基于電力計算機監(jiān)控系統(tǒng)改造的臨時通信方式研究

摘要：隨著電力系統(tǒng)自動化控制技術的不斷發(fā)展計算機監(jiān)控系統(tǒng)在電力生產過程中已成為不可或缺的遠程監(jiān)視和控制操作設備的手段。由于計算機技術的不斷發(fā)展以及計算機監(jiān)控系統(tǒng)應用的不斷深化如何保證計算機監(jiān)控系統(tǒng)的安全性、集約型和可靠性成為運行年以上的系統(tǒng)更新?lián)Q代的重要考量和實際工作。文章介紹了基于電力計算機監(jiān)控系統(tǒng)改造的臨時通信方式其可以在改造過程中不影響整套系統(tǒng)正常業(yè)務開展和數(shù)據傳輸情況下確保電力生產安全穩(wěn)定。

關鍵詞：計算機監(jiān)控系統(tǒng);臨時通信方式;調度數(shù)據;無縫銜接

中圖法分類號：TV736文獻標識碼：A

Study on temporary communication mode based ontransformation of electric power computer monitoring system

XIA Xiang

（Silin Power Plant of Guizhou Wujiang Hydropower Development Co.，Ltd.，Tongren，Guizhou 565109，China）

Abstract：With the continuous development of power system automation control technology， computer monitoring system has become an indispensable means of remote monitoring and control of operating equipment in the process of power production. Due to the continuous development of computer technology and the continuous deepening of the application of computer monitoring systems，how to ensure the safety，intensiveness and reliability of computer monitoring systems has become an important consideration and practical work for the upgrading of systems that have been running for more than 10 years. This paper introduces a temporary communication method based on the transformation of the power computer monitoring system， which can not affect the normal business and data transmission of the entire system during the transformation process，and ensure the safety and stability of power production.

Key words： computer monitoring system， temporary means of communication，dispatching data， seamless connection

電力計算機監(jiān)控系統(tǒng)一般包含上位機系統(tǒng)和下位機系統(tǒng)。下位機系統(tǒng)負責收集現(xiàn)場設備信息，并對信息進行處理，以及接收上位機系統(tǒng)下發(fā)的控制指令實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的順序控制。上位機系統(tǒng)主要是收集下位機系統(tǒng)提供的上行數(shù)據，依托高級應用，如自動發(fā)電控制、自動電壓控制等，將相關信息發(fā)送至調度，并接收調度下發(fā)的控制指令;操作人員在上位機系統(tǒng)的人機界面實現(xiàn)現(xiàn)場設備的監(jiān)視和控制[1]。

某廠開展電力計算機監(jiān)控系統(tǒng)改造，改造目標為新建一套計算機監(jiān)控系統(tǒng)，其在離線環(huán)境下各項測試工作全部結束，急需考慮新計算機監(jiān)控系統(tǒng)如何接入相應的計算機監(jiān)控系統(tǒng)的下位機系統(tǒng)數(shù)據，并實現(xiàn)與調度的通信。在業(yè)務割接過程中，計算機監(jiān)控系統(tǒng)不發(fā)生數(shù)據中斷，是調度對割接工作的基本要求。新計算機監(jiān)控系統(tǒng)與老計算機監(jiān)控系統(tǒng)的無縫過渡，成為重要課題。

1? 老計算機監(jiān)控系統(tǒng)網絡結構

某廠老計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用星形接線，冗余配置。主要配置網絡如圖1 所示。

從圖1 可以看出，主機1 和主機2、調度1 和調度2為冗余主機。調度指令數(shù)據路線為：調度服務器→主機服務器→LCU 執(zhí)行。調度采集數(shù)據路線為：LCU 采集數(shù)據→主機服務器→調度服務器。

2? 通信方案選擇

方案一：該廠停運所有設備進行業(yè)務割接。

主要內容：將該廠脫離電網，先將“現(xiàn)地”LCU 割接至新計算機監(jiān)控系統(tǒng)，在檢查并調試數(shù)據全部合格后，再開展與調度的數(shù)據核對工作。該方案的主要優(yōu)點是無數(shù)據錯誤風險，改造過程中風險等級低;缺點是機組可利用時間減少，等效可用系數(shù)降低，且電網失去對廠站的監(jiān)視，不利于電網的安全穩(wěn)定運行[2]。

