陆水电厂计算机监控系统改造设计

余春明，杨流学，陈康龙

（陆水枢纽工程局，湖北 赤壁 437302）

1 概 述

陆水电厂计算机监控系统采用长江勘测规划设计研究院研究开发的PSC－2100H开放分布式电站计算机监控系统。该系统分为主控级和现地控制单元两层。主控级设置有2套操作员工作站、1套工程师工作站、1套厂长监视工作站、1套远程通信服务器和1套系统同步时钟。现地控制单元设置有机组现地控制单元1（2、3、4和5）LCU、全厂公共设备现地控制单元6LCU及开关站现地控制单元7LCU。主控级计算机采用SUN公司的操作员工作站，CUP为SRARC系列，操作系统为SPARC Solaris UNIX。计算机监控系统结构图如图1所示。

图1 陆水电厂计算机监控系统结构图

2 改造的必要性

由于电厂现有监控系统备件、系统扩充以及网络安全防护存在一定的问题，因此，迫切需要对现有监控系统进行改造。

2.1 主控级工作站的安全性问题

监控系统主控级工作站为1999年购置，2000年投入运行，从主控级投运至今运行情况来看，设备一直运行稳定、可靠。但由于SUN公司2009年被ORACLE公司收购，SPARC系列工作站已全面停产，仅保留SPARC服务器系列架构，现市场上已无相应的硬件更换，一旦硬件出现问题，工作站将瘫痪，直接影响设备安全稳定运行。

2.2 新增的10kV和35kV系统无法接入监控系统

电厂从1997年开始对10kV和35kV系统进行了扩充，由于原监控系统预留量和接口方式限制，目前该部分未接入现有监控系统，造成监控盲区，形成安全隐患，并相应增加了运行人员的劳动强度。

2.3 电厂监控系统和生产管理系统需安全隔离

陆水电厂生产管理系统（MIS）通过一台双网卡的数据服务器与监控系统通信，在硬件及软件上均未做隔离，存在较大的安全隐患。为保证监控系统的安全运行并达到电力系统相关安全要求，需对监控系统和生产管理系统进行隔离。

3 监控系统改造设计

3.1 主控级工作站改造

基于SUN公司已不再生产SPARC系列工作站的实际情况，本次监控系统主控级计算机将更换为Inter x86平台的计算机。考虑到现在计算机硬件的快速发展，普通商用PC机已经能完全满足监控系统所需的稳定性及可靠性，因此陆水计算机监控系统主控级计算机将采用市面上性能较好的商用PC机。在操作系统平台选择上，采用SUN公司的Solaris x86。原因之一是Solaris操作系统稳定、可靠、功能强大。原因之二是原监控系统软件移值的方便性。原因之三是长江勘测规划设计研究院机电研究所已经成功的将PSC2100移植到Solaris x86操作系统的PC机平台上。

3.2 10kV及35kV设备信息接入监控系统

3.2.1 10kV设备信息接入

图2 10kV系统主接线图

陆水电厂10kV系统共计有7台高压开关，两台电压互感器。10kV系统主接线图如图2所示。

10kV高压开关保护测控装置、电压互感器保护测控装置使用的是南京深科博业公司生产的通用型保护测控装置DMP301P及电压互感器保护测控装置DMR381P。

DMP301P、DMR381P集保护、测量、监视、控制、人机接口、通信等多种功能于一体。该产品采用RS485、RS232、CAN、EtherNet（TCPIP）等通信方式与DCS系统或上一级调度自动化系统连接。MODBUS是应用层协议，可基于上述通信媒介进行系统互联。MODBUS采用直接内存访问的模式，其基本协议定义了内存访问的具体细节，各应用程序或系统互连时只须提供内存地址表即可。

陆水电厂4台机组现地控制单元前置工控机使用的是弘格公司生产的7188E8嵌入式以太网控制器，该产品组网简单，投资小，开发容易，且在长期的使用中，表现出工作可靠，维护量小的特点。基于上述理由，并为减小备品备件的压力，故将7188E8嵌入式以太网控制器做为10kV设备的前置工控机。

考虑到DMR－P系列保护测控装置支持CAN总线，为减少网络设备投资，经过比较及实验，将9台DMR－P系列保护测控装置组成CAN总线网络，并经由一台CAN转RS232协议转换器与7188E8通信，最后通过光纤将7188E8在保护室接入监控网络。10kV网络结构图如图3所示。

3.2.2 35kV设备信息接入

35kV中的31、32、33、36开关因7LCU容量问题，除开关位置和分合操作信号外，模似量及报警信号均未送至监控系统。

35kV开关保护测控装置类型众多。31DL、32DL、34DL使用的是珠海万力达公司的 MLPR－610线路保护测控装置，36DL、6B使用的是南京深科博业公司生产的变压器后备保护测控装置DMR391P和变压器差动保护装置DMR392P，33DL使用的是武汉国测公司生产的数字线路保护测控装置GCL110。

图3 10kV网络结构图

除33DL线路保护测控装置GCL110外，其余均支持RS485总线组网，故考虑将33DL模似量、开关量接入LCU7上，其余6B、31、32、34、36组成 RS485总线网络，然后通过一台嵌入式以太网控制器7188E8接入监控网络。网络结构如图4所示。

图4 35kV网络结构图

3.3 监控系统与生产管理系统隔离

陆水电厂生产管理系统MIS通过一台双网卡的数据服务器从监控系统获取数据。较低安全等级的MIS系统导致监控系统的安全性大大降低。解决的方案一是MIS系统与监控系统中间通过物理隔离设备进行联接，但物理隔离设备价格昂贵。解决的方案二是MIS系统数据服务器通过串口与监控系统的实时／历史数据服务器交换信息。考虑到第二种方案投入较少，且串口通信程序决定了串口通信的单向性，监控系统无法向MIS系统发送除程序请求以外的数据，安全性较高，故本次改造采用第二种方案。

3.4 监控系统软件功能改造

（1）根据运行人员反馈，在进行开关分合操作时监控系统响应时间过长，在本次更新改造中对整个监控系统数据采样时间进行测试，使之达到如下要求：①状态和报警点采周期：≤1s；②模拟量采集周期：电量≤2s，非电量1～5s；③SOE点分辨率：≤10ms。

（2）增强历史数据处理能力。①自动统计机组工况转换次数及运行、备用、检修时间累计；②被控设备操作动作次数累计及事故动作次数累计；③对实时数据进行统计分析和计算处理，形成历史数据库记录，并提供历史数据检索、查询、打印等功能。

（3）增加操作语音提示功能。为保证在监控系统上对设备对象操作的正确性，本次监控系统改造将增加操作语音提示功能，主要是为了避免和防止运行人员在操作过程中出现误操作。

（4）增加一台显示器，实现双屏显示。双屏显示技术的实施有助于运行人员不用切换屏幕即可了解更多的设备信息，其中一屏显示主接线图，一屏显示热工仪表等其它信息。

4 结束语

通过以上设计和改造，有效地解决了电厂计算机监控系统硬件设备备件困难、系统容量不够以及网络安全防护低等问题，同时增加了部分功能，对监控系统进行了全面升级，消除了安全隐患，使电厂的安全生产水平得到了较大的提高。

［1］赖寿宏.微型计算机控制技术［M］.北京：机械工业出版社，2004.

［2］潘新民，王燕芳.微型计算机控制技术实用教程［M］.北京：电子工业出版社，2003.

［3］张 建.计算机测控系统设计与应用［M］.北京：机械工业出版社，2004.

［4］王常力，廖道文.集散型控制系统的设计与应用［M］.北京：清华大学出版社，1993.