萬安溪水電站監(jiān)控系統(tǒng)上位機及雙CPU升級改造實施

馬榮鋒

摘? 要：通過對監(jiān)控系統(tǒng)上位機軟件升級，由原來NC2000升級為NC3.0系統(tǒng)，現(xiàn)地控制LCU的PLC為單網(wǎng)單CPU系統(tǒng)改造為雙網(wǎng)雙CPU系統(tǒng)，以此來提高監(jiān)控系統(tǒng)的運行可靠性。

關鍵詞：監(jiān)控系統(tǒng);上位機;升級改造;LCU;CPU

1概述

萬安溪水電站安裝3臺HLD87-LJ-150型立式水輪發(fā)電機組，裝機容量為45MW，多年平均發(fā)電量1.357億千瓦時。第二代監(jiān)控系統(tǒng)于2009年改造，采用南瑞公司產(chǎn)品。監(jiān)控系統(tǒng)上位機安裝NC2000系統(tǒng)軟件，機組現(xiàn)地LCU采用單個CPU及單網(wǎng)與上位機進行通訊。因萬安電站要接入棉花灘電站遠程集控統(tǒng)一管理，要求監(jiān)控系統(tǒng)具有高度可靠性。原機組監(jiān)控系統(tǒng)因運行時間較長，現(xiàn)地PLC電源模件、開入、開出、RIO、SOE等部分模件開始老化，單網(wǎng)通訊可靠性不高，監(jiān)控系統(tǒng)歷史站硬件老化及后續(xù)軟件維護的不方便，電站決定進行監(jiān)控系統(tǒng)升級改造，上位機升級為NC3.0系統(tǒng)，并更換歷史服務器。

萬安溪水電廠控制級現(xiàn)地控制LCU的PLC為單網(wǎng)單CPU系統(tǒng)，網(wǎng)絡和CPU處理器均無熱備用，存在較大風險。目前存在問題有：（1 ） 3臺機和公用LCU網(wǎng)絡通訊異常的問題，分析原因為CPU硬件版本較低并且1號機A網(wǎng)和2號機B網(wǎng)光電轉(zhuǎn)換器工作異常。（2）1號機監(jiān)控系統(tǒng)下位機LCU柜CPU經(jīng)常出現(xiàn)死機現(xiàn)象。（3） 公用系統(tǒng)LCU柜1號主變溫度、2號主變溫度與現(xiàn)場誤差很大。（4）三臺機負荷調(diào)節(jié)均存在死區(qū)問題。（5）上位機數(shù)據(jù)庫語音報警、正常不發(fā)語音與故障異常發(fā)出語音沒有歸類整理，容易造成運行人員麻痹心理。（6）歷史庫更新數(shù)據(jù)庫后不能正常運行（計劃此次改造更換） 。綜上所述，電站決定將PLC的單網(wǎng)單CPU系統(tǒng)升級為雙網(wǎng)雙CPU系統(tǒng)，以此來提高監(jiān)控系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。

2項目實施范圍

本次改造監(jiān)控系統(tǒng)升級包括：

1、兩臺歷史數(shù)據(jù)服務器更換新服務器，所有上位機服務器監(jiān)控系統(tǒng)由NC2000升級為NC3.0，包括人機界面及C側(cè)通信程序及驅(qū)動等。上下位機驅(qū)動均做升級以配合上位機NC3.0軟件的使用。

2、下位機把單CPU模件插箱MB80 CHS809E更換為雙CPU模件插箱MB80E CHS808E，將單個MB80 CPU721E更換為兩個MB80 CPU722E，CPU中的程序只修改硬件配置，其他程序不做修改。

3項目實施步驟

把兩臺新采購的服務器，配置為臨時主機（以下簡稱臨時主機），用來單臺LCU獨立調(diào)試。

以LCU1為例，LCU1申請停機，完全脫離原監(jiān)控系統(tǒng)，將LCU1個接入臨時主機進行調(diào)試。在LCU1獨立調(diào)試期間，把下位機單CPU模件插箱MB80 CHS809E更換為雙CPU模件插箱MB80E CHS808E，將單個MB80 CPU721E更換為兩個MB80 CPU722E，修改PLC程序中的硬件配置，其他程序不做修改。對該LCU與臨時主機進行對點、畫面校對以及上位機發(fā)令等調(diào)試工作，需特別注意LCU1與臨時主機測試需充分、完整，以便后續(xù)方便駁接。試驗完成后，將LCU1退回到老系統(tǒng)中，此時LCU1與老系統(tǒng)上位機仍然可以正常通信。

以此類推，剩余3個LCU均參考LCU1完成測試工作;

在4個LCU全部完成獨立調(diào)試后，將其中的一臺調(diào)度通信機（以下簡稱COM1）申請從老系統(tǒng)中退出來。將COM1重新安裝系統(tǒng)，安裝新的NC軟件、測試內(nèi)部通信無誤后，配置新的遠動通信數(shù)據(jù)，由電站申請新系統(tǒng)與調(diào)度通信。此時由臨時主機搭建的系統(tǒng)沒有接LCU，調(diào)度通信只是測試通信點表的正確性。在測試無誤后，進行下一步操作。

由電站向調(diào)度申請LCU一次性接入新系統(tǒng)。在LCU全部接入新系統(tǒng)，將遠動通信運行在COM1通信機上。此時保持老系統(tǒng)位置和狀態(tài)不變，在新系統(tǒng)運行觀測1至2天無誤后，逐步退出老系統(tǒng)設備。