方案二：新老計算機監(jiān)控系統(tǒng)搭建數(shù)據通信環(huán)境，逐步割接。

主要內容：（1）通信建立。在老計算機監(jiān)控系統(tǒng)增加（或利舊）兩臺通信服務器，配 IEC104子站規(guī)約，在新計算機監(jiān)控系統(tǒng)的兩臺數(shù)據交換服務器上配置 IEC104主站程序，老計算機監(jiān)控系統(tǒng)通過 IEC104通信把所有上行數(shù)據上送到新計算機監(jiān)控系統(tǒng)。此時，新計算機監(jiān)控系統(tǒng)能監(jiān)視所有 LCU，但不能進行控制，老計算機監(jiān)控系統(tǒng)能監(jiān)控所有 LCU 。為保障數(shù)據的安全可靠，其網絡采用雙網配置。具體結構圖如圖2 所示。

（2）調度業(yè)務割接。與中調數(shù)據割接采用退出一臺老計算機監(jiān)控系統(tǒng)網調通信機，用新計算機監(jiān)控系統(tǒng)網調通信機（點表、IP 、路由等信息一致）替代，將老計算機監(jiān)控系統(tǒng)中調通信機與中調通信的 IEC104進程逐個終止，檢查鏈路在老計算機監(jiān)控系統(tǒng)通信機逐個斷開并在新計算機監(jiān)控系統(tǒng)逐個建鏈，切換到新計算機監(jiān)控系統(tǒng)網調通信機進行測試。測試完畢后，再割接另外一臺老計算機監(jiān)控系統(tǒng)網調調通信機，測試時需同步完成專線、數(shù)據網及備調數(shù)據測試。此時，老計算機監(jiān)控系統(tǒng)中調通信機保持原位置離線運行，若新計算機監(jiān)控系統(tǒng)和中調通信調試異常，可以用老計算機監(jiān)控系統(tǒng)通信機恢復和中調的通信[3]。

（3）LCU 業(yè)務割接。將新計算機監(jiān)控系統(tǒng)中的一臺主機獨立組網成離線調試環(huán)境，逐個將 LCU 脫離老計算機監(jiān)控系統(tǒng)，與獨立出來的新計算機監(jiān)控系統(tǒng)主機離線核對測點后，將 LCU 接入新計算機監(jiān)控系統(tǒng)，完成在線試驗。此時，新計算機監(jiān)控系統(tǒng)能監(jiān)視所有 LCU，但只能控制已調試好的 LCU，老計算機監(jiān)控系統(tǒng)只能監(jiān)控未調試的 LCU 。

根據上述兩個方案，按照調度要求，業(yè)務割接不發(fā)生數(shù)據中斷，方案二滿足。該廠采用方案二開展后續(xù)調試工作。

3? 實踐步驟

3.1? 網絡通信環(huán)境搭建

（1）在老計算機監(jiān)控系統(tǒng)配置兩臺臨時通信服務器與新計算機監(jiān)控系統(tǒng)通信，配置 IEC104子站規(guī)約，新計算機監(jiān)控系統(tǒng)配置兩臺臨時通信服務器，配置 IEC104主站程序，使用兩臺臨時交換機，建立新、老計算機監(jiān)控系統(tǒng)的通信網絡，老計算機監(jiān)控系統(tǒng)通過 IEC104子站規(guī)約把所有數(shù)據上送到新計算機監(jiān)控系統(tǒng)。

（2）新、老計算機監(jiān)控系統(tǒng)背靠背通信測試：老計算機監(jiān)控系統(tǒng)的兩臺通信服務器與新計算機監(jiān)控系統(tǒng)的通信服務器獨立組網，背靠背測試測點的順序及測值是否正確，同時在新計算機監(jiān)控系統(tǒng)上將中調通信機配置好，用筆記本電腦模擬調度主站通信，查看老計算機監(jiān)控系統(tǒng)上送至新計算機監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據是否正確，以及新計算機監(jiān)控系統(tǒng)上的調度通信機數(shù)據是否正確。

