基于電力計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造的臨時(shí)通信方式研究

摘要：隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制技術(shù)的不斷發(fā)展計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在電力生產(chǎn)過程中已成為不可或缺的遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制操作設(shè)備的手段。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展以及計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的不斷深化如何保證計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的安全性、集約型和可靠性成為運(yùn)行年以上的系統(tǒng)更新?lián)Q代的重要考量和實(shí)際工作。文章介紹了基于電力計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造的臨時(shí)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(wù)開展和數(shù)據(jù)傳輸情況下確保電力生產(chǎn)安全穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng);臨時(shí)通信方式;調(diào)度數(shù)據(jù);無縫銜接

中圖法分類號(hào)：TV736文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)一般包含上位機(jī)系統(tǒng)和下位機(jī)系統(tǒng)。下位機(jī)系統(tǒng)負(fù)責(zé)收集現(xiàn)場設(shè)備信息，并對信息進(jìn)行處理，以及接收上位機(jī)系統(tǒng)下發(fā)的控制指令實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的順序控制。上位機(jī)系統(tǒng)主要是收集下位機(jī)系統(tǒng)提供的上行數(shù)據(jù)，依托高級(jí)應(yīng)用，如自動(dòng)發(fā)電控制、自動(dòng)電壓控制等，將相關(guān)信息發(fā)送至調(diào)度，并接收調(diào)度下發(fā)的控制指令;操作人員在上位機(jī)系統(tǒng)的人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)視和控制[1]。

某廠開展電力計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造，改造目標(biāo)為新建一套計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其在離線環(huán)境下各項(xiàng)測試工作全部結(jié)束，急需考慮新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)如何接入相應(yīng)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的下位機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)與調(diào)度的通信。在業(yè)務(wù)割接過程中，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)不發(fā)生數(shù)據(jù)中斷，是調(diào)度對割接工作的基本要求。新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與老計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的無縫過渡，成為重要課題。

1? 老計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

某廠老計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用星形接線，冗余配置。主要配置網(wǎng)絡(luò)如圖1 所示。

從圖1 可以看出，主機(jī)1 和主機(jī)2、調(diào)度1 和調(diào)度2為冗余主機(jī)。調(diào)度指令數(shù)據(jù)路線為：調(diào)度服務(wù)器→主機(jī)服務(wù)器→LCU 執(zhí)行。調(diào)度采集數(shù)據(jù)路線為：LCU 采集數(shù)據(jù)→主機(jī)服務(wù)器→調(diào)度服務(wù)器。

2? 通信方案選擇

方案一：該廠停運(yùn)所有設(shè)備進(jìn)行業(yè)務(wù)割接。

主要內(nèi)容：將該廠脫離電網(wǎng)，先將“現(xiàn)地”LCU 割接至新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，在檢查并調(diào)試數(shù)據(jù)全部合格后，再開展與調(diào)度的數(shù)據(jù)核對工作。該方案的主要優(yōu)點(diǎn)是無數(shù)據(jù)錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)，改造過程中風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)低;缺點(diǎn)是機(jī)組可利用時(shí)間減少，等效可用系數(shù)降低，且電網(wǎng)失去對廠站的監(jiān)視，不利于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行[2]。

方案二：新老計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)搭建數(shù)據(jù)通信環(huán)境，逐步割接。

主要內(nèi)容：（1）通信建立。在老計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)增加（或利舊）兩臺(tái)通信服務(wù)器，配 IEC104子站規(guī)約，在新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的兩臺(tái)數(shù)據(jù)交換服務(wù)器上配置 IEC104主站程序，老計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過 IEC104通信把所有上行數(shù)據(jù)上送到新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。此時(shí)，新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能監(jiān)視所有 LCU，但不能進(jìn)行控制，老計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能監(jiān)控所有 LCU 。為保障數(shù)據(jù)的安全可靠，其網(wǎng)絡(luò)采用雙網(wǎng)配置。具體結(jié)構(gòu)圖如圖2 所示。

