松江河梯级电站抚松梯级调度中心监控系统改造

徐丽英，朱 姝，项德志，张宝源

（1.中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130021；2.东北电网公司松江电站工程建设局，吉林 抚松 134500）

松江河梯级水电站位于白山库区以上头道松花江两条主要支流漫江、松江河上，梯级电站由小山（装机 2×80 MW）、双沟（装机 2×140 MW）、石龙（装机2×35 MW）3个电站组成。松江河梯级电站地理位置集中，距抚松县中心仅10 km半径的距离，根据水利水电规划设计总院的批复，在抚松县设置梯级调度中心。双沟、石龙两座电站为在建电站，小山电站于1997年 12月份2台机组相继并网发电，抚松梯级调度中心于1998年底投入使用，实现由抚松梯调遥控小山电站运行。

1 抚松梯级调度计算机监控系统的建设现状

1.1 系统现状

由于设在抚松的松江河梯级调度计算机监控系统投入运行较早，梯级调度中心主机设备仅配有：计算机主机4台，其中3台操作系统为Windows NT4.0 Workstation+SP6，监控平台软件为Fix6.15中文版；1台操作系统为Windows NT4.0 Workstation+SP6，监控平台软件为Intouch5.6。

梯级调度中心网络设备仅配有：1台10 M带宽3Com网络自适应集线器，1条微波通道，1台路由器（Cisco2501），通过该微波通道与小山电站端路由器对接，实现与小山电站10 M带宽网络连接。无数据网接口。

1.2 系统存在的问题

1）现有计算机监控系统设备已运行十多年，监控系统硬件设备已属淘汰产品，应用软件不能满足监控功能要求。

2）UPS电源设备已经老化，且电源容量不能满足梯级调度计算机监控系统安全运行要求。

3）没有数据网络接口设备，不能满足电力系统数据网络接口需要。

4）没有梯级调度计算机安全防护系统，应当按照国家电网公司网调 （2006）1167号文件要求，配置防护隔离设备。

5）梯级调度GPS同步时钟系统需按一个调度中心、小山、双沟和石龙3个电站 重新配置，解决计算机监控系统时钟同步问题。

2 监控系统改造方案

2.1 系统结构

1）监控系统的配置采用开放式、全分布计算机监控系统。各现地控制单元之间采用100 Mbp双冗余光纤以太网，提高了整个系统的可靠性。

2）计算机监控系统的结构采用模块化、分布式结构，安装维护简单，不会因任何一个器件发生故障而引起系统瘫痪或误操作。

3）梯调中心设域控制器和额外域控制器，其它计算机配置为成员服务器或工作站，构成Client/Server结构的计算机系统配置。

2.2 系统硬件配置

1）域控制器一台，热备用工作方式运行，主计算机设备故障时，配置为备用角色的计算机设备接替工作，自动完成无扰动切换。

2）操作员工作站3台，并行工作方式运行，某一台计算机设备故障时，不影响其它计算机设备正常运行，并自动完成部分运行功能切换。

3）独立运行工作站：设备包括工业数据库服务器；工程师/培训工作站；语音报警工作站；数据库前端工作站；中文打印机各1个。

4）独立系统/嵌入组件包括同步时钟系统；安全隔离系统各1个。

2.3 系统网络设备

1）冗余配置、负荷平衡方式运行的两组网络交换机设备，正常情况下，主网、备网负载平衡运行，主网（备网）故障时，所有负荷转移到备网（主网）运行，故障排除后，恢复负载平衡运行，运行方式无扰动切换。

2）远传交换机，调度数据由通讯管理机通过远传交换机传输至调度数据网，实现上行遥信、遥测和下行遥调数据的传输。

3）单模光缆、多模光缆、超五类双绞线等传输介质。

2.4 调度数据传输设备

根据最终实现网调中心通过松江河梯级调度中心对小山、双沟、石龙电站进行电力调度的需要，在梯调中心设立调度数据传输系统，主、备通道均采用104协议的调度数据直连传输系统。调度数据传输系统由2台通讯管理机、1台远传交换机和1个路由器组成。

2.5 数据备份系统

小山、双沟、石龙3个电站的测点数据、监控数据及梯调中心的监控数据均保存在设置于梯调中心的InSQL工业数据库中。该数据库服务器配置为HP ProLiant DL380 G5，硬盘为RAID5冗余配置，当位于磁盘阵列的硬盘发生故障时，可在线更换，具有很高的安全性。为充分保证历史数据的安全性，配置一套独立的数据备份系统，一方面为系统提供域备份服务，另一方面提供数据备份功能。

