1臺(tái)工程師兼報(bào)警語(yǔ)音工作站、1臺(tái)廠內(nèi)通信工作站，以及更換配套的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

系統(tǒng)采用北京中水科公司自主研發(fā)的H9000 V4.0系統(tǒng)作為株洲航電監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控平臺(tái)。下位機(jī)仍保持分層、分布的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、雙星型以太網(wǎng)方案。

具體見(jiàn)監(jiān)控系統(tǒng)改造結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1　監(jiān)控系統(tǒng)改造結(jié)構(gòu)圖

5　H9000　監(jiān)控系統(tǒng)軟件

H9000系統(tǒng)是一套完整的水利水電工程實(shí)時(shí)監(jiān)視與控制系統(tǒng)，配備了完整的系統(tǒng)監(jiān)控功能，能滿足各分項(xiàng)系統(tǒng)控制、監(jiān)視、管理、查詢、報(bào)表、分析等功能。

目前，H9000系列產(chǎn)品已經(jīng)升級(jí)發(fā)展到V4.0版。V4.0版與過(guò)去較大改進(jìn)之處包括完善和優(yōu)化了數(shù)據(jù)采集與處理、圖形界面、報(bào)警處理、人機(jī)聯(lián)系、報(bào)表管理、信息發(fā)布、歷史數(shù)據(jù)管理等功能，可以較好的滿足特大型水利水電工程對(duì)控制系統(tǒng)性能及功能的要求。

H9000系統(tǒng)軟件包括四大部分，即計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件、基本支持軟件、支持工具軟件以及應(yīng)用軟件，如圖2所示。

圖2　H9000系統(tǒng)功能軟件結(jié)構(gòu)圖

6　改造項(xiàng)目實(shí)施

本項(xiàng)目實(shí)施考慮到新老系統(tǒng)存在改造過(guò)渡期，所以在改造未全部完成之前，新老系統(tǒng)應(yīng)采取相互獨(dú)立、并行工作的模式?？紤]到調(diào)度的統(tǒng)一性，可以在新老系統(tǒng)之間建立一條通道，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，保證發(fā)送調(diào)度數(shù)據(jù)的完整性。

表1　改造項(xiàng)目施工進(jìn)度

（1）施工進(jìn)度（見(jiàn)表1）

（2）施工步驟

電源線、通訊線布線：

①電源線布線：監(jiān)控系統(tǒng)UPS電源原有交流進(jìn)線2路、直流進(jìn)線2路。UPS電源出線送中控室和計(jì)算機(jī)室各處已較完備，不需更換和增加電纜。新購(gòu)買的UPS主機(jī)無(wú)需要外加旁路電源，只需送一路AC220V電源作為改造時(shí)臨時(shí)電源用。

②通訊線布線：從計(jì)算機(jī)室穿墻向中控室方向敷設(shè)8根超五類網(wǎng)線分別接兩臺(tái)操作員工作站、打印機(jī)及工程師兼語(yǔ)音工作站；在計(jì)算機(jī)室，從網(wǎng)絡(luò)柜向歷史服務(wù)器、兩臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器敷設(shè)6根超五類網(wǎng)線。

UPS改造：

①接好臨時(shí)電源，保證老監(jiān)控系統(tǒng)的操作員站、工程師站、中控室電腦以及計(jì)算機(jī)室內(nèi)各系統(tǒng)都正常供電后，再對(duì)老UPS主機(jī)斷電、拆線、屏柜移位等。

②新UPS屏柜地面找平、就位、外殼接地、布置好2臺(tái)新UPS主機(jī)、1臺(tái)饋線柜。

上位機(jī)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安裝：

①在計(jì)算機(jī)室空余位置樹(shù)立新的網(wǎng)絡(luò)柜，將兩套主干網(wǎng)交換機(jī)安裝于其中，重新鋪設(shè)上位機(jī)主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)線纜；先將原來(lái)與LCU連接的光纜全部遷移至新的網(wǎng)絡(luò)柜，再一次性統(tǒng)一進(jìn)行熔接。