（2）調(diào)度業(yè)務(wù)割接。與中調(diào)數(shù)據(jù)割接采用退出一臺(tái)老計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)調(diào)通信機(jī)，用新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)調(diào)通信機(jī)（點(diǎn)表、IP 、路由等信息一致）替代，將老計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中調(diào)通信機(jī)與中調(diào)通信的 IEC104進(jìn)程逐個(gè)終止，檢查鏈路在老計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通信機(jī)逐個(gè)斷開并在新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)逐個(gè)建鏈，切換到新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)調(diào)通信機(jī)進(jìn)行測試。測試完畢后，再割接另外一臺(tái)老計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)調(diào)調(diào)通信機(jī)，測試時(shí)需同步完成專線、數(shù)據(jù)網(wǎng)及備調(diào)數(shù)據(jù)測試。此時(shí)，老計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中調(diào)通信機(jī)保持原位置離線運(yùn)行，若新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和中調(diào)通信調(diào)試異常，可以用老計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通信機(jī)恢復(fù)和中調(diào)的通信[3]。

（3）LCU 業(yè)務(wù)割接。將新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的一臺(tái)主機(jī)獨(dú)立組網(wǎng)成離線調(diào)試環(huán)境，逐個(gè)將 LCU 脫離老計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，與獨(dú)立出來的新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)離線核對測點(diǎn)后，將 LCU 接入新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，完成在線試驗(yàn)。此時(shí)，新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能監(jiān)視所有 LCU，但只能控制已調(diào)試好的 LCU，老計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)只能監(jiān)控未調(diào)試的 LCU 。

根據(jù)上述兩個(gè)方案，按照調(diào)度要求，業(yè)務(wù)割接不發(fā)生數(shù)據(jù)中斷，方案二滿足。該廠采用方案二開展后續(xù)調(diào)試工作。

3? 實(shí)踐步驟

3.1? 網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境搭建

（1）在老計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)配置兩臺(tái)臨時(shí)通信服務(wù)器與新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通信，配置 IEC104子站規(guī)約，新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)配置兩臺(tái)臨時(shí)通信服務(wù)器，配置 IEC104主站程序，使用兩臺(tái)臨時(shí)交換機(jī)，建立新、老計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)，老計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過 IEC104子站規(guī)約把所有數(shù)據(jù)上送到新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。

（2）新、老計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)背靠背通信測試：老計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的兩臺(tái)通信服務(wù)器與新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的通信服務(wù)器獨(dú)立組網(wǎng)，背靠背測試測點(diǎn)的順序及測值是否正確，同時(shí)在新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上將中調(diào)通信機(jī)配置好，用筆記本電腦模擬調(diào)度主站通信，查看老計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上送至新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)是否正確，以及新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上的調(diào)度通信機(jī)數(shù)據(jù)是否正確。

（3）離線核對完成后，向調(diào)度退出全廠 AGC 和 AVC 功能，申請封鎖數(shù)據(jù)，將兩臺(tái)通信服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫同步到老計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的備用主機(jī)，并重新啟動(dòng)。重新啟動(dòng)后，檢查備用主機(jī)的后臺(tái)進(jìn)程運(yùn)行正常，將所有 LCU 切至“現(xiàn)地”控制，進(jìn)行主從切換，穩(wěn)定運(yùn)行后（10分鐘），完成另外一臺(tái)主機(jī)數(shù)據(jù)庫同步，并重新啟動(dòng)，再次切換主從，查看各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)是否正常，正常后（10分鐘），同步老計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的其他節(jié)點(diǎn)。老計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后，將所有 LCU 切換至遠(yuǎn)方控制，并向調(diào)度核對數(shù)據(jù)后申請解封數(shù)據(jù)。分別在新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)操作員站畫面和測點(diǎn)索引中，核查所有數(shù)據(jù)是否一致，以及新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中調(diào)通信機(jī)數(shù)據(jù)測值是否一致。使用調(diào)試筆記本電腦模擬中調(diào)主站，接收并核對新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上送的數(shù)據(jù)是否正確（將當(dāng)前狀態(tài)與接收到報(bào)文進(jìn)行核對）。

