【摘 要】為確保恰甫其海水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能安全穩(wěn)定運(yùn)行，電廠對監(jiān)控上位機(jī)設(shè)備進(jìn)行換型改造工作，本文主要介紹計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的改造過程及過程中注意事項(xiàng)。

【關(guān)鍵詞】上位機(jī)；現(xiàn)地控制單元；改造

一、 引言

恰甫其海水電廠共有4臺(tái)單機(jī)容量為80MW的立軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組，配有兩臺(tái)容量為100MWA的220kV雙卷變壓器和兩臺(tái)容量為100MWA的220kV三卷變壓器，220kV側(cè)為單母線分段接線兩回出線，110kV側(cè)為單母線接線兩回出線。

該電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用分布分層開放式控制系統(tǒng)，上位機(jī)部分應(yīng)用軟件采用的是南京南瑞集團(tuán)的自主研發(fā)的NC2000監(jiān)控系統(tǒng)軟件，與下位機(jī)SJ-500型現(xiàn)地控制單元構(gòu)成整個(gè)水電廠的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，完成了對整個(gè)電廠設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)視和控制功能，該廠的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)部分與2004年08月正式投入運(yùn)行。

二 、監(jiān)控系統(tǒng)改造的必要性

至改造前，該站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)只在2006年05月對NC2000應(yīng)用軟件進(jìn)行了軟件升級工作。但在使用過程中，該站的監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)主站設(shè)備出現(xiàn)軟件和硬件帶來的問題：如運(yùn)行人員無法從NC2000應(yīng)用軟件中獲取現(xiàn)場電度表一致的數(shù)據(jù)；當(dāng)下位機(jī)同時(shí)送上了的數(shù)據(jù)量較大時(shí)，特別是事故發(fā)生時(shí)，兩臺(tái)操作員站會(huì)出現(xiàn)簡報(bào)不一致的現(xiàn)象；由于設(shè)備顯示器24h不間斷工作，顯示器故障頻率逐年升高；主站的歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間僅有57G，最多只能存放1.5年的歷史數(shù)據(jù)，雖滿足規(guī)程要求但不便于相關(guān)人員查閱歷史數(shù)據(jù)；兩臺(tái)主站的歷史數(shù)據(jù)庫進(jìn)程會(huì)有自動(dòng)停止記錄歷史數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，特別是2015年9月一臺(tái)主站因故障已停用，已影響到計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)的安全穩(wěn)定的工作。

隨著科技的進(jìn)步，NC2000監(jiān)控系統(tǒng)軟件功能不斷更新和完善，由于該站的兩臺(tái)主站、兩臺(tái)操作員站設(shè)備均為SUN Blade 2000工作站，操作系統(tǒng)為Solaris9.0，該操作系統(tǒng)南瑞公司在2009年后已不再使用，并且主機(jī)設(shè)備硬件配置較低，無法滿足目前最新版本的NC2000軟件對硬件設(shè)備的要求。NC2000上的軟件問題已無法通過升級來解決，因此2016年05月開始對監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)部分設(shè)備進(jìn)行整體更換工作。

三 、系統(tǒng)設(shè)備配置及優(yōu)勢

本次改造的主旨是上位機(jī)部分設(shè)備整體更換，包括兩臺(tái)主站、兩臺(tái)操作員站、三臺(tái)通訊機(jī)、兩臺(tái)交換機(jī)和一臺(tái)GPS對時(shí)裝置。兩臺(tái)主站為臥式HP服務(wù)器，型號為DL380G9 E5-2603V3，內(nèi)存為16G，4塊1T硬盤，為冗余供電方式。三臺(tái)通訊機(jī)為臥式HP服務(wù)器，型號為DL380G9 E5-2603V3，內(nèi)存為8G，1塊1T硬盤，四個(gè)網(wǎng)口，為冗余供電方式；兩臺(tái)操作員站為立式HP服務(wù)器，型號Z440-E5 ，內(nèi)存為8GB，1塊1T硬盤，兩個(gè)顯卡。

由于以往的設(shè)備均是立式主機(jī)箱，每臺(tái)工作站均要單獨(dú)配備顯示器、鍵鼠和電腦桌。本次改造增加了一面機(jī)柜和一個(gè)8口的KVM，使得機(jī)房中的五臺(tái)工作站只占一面機(jī)柜的位置，并且五臺(tái)工作站只使用1個(gè)顯示器和一套鍵鼠即可保證機(jī)房中五臺(tái)工作站均能工作，即節(jié)約空間又降低成本還減少維護(hù)工作量。

