宜兴抽水蓄能电站远动通信系统改造技术实现

喻洋洋，单鹏珠，周嘉元，杨 斌

（1.南瑞集团公司（国网电力科学研究院），江苏 南京211106；2.华东宜兴抽水蓄能有限公司，江苏 宜兴214200）

0 引言

随着我国电力系统的快速发展，可进行调峰调频，有利于电网安全稳定运行的大型抽水蓄能电站也发挥着越来越重要的作用。我国在20世纪80、90年代建设的大型抽水蓄能电站计算机监控系统基本采用ABB、阿尔斯通和西门子等国外进口监控产品，这些产品在长期运行过程中逐渐暴露出功能扩展困难，售后服务响应慢，备品备件价格昂贵、外方技术保密等种种弊端。随着响水涧、蒲石河等大型抽水蓄能电站监控系统国产化投入商业运行，我国具备自主知识产权的国产化大型抽蓄监控系统日臻成熟。因此，国产监控系统与国外监控系统的信息交互是对外方监控系统进行功能扩展或升级改造的关键技术问题[1]。

宜兴抽水蓄能电站总装机容量为100万kW，安装了4台25万kW的可逆式水泵水轮机组。宜兴抽水蓄能电站计算机监控系统采用ABB公司的800xA系统，现地控制单元采用AC800M控制器及S800系列I/O模件，人机接口则采用基于Windows平台的Power Generation Portal（PGP）软件。宜兴抽水蓄能电站与江苏省调EMS系统的一平面104远动通信功能由ABB外包第三方公司实现，江苏省调智能电网调度系统D5000需要电站增加新的远动二平面104通信，由于ABB外包第三方公司已注销，因此原通道不能增加新的远动通信链路，也就无法实现与D5000系统的远动通信。本文以南瑞集团公司NC2000计算机监控系统软件为开发平台，开发出与ABB公司800xA系统进行数据交互的NARI OPC客户端软件，并采用IEC104实现与省调D5000系统的二平面远动通信。

1 南瑞NC2000监控平台与ABB OPC技术简介

1.1 南瑞NC2000监控平台

南京南瑞集团公司NC2000计算机监控系统软件采用多层分布式对象架构，全面支持异构平台，具有高效安全可靠的监控内核、功能强大的组态工具、实用方便的应用界面及多种标准的接口[2]。

（1）NC2000监控软件可运行的操作系统包括IBM Unix、HP Unix、SUN Unix、REDHAT Linux、微软Windows等多种平台，充分满足用户对异构平台的数据共享需求。

（2）NC2000监控软件内核运用快速高效的C语言代码编程，确保应用软件的实时动态响应特性。

（3）NC2000提供面向对象、功能强大的组态工具，用户可在不同操作系统上灵活的完成数据库、画面、报表和流程等的组态工作。

1.2 ABB OPC技术

OPC（OLE For Process Control）是基于Windows平台的现场过程控制技术，OPC将各个硬件设备驱动程序和通信程序封装成独立的OPC服务器，OPC客户端无需关心硬件的性能特点，可以直接通过标准的OPC接口访问OPC服务器，从而使不同厂商的控制系统与用户的应用程序之间接口标准化[3]。

OPC技术是通过OPC服务器和OPC客户端实现的，OPC服务器完成现场设备实时生产数据的采集，OPC客户端与OPC服务器建立网络链接，并通过OPC标准协议对OPC服务器中的生产数据进行读取。

ABB OPC技术可通过CSLib协议从ABB AC 800M控制器读取实时生产数据和报警信息，其提供的数据信息符合OPC DA（Data Access）2.0及AE（Alarm & Event）1.02 规范。

2 NARI OPC客户端实现

NARI OPC客户端采用微软公司Visual C++语言编写，其操作系统平台为Windows Server 2008。NARI OPC客户端用于实现与ABB 800xA系统的数据通信，获取现场实时生产数据，并将监控系统的控制调节指令进行转发[4]。

NARI OPC客户端应用程序的主要编程实现如下所述。图1为NARI OPC客户端实现框图。

图1 NARI OPC客户端实现框图

（1）COM库的初始化，注册OPC组和OPC项。

HRESULT hndr;

hndr=CoInitializeEX（NULL，COINIT_MULTITHREADED）;

hndr返回值有S_OK和S_FALSE，分别为初始化成功或初始化失败。

OpcServerName = ABB.AC800MC_OpcDaServer.3;

ABB.AC800MC_OpcDaServer.3 为 ABB OPC 服务器的标识名。

hndr=CLSIDFromProgID（L“OpcServerName”，&CLSID ABBOpcSver）;