3.2? 調(diào)度業(yè)務(wù)割接

（1）向調(diào)度申請退出全廠 AGC 和 AVC，調(diào)度側(cè)安排人員進(jìn)行數(shù)據(jù)核對配合工作。申請與調(diào)度通信業(yè)務(wù)割接，需要調(diào)度側(cè)做好數(shù)據(jù)封鎖安全措施并獲得批準(zhǔn)。對兩臺(tái)新調(diào)度通信機(jī)進(jìn)行配置，其 IP 地址和點(diǎn)表與老調(diào)度通信機(jī)保持一致。檢查兩臺(tái)新調(diào)度通信機(jī)數(shù)據(jù)庫及畫面顯示的數(shù)據(jù)刷新是否正常，IEC104進(jìn)程運(yùn)行是否正常。

（2）檢查確認(rèn)新調(diào)度通信機(jī)2 的 IP 地址、機(jī)器名及路由信息與老調(diào)度通信機(jī)2 一致，IEC104子站進(jìn)程啟動(dòng)正常，相應(yīng)端口正常打開，數(shù)據(jù)庫與畫面數(shù)據(jù)刷新正常。終止老調(diào)度通信機(jī)2 上的通信進(jìn)程，核查鏈路已全部切換至老調(diào)度通信機(jī)1 上，且運(yùn)行正常，拔出與調(diào)度通信機(jī)2 上與調(diào)度連接的以太網(wǎng)線，與調(diào)度側(cè)核對數(shù)據(jù)刷新是否正常，老調(diào)度通信機(jī)2 完成離線操作。

（3）新調(diào)度通信機(jī)2 到通信機(jī)房設(shè)備為新放置網(wǎng)線，在通信機(jī)房與調(diào)度通信的設(shè)備上，確認(rèn)老調(diào)度通信機(jī)2 的網(wǎng)線已拔出，將新調(diào)度通信機(jī)2 與調(diào)度通信網(wǎng)線接上。使用 ping 命令檢查與調(diào)度通道是否正常，鏈路連接建立是否正常，此時(shí)鏈路為未激活狀態(tài)。將老計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)度通信機(jī)1 的通信進(jìn)程終止，此時(shí)調(diào)度主站自動(dòng)與新調(diào)度通信機(jī)2 鏈路激活，與調(diào)度核對上行數(shù)據(jù)，確認(rèn)信號(hào)正常后，方可進(jìn)行下條鏈路切換。新調(diào)度通信機(jī)2 上送數(shù)據(jù)正常后，將老調(diào)度通信機(jī)1 離線，新調(diào)度通信機(jī)1 接入方法同上，將新調(diào)度通信機(jī)2 進(jìn)程終止，調(diào)度主站自動(dòng)與新調(diào)度通信機(jī)1 建立鏈路并激活，再次與調(diào)度核對上行數(shù)據(jù)。核對完成后，完成調(diào)度通信業(yè)務(wù)的割接。確認(rèn)老調(diào)度通信機(jī) IEC104進(jìn)程均已終止、確認(rèn)老調(diào)度通信機(jī)本體與調(diào)度連接網(wǎng)線均已拔出、確認(rèn)通信機(jī)房老調(diào)度通信機(jī)與調(diào)度通信網(wǎng)線均已拔出，并做好禁止使用標(biāo)識(shí)。