2.6 防护隔离设备

根据二次系统计算机安全防护的要求，监控系统与调度自动化系统、生产自动化系统进行数据交换时，需要配置分区交换机、横向隔离传输、纵向加密认证装置、信息传输服务器、IDS系统。

梯调中心需要购置的安全防护设备有：纵向加密认证装置、分区交换机、IDS系统 各1套。

2.7 同步时钟设备

为形成监控系统统一时钟，在梯调中心内设置1台一级主时钟和扩展时钟，主时钟通过B码端口为扩展时钟提供时钟信号，扩展时钟为双网冗余的梯调中心主机、梯调中心临近系统提供NTP时钟信号；主时钟通过PTP端口和授时独立网络为3个电站内的二级主时钟授时，以实现一个梯调中心、3个电站内的时钟统一。梯调中心内一级主时钟设计为可接收PTP信号，以实现未来接受网调时钟统一信号，与网调中心保持时钟同步；扩展时钟可接收GPS和北斗星定位系统卫星时钟信号，在上级时钟同步信号中断时，提供本地时钟信号，实现本地一个梯调中心、3个电站的时钟同步。

3 系统软件配置

3.1 操作系统

ArchestrA体系结构的显著特征，不仅保持Client/Server结构的数据访问机制，还增加了Peer To Peer结构的系统机制。为用户提供通过以可靠的、分布式的点到点通信为基础的ArchestrA体系结构开发集中化的应用或高度分布的点到点应用的能力。松江河梯级电站计算机监控系统按照统一的IP地址空间结构为一个梯调中心、3个电站的所有计算机主机分配IP地址。作为IAS系统支持平台，梯调中心计算机监控系统操作系统采用MicroSoft Windows Server 2003和Windows XP+SP2。

通过上述配置，计算机监控系统形成Client/Server式系统结构，并在部分应用中形成B/S式系统结构。

域控制器中包含活动目录数据库的可写副本，参与活动目录复制并控制对网络资源的访问。系统管理员能够管理用户帐户、网络访问权限、共享资源、站点拓扑以及来自目录林内任意域控制器的其他目录对象。

3.2 实时监控环境系统

监控系统建立实时监控环境系统，包括Wonderware ISA系统，包括系统结构支持软件Platform、IDE、GR，可视节点软件IntouchView等环境软件；Wonderware InSQL系统，包括工业数据库软件InSQL，Microsoft Office，数据库前端软件ActiveFactory。

3.3 监控应用开发环境系统

高级语言环境 Visual Studio.net，Visual Studio 6.0，专用语言环境 PowerBuilder10.0，MS Office2003，BM85模块辅助开发支持工具。

3.4 实时监控应用程序

提供用于梯调中心、小山电站、双沟电站、石龙电站正确和有效运行的所有应用软件。包括：实时监控环境系统下运行的应用程序；高级语言环境、专用语言环境下开发的应用程序；报表、报告编写工具；现地监控应用程序；其他应用程序和接口程序。

4 梯调中心监控系统功能

计算机监控系统可迅速、准确、有效地完成对小山、双沟、石龙电站被控对象的综合监控任务，包括：数据采集和处理，安全监视和报警，实时控制和调节，运行计算与数据交换， 历史数据记录、存储、检索和管理，事故处理指导和恢复操作指，接收和执行调度指令，其它对整个系统进行有效监控的功能。

电站受东北网调调度。东北网调EMS通过光纤接入松江河梯级调度中心计算机监控系统通讯管理机，并向小山电站、双沟电站、石龙电站计算机监控系统下发控制调节命令，由小山电站、双沟电站、石龙电站的计算机监控系统根据远方控制方式进行二次分配后送至3站计算机监控系统现地控制单元，实现对机组的远方控制。

5 梯调中心通讯系统配置

通信系统连接电站主控级计算机主机和现地控制级各现地控制单元PLC，采用双光纤以太网冗余结构。梯调中心、小山电站、双沟电站、石龙电站间主干网通信速率1000 M，站内通讯速率为100／1000 M自适应网络，接口符合IEEE802.3标准，通信协议采用TCP／IP标准协议。

主站系统网络采用华为-3COM的QUIDWAY 7500系列100／1000M双速自适应交换机，该机主板通频带宽度640G，满足系统实时性要求。

系统的网络管理驱动程序采用数据流量动态平衡控制管理，保证所有的数据流流量在冗余的双网之间动态平衡，可以有效地降低网络通讯的负荷率，提高网络通信的可靠性。