四、監(jiān)控主機(jī)改造過程

4.1 增加機(jī)房主機(jī)柜及機(jī)柜供電回路

原設(shè)計(jì)中機(jī)房沒有主機(jī)柜，增加新的機(jī)柜需要重新制作槽鋼底座，將新制作的槽鋼底座與機(jī)房原有配電柜的槽鋼底座焊接在一起，保證在一個(gè)基礎(chǔ)上，由于新主機(jī)為冗余供電方式，可以引入兩路不同來源的電源回路，而該電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)部分的供電來源為有兩臺(tái)冗余連接的10kVA的UPS電源，其輸出分為A、B、C段供電，因控制室內(nèi)兩臺(tái)操作員站的供電接在B段上，此次從A、C段給主機(jī)柜供電，確保UPS的三段供電回路的平衡。

4.2 新工作站的靜態(tài)調(diào)試

新到站的主機(jī)不能立即投入運(yùn)行，因?yàn)樾轮髡臼褂玫牟僮飨到y(tǒng)為Linux，與舊主機(jī)不一致，并且新設(shè)備的經(jīng)過長期運(yùn)輸?shù)竭_(dá)現(xiàn)場，雖然廠家對設(shè)備包裝嚴(yán)實(shí)，但不排除異常發(fā)生。

首先是搭建臨時(shí)工作平臺(tái)，設(shè)備進(jìn)行通電檢查，檢查設(shè)備可否正常啟動(dòng)。設(shè)備通電檢查完成后，可以進(jìn)行KVN設(shè)備的檢查，檢查各臺(tái)工作站在顯示器上能否顯示其圖形界面，能否使用鼠標(biāo)鍵盤對各臺(tái)工作站進(jìn)行操作。在通電檢查過程中，我們發(fā)現(xiàn)各臺(tái)工作站在顯示器上不能滿屏顯示，通過調(diào)節(jié)各臺(tái)工作站的畫面顯示分辨率，各臺(tái)工作站的畫面能滿屏顯示。

其次對各臺(tái)工作站的數(shù)據(jù)庫文件、畫面、和報(bào)表系統(tǒng)進(jìn)行檢查，是否與現(xiàn)場運(yùn)行的數(shù)據(jù)庫文件等一致，由于現(xiàn)場有增加測點(diǎn)的工作，如同步向量測點(diǎn)、事故跳閘信號、一次調(diào)頻信號等，需要對這些測點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)檢查，建議做好是將現(xiàn)場數(shù)據(jù)庫文件、報(bào)表和畫面等同步到新工作站中，避免出現(xiàn)文件不一致的情況。

再次是有側(cè)重點(diǎn)的對各臺(tái)工作站進(jìn)行配置進(jìn)行檢查。主站是整個(gè)上位機(jī)部分的核心設(shè)備，上下位機(jī)數(shù)據(jù)交換和運(yùn)算、歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)均在主站上，故對新主機(jī)工作站重點(diǎn)檢查上下位機(jī)的通訊進(jìn)程、歷史庫進(jìn)程、邏輯運(yùn)算進(jìn)程和服務(wù)器進(jìn)程是否配置正確。操作員站是運(yùn)行人員使用的工作站，其重點(diǎn)是對用戶權(quán)限分配，操作員站上各個(gè)用戶具有不同的使用權(quán)限，如值長具有操作權(quán)限，值班員只有監(jiān)視權(quán)限。廠內(nèi)通訊工作站通過八串口卡其他系統(tǒng)通迅，需重點(diǎn)檢查八串口卡的配置，其中串口1一般是與GPS通訊，檢查GPS進(jìn)程配置正確，串口2與模擬屏通訊的模擬屏，檢查模擬屏通訊程序以及模擬屏通訊點(diǎn)表配置正確。廠外通訊機(jī)通過第三個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口接入站內(nèi)的與省調(diào)連接的Ⅰ交換機(jī)，重點(diǎn)檢查104通訊程序和遠(yuǎn)動(dòng)通訊點(diǎn)表的正確性。

最后上位機(jī)部分設(shè)備組成監(jiān)控上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)后，各工作站的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況，檢查方法一是在操作員站上通過強(qiáng)制測點(diǎn)狀態(tài)，檢查在各臺(tái)工作站的簡報(bào)窗口的測點(diǎn)動(dòng)作信息是否正確；二是通過網(wǎng)絡(luò)命令 —ping 命令，檢查各臺(tái)工作站網(wǎng)絡(luò)工作正常。

因?yàn)楣ぷ髡臼?4小時(shí)不間斷運(yùn)行，建議在上位機(jī)各臺(tái)工作站檢查完成后，對各工作站進(jìn)行為期一周的整機(jī)帶電運(yùn)行檢測工作。

4.3 新主機(jī)與現(xiàn)地控制單元的動(dòng)態(tài)調(diào)試

兩臺(tái)新主站的操作系統(tǒng)為Linux 6.5，與舊主站操作系統(tǒng)不一致，并且該廠的現(xiàn)地控制單元的CPU為施耐德昆騰系列的140 CPU43412A型CPU，CPU版本較早，為確保新主站的上下位機(jī)通訊程序的正確性，必須進(jìn)行新主機(jī)與現(xiàn)地控制單元的動(dòng)態(tài)調(diào)試，驗(yàn)證上位機(jī)發(fā)令的可執(zhí)行性和現(xiàn)地控制單元執(zhí)行命令的正確性，及測點(diǎn)動(dòng)作后工作站的簡報(bào)窗口能正確顯示測點(diǎn)動(dòng)作信息。