將另一臺通信機重新安裝系統(tǒng)，安裝新的NC軟件、配置新的遠動通信數(shù)據(jù)，并接入新系統(tǒng)，向調(diào)度申請遠動通信運行在該通信機上。

將其他老系統(tǒng)機器逐步退出并重新安裝系統(tǒng)，安裝新的NC軟件并接入到新系統(tǒng)上。

4 監(jiān)控系統(tǒng)升級改造步驟及方法

4.1臨時上位機系統(tǒng)的搭建

該項目新增了2臺歷史服務器，用于替換老系統(tǒng)歷史服務器。為了各LCU獨立調(diào)試，臨時更改2臺歷史服務器IP地址、hosts文件等，把歷史服務器配置成主機，并開啟歷史服務器功能，同時在數(shù)據(jù)庫中將主機配置具有操作站權限。新歷史服務器便搭建為了臨時新上位機系統(tǒng)，用于各個LCU獨立調(diào)試。

4.2各LCU逐步接入臨時上位機系統(tǒng)調(diào)試

這一階段，將檢修LCU退出老系統(tǒng)。把下位機單CPU模件插箱MB80 CHS809E更換為雙CPU模件插箱MB80E CHS808E，將單個MB80 CPU721E更換為兩個MB80 CPU722E。由于CPU在南瑞公司所內(nèi)調(diào)試階段以及將PLC程序下載到CPU中，PLC上電后即可正常運行。

將主用CPU和備用CPU的A網(wǎng)口通過網(wǎng)線接入到現(xiàn)地A網(wǎng)交換機，同時將主用CPU和備用CPU的B網(wǎng)口通過網(wǎng)線接入到現(xiàn)地B網(wǎng)交換機。然后將該LCU接入到臨時上位機系統(tǒng)。

改為雙CPU后的LCU與新上位機系統(tǒng)連接后，進行對點工作。完成對點后，拔出開出插箱的在線和使能繼電器，通過臨時上位機系統(tǒng)下發(fā)該LCU的控制令，所有與該LCU相關的控制令需要全部下發(fā)一次。對點和控制令下發(fā)均完成后，單LCU的調(diào)試工作完成。

調(diào)試完的LCU退出臨時上位機系統(tǒng)，備用CPU拔出，重新恢復與老系統(tǒng)連接，恢復后的LCU與調(diào)試前一致，恢復正常運行。

逐一將各臺LCU分別接入新上位機系統(tǒng)做實驗，試驗完成后再接回老系統(tǒng)內(nèi)。每臺LCU將根據(jù)試驗計劃逐臺接入新系統(tǒng)做完整試驗，試驗完成后退回老系統(tǒng)繼續(xù)運行。。

4.3老上位機系統(tǒng)改新上位機系統(tǒng)

向調(diào)度申請中斷全廠調(diào)度通訊數(shù)據(jù)，將老上位機系統(tǒng)所有NC2000系統(tǒng)改安裝為NC3.0系統(tǒng)。臨時上位機（新歷史服務器）重新配置為歷史服務器，使其不具備主機及操作員站功能，配置重新配置完后，接入新上位機系統(tǒng)。

將各LCU重新插入備用CPU，LCU進入雙CPU運行模式。將測試好的數(shù)據(jù)庫同步到所有上位機系統(tǒng)，恢復上下位機通訊。

在新上位機系統(tǒng)上重新配置調(diào)度通訊，在新數(shù)據(jù)庫基礎上進行調(diào)度通訊點表修改。通訊正常后，與調(diào)度對點，恢復調(diào)度通訊。

通過以上方案，主要利用新歷史服務器作為臨時上位機系統(tǒng)作為各LCU單獨調(diào)試，調(diào)試完后重新恢復到老系統(tǒng)，這樣保證了調(diào)試完后的LCU能繼續(xù)正常運行。

5 遺留問題處理情況

結合監(jiān)控系統(tǒng)改造時機，同時處理之前遺留的6個問題。具體有：

（1）檢查了3臺機組和公用LCU網(wǎng)絡通訊異常的問題，分析原因為CPU硬件版本較低并且1號機A網(wǎng)和2號機B網(wǎng)光電轉(zhuǎn)換器工作異常。現(xiàn)已對CPU硬件及軟件系統(tǒng)進行了升級，同時更換了1號機A網(wǎng)和2號機B網(wǎng)光電轉(zhuǎn)換器，處理后各LCU通訊等功能均工作正常。

（2）為徹底解決1號機CPU死機問題，將1號機CPU模件更換為新的CPU，下載程序并進行了實際試驗，結果正常。

（3）對公用系統(tǒng)LCU柜1號主變溫度、2號主變溫度進行了量程修正，修正后溫度值與實際值顯示一致。

（4）關于電廠反映的三臺機負荷調(diào)節(jié)均存在死區(qū)的問題，原因為各種類型機組的負荷調(diào)節(jié)均需要設置死區(qū)，否則機組調(diào)節(jié)將會出現(xiàn)震蕩且長時間無法調(diào)節(jié)到位。為達到電廠調(diào)節(jié)精度，運行人員可使用單步增減來實現(xiàn)小范圍的負荷調(diào)節(jié)，該功能已具備并可供使用。

（5） 對上位機數(shù)據(jù)庫語音報警、分正常不發(fā)語音與故障異常發(fā)出語音等進行梳理。

（6）解決了歷史庫更新數(shù)據(jù)庫后不能正常運行的問題，現(xiàn)已工作正常。

6結束語

經(jīng)過監(jiān)控系統(tǒng)升級改造后，軟件和硬件兼容性能更加良好，整體功能得到很大的提升，有效保障機組等主輔設備可靠穩(wěn)定運行。