3.3? LCU 業(yè)務(wù)割接（以一臺(tái) LCU 為例）

（1）檢查 LCU 所有控制命令已復(fù)歸，無指令開出后，將 LCU 本地柜內(nèi)“調(diào)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(shè)備控制把手切至“現(xiàn)地”。將 LCU 網(wǎng)絡(luò)從老計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)離線，與新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的一臺(tái)主機(jī)（使用同型號(hào)測試服務(wù)器模擬主機(jī)）獨(dú)立組網(wǎng)，搭建離線調(diào)試環(huán)境。在離線主機(jī)上完成核對 LCU 測點(diǎn)核對，測點(diǎn)包括所有開入、開出、模擬量信號(hào)等。

（2）將 LCU 控制把手切至“遠(yuǎn)方位置，彈出 LCU 本地柜內(nèi)“調(diào)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(yàn)，確保上位機(jī)令可以被 LCU 正確接收即可。在離線測試完成的新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫上修改（將新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫 LCU 測點(diǎn)驅(qū)動(dòng)由IEC104驅(qū)動(dòng)更換為下位機(jī)驅(qū)動(dòng)）與老計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通信的 IEC104點(diǎn)表（刪除 IEC104點(diǎn)表 LCU 部分），并將 LCU 恢復(fù)順控使能繼電器及開出模塊插線排。

（3）將修改后的數(shù)據(jù)庫拷貝到新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)未運(yùn)行業(yè)務(wù)的通信機(jī)節(jié)點(diǎn)及新系統(tǒng)備用主機(jī)，重新啟動(dòng)新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)臨時(shí)通信機(jī)備節(jié)點(diǎn)進(jìn)程，重啟后檢查節(jié)點(diǎn)狀態(tài)、進(jìn)程狀態(tài)、數(shù)據(jù)刷新、IEC104通信進(jìn)程、端口狀態(tài)及路由是否正常，正常后，切換新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)臨時(shí)通信機(jī)主備，切換后觀察新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)刷新情況，此時(shí)除 LCU 數(shù)據(jù)不刷新外，其他數(shù)據(jù)均應(yīng)刷新正常。重新啟動(dòng)新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)備用主機(jī)，而后檢查節(jié)點(diǎn)狀態(tài)、進(jìn)程狀態(tài)、數(shù)據(jù)刷新是否正常，正常后，切換新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)主備，切換后觀察各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)刷新是否正常。

（4）將 LCU 控制把手切至“現(xiàn)地”，網(wǎng)絡(luò)接入新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行，此時(shí)所有數(shù)據(jù)均應(yīng)刷新。將數(shù)據(jù)庫同步到另外一臺(tái)新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)臨時(shí)通信機(jī)（此時(shí)為備）和新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)（此時(shí)為備），重新啟動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)程，檢查這兩臺(tái)機(jī)器的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)、進(jìn)程狀態(tài)、數(shù)據(jù)刷新等，沒問題后，先切換新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)臨時(shí)通信機(jī)，檢查各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)是否正常，再切換新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)，檢查各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)是否正常。同步操作員站數(shù)據(jù)庫并重新啟動(dòng)進(jìn)程。運(yùn)行穩(wěn)定后，將 LCU 控制把手切換至“遠(yuǎn)方”。由于調(diào)度通信機(jī)通信點(diǎn)表及測點(diǎn)在數(shù)據(jù)庫中的位置并未發(fā)生改變，故調(diào)度通信機(jī)此時(shí)不需要同步數(shù)據(jù)庫。

4? 結(jié)束語

該廠采用上述通信方式開展了相應(yīng)的數(shù)據(jù)割接，各項(xiàng)割接業(yè)務(wù)順利，期間未發(fā)生數(shù)據(jù)中斷和其他異常情況。電力計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)中斷將造成嚴(yán)重的后果，因此本文提出的電力計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造過程中的臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)通信方式，提高了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造中通信的可靠性，為計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造提供了相應(yīng)的借鑒。

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作者簡介：

夏祥（1986—） ，本科，工程師，研究方向：水電廠生產(chǎn)管理、技術(shù)管理。