（3）離線核對完成后，向調度退出全廠 AGC 和 AVC 功能，申請封鎖數(shù)據，將兩臺通信服務器的數(shù)據庫同步到老計算機監(jiān)控系統(tǒng)的備用主機，并重新啟動。重新啟動后，檢查備用主機的后臺進程運行正常，將所有 LCU 切至“現(xiàn)地”控制，進行主從切換，穩(wěn)定運行后（10分鐘），完成另外一臺主機數(shù)據庫同步，并重新啟動，再次切換主從，查看各節(jié)點數(shù)據是否正常，正常后（10分鐘），同步老計算機監(jiān)控系統(tǒng)的其他節(jié)點。老計算機監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定運行后，將所有 LCU 切換至遠方控制，并向調度核對數(shù)據后申請解封數(shù)據。分別在新計算機監(jiān)控系統(tǒng)操作員站畫面和測點索引中，核查所有數(shù)據是否一致，以及新計算機監(jiān)控系統(tǒng)中調通信機數(shù)據測值是否一致。使用調試筆記本電腦模擬中調主站，接收并核對新計算機監(jiān)控系統(tǒng)上送的數(shù)據是否正確（將當前狀態(tài)與接收到報文進行核對）。

3.2? 調度業(yè)務割接

（1）向調度申請退出全廠 AGC 和 AVC，調度側安排人員進行數(shù)據核對配合工作。申請與調度通信業(yè)務割接，需要調度側做好數(shù)據封鎖安全措施并獲得批準。對兩臺新調度通信機進行配置，其 IP 地址和點表與老調度通信機保持一致。檢查兩臺新調度通信機數(shù)據庫及畫面顯示的數(shù)據刷新是否正常，IEC104進程運行是否正常。

（2）檢查確認新調度通信機2 的 IP 地址、機器名及路由信息與老調度通信機2 一致，IEC104子站進程啟動正常，相應端口正常打開，數(shù)據庫與畫面數(shù)據刷新正常。終止老調度通信機2 上的通信進程，核查鏈路已全部切換至老調度通信機1 上，且運行正常，拔出與調度通信機2 上與調度連接的以太網線，與調度側核對數(shù)據刷新是否正常，老調度通信機2 完成離線操作。

（3）新調度通信機2 到通信機房設備為新放置網線，在通信機房與調度通信的設備上，確認老調度通信機2 的網線已拔出，將新調度通信機2 與調度通信網線接上。使用 ping 命令檢查與調度通道是否正常，鏈路連接建立是否正常，此時鏈路為未激活狀態(tài)。將老計算機監(jiān)控系統(tǒng)調度通信機1 的通信進程終止，此時調度主站自動與新調度通信機2 鏈路激活，與調度核對上行數(shù)據，確認信號正常后，方可進行下條鏈路切換。新調度通信機2 上送數(shù)據正常后，將老調度通信機1 離線，新調度通信機1 接入方法同上，將新調度通信機2 進程終止，調度主站自動與新調度通信機1 建立鏈路并激活，再次與調度核對上行數(shù)據。核對完成后，完成調度通信業(yè)務的割接。確認老調度通信機 IEC104進程均已終止、確認老調度通信機本體與調度連接網線均已拔出、確認通信機房老調度通信機與調度通信網線均已拔出，并做好禁止使用標識。

3.3? LCU 業(yè)務割接（以一臺 LCU 為例）

（1）檢查 LCU 所有控制命令已復歸，無指令開出后，將 LCU 本地柜內“調試按鈕按下、控制把手切至“現(xiàn)地”位置，拔出順控使能繼電器及開出模塊插線排并做好記錄，將被控設備控制把手切至“現(xiàn)地”。將 LCU 網絡從老計算機監(jiān)控系統(tǒng)離線，與新計算機監(jiān)控系統(tǒng)中的一臺主機（使用同型號測試服務器模擬主機）獨立組網，搭建離線調試環(huán)境。在離線主機上完成核對 LCU 測點核對，測點包括所有開入、開出、模擬量信號等。