②2臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器安裝于網(wǎng)絡(luò)柜中，UNIX操作系統(tǒng)；廠內(nèi)通訊機(jī)放置計(jì)算機(jī)室，Windows操作系統(tǒng)；2臺(tái)操作員站放置于中控臺(tái)下，UNIX操作系統(tǒng)；語(yǔ)音報(bào)警及工程師站放置于控制臺(tái)下，Windows操作系統(tǒng)。

系統(tǒng)調(diào)試：

①計(jì)算機(jī)主機(jī)測(cè)試：檢查各主機(jī)設(shè)備的外觀是否有因?yàn)檫\(yùn)輸及安裝造成的損壞，若無(wú)則進(jìn)行設(shè)備的上電啟動(dòng)檢查。進(jìn)行操作系統(tǒng)和H9000系統(tǒng)的啟動(dòng)停止操作。

②主交換機(jī)測(cè)試：主交換機(jī)上電無(wú)故障紅燈后，可以將至各上位機(jī)主機(jī)的網(wǎng)線接好，主機(jī)間進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換測(cè)試。

新、舊系統(tǒng)的平滑過(guò)渡：

首先，將增設(shè)的以太網(wǎng)交換機(jī)、數(shù)據(jù)服務(wù)器、操作員站、語(yǔ)音報(bào)警及工程師工作站、廠內(nèi)通訊機(jī)等設(shè)備組成新監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)，運(yùn)行H9000v4.0系統(tǒng)。

其次將升級(jí)改造的現(xiàn)地單元LCU從原網(wǎng)絡(luò)接入新的網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)檢修的進(jìn)度分別對(duì)各LCU進(jìn)行改造。每改造1臺(tái)，接入1臺(tái)。所有系統(tǒng)LCU改造完成后，最終實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的改造。

新老系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換通過(guò)IEC870-5-104規(guī)約進(jìn)行通訊，使老系統(tǒng)可以監(jiān)視并控制已改造設(shè)備。與上級(jí)調(diào)度通訊在改造完成前仍由原3.0系統(tǒng)運(yùn)行，當(dāng)改造全部完成后，監(jiān)控系統(tǒng)與上級(jí)調(diào)度通訊數(shù)據(jù)傳輸改由新監(jiān)控系統(tǒng)上送。

上下位機(jī)聯(lián)調(diào)：

采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控上位機(jī)系統(tǒng)和一臺(tái)機(jī)組現(xiàn)地控制單元（LCU）同時(shí)改造的方式，在改造上位機(jī)時(shí)，同時(shí)將LCU程序升級(jí)到V4.0版本。然后按照逐步升級(jí)現(xiàn)地控制單元程序版本的步驟，實(shí)施改造工程。各LCU實(shí)施分期分步升級(jí)改造，將對(duì)電廠的正常生產(chǎn)活動(dòng)的影響減少到最小。

LCU接入測(cè)試過(guò)程中，首先通過(guò)1臺(tái)交換機(jī)與1臺(tái)4.0新系統(tǒng)主機(jī)組網(wǎng)，構(gòu)成測(cè)試網(wǎng)，進(jìn)行信號(hào)核對(duì)，命令下行是否正確。完成無(wú)水調(diào)試、有水調(diào)試，一切正常后，接入4.0新系統(tǒng)，投入正常運(yùn)行。

7　改造小結(jié)

此次改造是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在改造過(guò)程中結(jié)合了電廠實(shí)際情況，作好了充分準(zhǔn)備，統(tǒng)籌規(guī)劃，統(tǒng)一調(diào)度，在電廠條件允許情況下迅速開(kāi)工，抓緊時(shí)間，確保系統(tǒng)改造工程工期短，效率高，質(zhì)量好，并按照電廠要求實(shí)現(xiàn)了人性化、實(shí)用化的界面，充分保證了上、下位機(jī)報(bào)警信息、數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，效果反?yīng)不錯(cuò)。

TP273+.5

B

1672-5387（2016）08-0068-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.08.020

2016-06-29

徐志剛（1976-），男，工程師，從事水電站技術(shù)和安全管理工作。