正好此期間有一臺(tái)機(jī)組現(xiàn)地控制單元檢修，為保證控制單元對其控制回路有信號誤開出，解除該單元所以開出繼電器的控制電源。

動(dòng)態(tài)測試需要搭建監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，需拆除現(xiàn)地控制單元內(nèi)CPU與舊主站的光纖通訊，利用CPU上的網(wǎng)絡(luò)端口通過新交換機(jī)與新主站、新操作員站組成一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)，在操作員站進(jìn)行下發(fā)停機(jī)到空轉(zhuǎn)指令，利用調(diào)試專用筆記本監(jiān)視CPU接收指令執(zhí)行情況，根據(jù)控制流程的要求對控制單元的各測點(diǎn)進(jìn)行短接工作，模擬機(jī)組空轉(zhuǎn)流程的執(zhí)行過程，在操作員站上查看簡報(bào)信息是否與模擬的一致，證實(shí)新主站的上下位機(jī)通訊程序的正確性。

4.4 新工作站的安裝及投運(yùn)工作

靜態(tài)和動(dòng)態(tài)調(diào)試完成后，就可以進(jìn)行新工作站的安裝及投運(yùn)工作，由于兩臺(tái)新主站的操作系統(tǒng)為Linux 6.5，與舊主站操作系統(tǒng)不兼容，不能單機(jī)更換須整體替換；并且此次更換了上下位機(jī)通訊的交換機(jī)，需要將下位機(jī)的尾纖更換至新交換機(jī)。而監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)部分不僅肩負(fù)著全電站的信號的集中顯示控制功能，還承擔(dān)著與省調(diào)的遠(yuǎn)動(dòng)通訊功能，工作站不能同時(shí)停機(jī)進(jìn)行更換工作，只能盡可能減少廠外通訊機(jī)的停機(jī)時(shí)間，該工作需要先向省調(diào)提出遠(yuǎn)動(dòng)信息中斷的工作申請，得批復(fù)后才可開工。

為減少遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)通訊中斷的時(shí)間，本廠先將新主站的上位機(jī)部分組成新網(wǎng)絡(luò)，中控室替換一臺(tái)操作員站，舊上位機(jī)部分留下兩臺(tái)主站、兩臺(tái)廠外通訊機(jī)和一臺(tái)操作員站。先將停機(jī)熱備的機(jī)組控制單元的尾纖更換至新交換機(jī)，然后將新廠外通訊機(jī)連接至與省調(diào)連接的Ⅰ交換機(jī)上，在進(jìn)行公用、開關(guān)站、運(yùn)行的機(jī)組現(xiàn)地控制單元的尾纖更換工作；最后將第二臺(tái)新操作員站投運(yùn)新網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，完成整個(gè)上位機(jī)部分設(shè)備的替換。

更換工作要注意上下位機(jī)的尾纖的保護(hù)工作，由于監(jiān)控系統(tǒng)使用的多模尾纖，新交換機(jī)的尾纖需要重新熔接，并且監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)均為雙網(wǎng)絡(luò)，切不能將A、B網(wǎng)的光纖弄錯(cuò)，熔接錯(cuò)誤的光纖會(huì)導(dǎo)致上下位機(jī)通訊失敗，上位機(jī)各工作站無法顯示對應(yīng)現(xiàn)地控制單元的數(shù)據(jù)，所以在每個(gè)現(xiàn)地控制單元接入新網(wǎng)絡(luò)中后必須檢查對應(yīng)畫面上顯示的模擬量數(shù)據(jù)是否與現(xiàn)場的一致，模擬量數(shù)據(jù)是否有變化，另通過ping 命令也可判斷網(wǎng)絡(luò)是否暢通。

所有現(xiàn)地控制單元接入新網(wǎng)絡(luò)中后，監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)部分改造就完成了，可以投入運(yùn)行工作，建議將舊主站保留帶電狀態(tài)，以防新主站出現(xiàn)異常時(shí)，可用舊主站代替新主站工作，待新系統(tǒng)運(yùn)行一周無異?？蓪⑴f主站拆除。

結(jié)束語

恰甫其海水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)部分通過近半年的運(yùn)行工作，未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，運(yùn)行人員也可通過上位機(jī)直接查看到現(xiàn)場電度表二次表讀數(shù)。新工作站也未出現(xiàn)以前的異?，F(xiàn)象。也希望本文能對其他水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)部分改造工作能提供借鑒。

作者簡介：田海雁（1979年09月-）女，工程師，在新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局伊河電力有限責(zé)任公司電力試驗(yàn)研究所，任自動(dòng)化班班長一職。