（2）將 LCU 控制把手切至“遠方位置，彈出 LCU 本地柜內“調試”按鈕，測試和檢查以下流程接口的正確性，由于 PLC 程序沒有修改，因此對于靜態(tài)試驗，確保上位機令可以被 LCU 正確接收即可。在離線測試完成的新計算機監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據庫上修改（將新計算機監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據庫 LCU 測點驅動由IEC104驅動更換為下位機驅動）與老計算機監(jiān)控系統(tǒng)通信的 IEC104點表（刪除 IEC104點表 LCU 部分），并將 LCU 恢復順控使能繼電器及開出模塊插線排。

（3）將修改后的數(shù)據庫拷貝到新計算機監(jiān)控系統(tǒng)未運行業(yè)務的通信機節(jié)點及新系統(tǒng)備用主機，重新啟動新計算機監(jiān)控系統(tǒng)臨時通信機備節(jié)點進程，重啟后檢查節(jié)點狀態(tài)、進程狀態(tài)、數(shù)據刷新、IEC104通信進程、端口狀態(tài)及路由是否正常，正常后，切換新計算機監(jiān)控系統(tǒng)臨時通信機主備，切換后觀察新計算機監(jiān)控系統(tǒng)上各節(jié)點數(shù)據刷新情況，此時除 LCU 數(shù)據不刷新外，其他數(shù)據均應刷新正常。重新啟動新計算機監(jiān)控系統(tǒng)備用主機，而后檢查節(jié)點狀態(tài)、進程狀態(tài)、數(shù)據刷新是否正常，正常后，切換新計算機監(jiān)控系統(tǒng)主機主備，切換后觀察各節(jié)點數(shù)據刷新是否正常。

（4）將 LCU 控制把手切至“現(xiàn)地”，網絡接入新計算機監(jiān)控系統(tǒng)運行，此時所有數(shù)據均應刷新。將數(shù)據庫同步到另外一臺新計算機監(jiān)控系統(tǒng)臨時通信機（此時為備）和新計算機監(jiān)控系統(tǒng)主機（此時為備），重新啟動監(jiān)控系統(tǒng)進程，檢查這兩臺機器的節(jié)點狀態(tài)、進程狀態(tài)、數(shù)據刷新等，沒問題后，先切換新計算機監(jiān)控系統(tǒng)臨時通信機，檢查各節(jié)點數(shù)據是否正常，再切換新計算機監(jiān)控系統(tǒng)主機，檢查各節(jié)點數(shù)據是否正常。同步操作員站數(shù)據庫并重新啟動進程。運行穩(wěn)定后，將 LCU 控制把手切換至“遠方”。由于調度通信機通信點表及測點在數(shù)據庫中的位置并未發(fā)生改變，故調度通信機此時不需要同步數(shù)據庫。

4? 結束語

該廠采用上述通信方式開展了相應的數(shù)據割接，各項割接業(yè)務順利，期間未發(fā)生數(shù)據中斷和其他異常情況。電力計算機監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據中斷將造成嚴重的后果，因此本文提出的電力計算機監(jiān)控系統(tǒng)改造過程中的臨時網絡通信方式，提高了計算機監(jiān)控系統(tǒng)改造中通信的可靠性，為計算機監(jiān)控系統(tǒng)改造提供了相應的借鑒。

參考文獻：

[1 ] 趙永興.小巖頭水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)上位機升級改造[J].機電信息，2020（5 ）：44?45+47.

[2 ] 潘苗苗，黃家志，艾遠高，等.巨型水電站監(jiān)控系統(tǒng)改造過渡期通信研究[J].水電站機電技術，2021，44（10）：65?67+127.

[3 ] 張?zhí)煲?大朝山水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)升級改造[J].云南水力發(fā)電，2021，37（ 7）：252?256.

作者簡介：

夏祥（1986—） ，本科，工程師，研究方向：水電廠生產管理、技術管理。