通过函数查询OPC服务器的唯一CLSID。

（2）ABB OPC服务器创建实例及建立连接。

hndr=CoCreateInstanceEX（CLSID ABBOpcSver，NULL，CLSCTX_REMOTE_SERVER，NULL，IID_IUnknown，（void ＊ ＊）&pKun）;

hndr返回值有S_OK和S_FALSE，分别为实例创建成功和实例创建失败。

pKun为接口指针，指向OPC服务器实例。

（3）ABB OPC添加组，实现对用户具体OPC项的管理。

调用QueryInterface（）函数获取ABB IOPCServer接口指针pABBInst。

HRESULT r1r1=pKun-＞QueryInterface（IID_IOPCServer，（void**）&pABBInst）;

通过AddGroup函数完成对ABB OPC服务器组名、激活状态、刷新速率、死区等的设置。

hndr =pABBInst-＞AddGroup（GroupName，TRUE，1000，1，pTimeBias，pDeadBand，dwLCID，&hServerGroup，&dwRevisedUpdateRate，IID_IOPCItemMgt，&pItemMgt）

（4）ABB OPC添加项，完成对实时数据的处理。

通过AddItem函数完成OPC项的数量、属性、结果信息及错误报警信息的设置。

hndr=pItemMgt-＞AddItem（dwCount，pItemArray，&pResults，&pErrors）。

（5）调用ReadItem（）与WriteItem（）数据同步函数，实现NARI OPC客户程序与ABB OPC服务器的数据交互。

hndr=pIOPCSyncIO-＞Read（OPC_DS_CACHE，ReadNumeber，hServerRead，&pItemValue，&pErrors）;

hndr=pIOPCSyncIO-＞Write（WriteNumeber，hServerWrite，WriteValue，&pErrors）;

（6）最后，对ABB OPC组、项进行移除操作，同时完成对内存和指针的释放。

hndr=pItemMgt-＞RemoveItems（1，pItemArray，&pErrors）;

hndr=pABBInst-＞RemoveGroup（hServerGroup，FALSE）;

pItemMgt-＞Release（）;

pABBInst-＞Release（）;

CoUninitialize（）。

3 OPC客户端与NC2000监控系统数据通信实现

NARI OPC客户端运行于Windows服务器，NARI NC2000监控系统运行于Linux服务器，OPC客户端与NC2000监控系统平台的交互数据分为3类：开关量和模拟量、控制量和调节量以及报警信息。这3类数据采用UDP协议通过Windows服务器和Linux服务器进行数据传输，每类数据的传输过程均经过有效性检验。

两台Windows服务器和两台Linux服务器均为并列运行方式，每台Windows服务器只与一台Linux服务器进行数据交互，两条数据通道保持独立状态。图4为NARI NC2000监控平台与OPC客户端数据流向图。

图4 NARI NC2000监控平台与OPC客户端数据流向图

4 与省调D5000系统通信实现

宜兴抽水蓄能电站ABB 800xA系统布置有2台OPC主机服务器，冗余方式配置[5]，主机服务器与ABB AC800M冗余控制器通过TCP/IP协议进行通信，AC800M控制器通过Modbus Bus光纤与S800 I/O采集单元获取设备的实时生产数据。OPC服务器上安装的MB300 OPC Server软件负责获取MB300网络OPC服务器之间的数据传输。OPC服务器是典型的现场数据源程序，它收集现场设备的生产数据，通过标准的OPC接口传送给OPC客户端使用。

南瑞远动通信系统实现了宜兴抽水蓄能电站ABB监控系统与江苏省调D5000系统的数据中转和交互。远动通信系统配置2台Windows服务器和两台Linux服务器。Windows服务器通过OPC标准接口与ABB MB300网络上的ABB OPC服务器进行数据交互；Linux服务器通过远动IEC870-5-104规约将电站生产信息上传至省调，同时接收省调D5000系统对宜兴电站的遥调指令。

江苏省调D5000系统（智能电网电力调度技术支持系统）采用了面向服务架构（SOA）设计[6]，能够实现对各个子站生产数据的高效率实时采集。南瑞NC2000计算机监控系统通过IEC104远动通信规约实现与D5000系统的数据交互。

5 结语

我国早期的大型抽水蓄能电站监控产品基本是与ABB、西门子或阿尔斯通等主机捆绑购买，一方面由于投产时间较早，其监控系统在远动通信、历史数据分析等方面已经不能满足电站当前生产运行的需求；另一方面，由于国外监控厂家的技术封锁和高昂的后期运维成本，使得电站往往要付出巨大的经济代价才能获得监控系统功能的部分升级[7]。因此，国内早期抽水蓄能电站迫切需要一种功能可靠、运行稳定、性价比高的监控系统功能扩展方法。

本文针对江苏宜兴抽水蓄能电站D5000远动通信的功能扩充，以国内主流计算机监控产品南瑞NC2000为平台，结合OPC现场过程控制技术，提出了一种远动通信技术方案，有效地解决了电厂的技术难题，也为其他有监控系统功能扩展需求的电站提供了很好的技术参考。