水电厂计算机监控系统上位机改造新老系统网络割接的实践

周 围

（乌江渡发电厂，贵州 遵义 563000）

某水电厂计算机监控系统主要由上位机、下位机和连接上下位机的光纤网络组成，下位机共有11套现地控制单元（LCU）。上位机系统原使用北京中水科技有限公司的H9000 V4.0系统，其投运年限已达12年，系统服务器运行卡顿且系统软件难以在现有服务器上安装使用，为保证上位机系统长久安全稳定运行，特对上位机系统进行改造。新系统采用国电南京自动化股份有限公司的Herc8000系统，为保证电厂与电网调度、集控中心通信不中断，通过搭建通信服务器实现新老监控系统上位机通信，逐步将下位机转接至新监控系统上位机系统，最终完成新上位机系统改造工作并投入运行。

1 计算机监控系统网络结构

水电厂计算机监控系统是利用计算机对生产过程进行实时监视和控制的系统，系统采用分层分布式网络结构，包括主控层和现地控制单元层。

主控层由2台数据服务器、4台操作员站、4台调度通信服务器、2台集控通信服务器、2台通信服务器、2台历史数据服务器、1台工程师站和2台核心交换机组成。实时信号采用交换式快速以太网与调度或现地控制单元进行通信，从而实现调度对电厂及电厂对现地控制单元的生产监视和控制。

控制单元层包括2套公用系统LCU、3套开关站LCU、6台机组LCU。负责对现场数据的采集和预处理，能够独立或按主控层的命令完成对机组及其附属设备、厂内公用设备、开关站设备等的监视和控制。

2 监控系统网络割接思路构想

此次水电厂计算机监控系统改造包括主控层和现地控制单元层，通过前期对电厂计算机监控系统上位机系统现场考察，讨论制定两种上位机改造网络割接的方案。

方案一，搭建新计算机监控系统上位机系统，在新老上位机系统中分别搭建2台通信服务器，配置IEC104通信规约，通过老上位机系统将所有LCU上行数据发送至新上位机系统。后续在新上位机系统中配置原上下位机通信规约，逐台将LCU脱离老上位机系统，并接入新上位机系统，当全部LCU接入新上位机系统后，老上位机系统即离线退出运行。

此方案可在短时间内将所有LCU接入新上位机系统，但上位机系统须配置两种上下位机通信规约，在下位机LCU未改造前采用老通信规约与新上位机系统进行通信，下位机LCU改造后采用新通信规约与新上位机系统进行通信。

方案二，搭建新计算机监控系统上位机系统，在新老上位机系统中分别搭建2台通信服务器，配置IEC104通信规约，通过老上位机系统将所有LCU上行数据发送至新上位机系统。后续通过LCU改造，逐台将LCU脱离老上位机系统，并接入新上位机系统，当全部LCU接入新上位机系统后，老上位机系统即离线退出运行。

此方案新老上位机系统并行时间较长，当全部LCU改造完成后老上位机系统才能退出运行，同时未改造LCU由老上位机系统进行控制监视，改造后的LCU由新上位机系统进行控制监视。

最后，通过与调度沟通确认，因方案二新老上位机系统并行时间较长，运行过程中存在数据中断的可能性较大，运行人员须在2套监控系统上进行操作，增加了误操作的风险，因此最终采用方案一进行新老上位机系统网络割接。

3 监控系统网络割接具体实践

3.1 新监控系统搭建

在计算机监控系统上位机房搭建新上位机系统设备，此次新上位机系统设备包括2台数据服务器、4台操作员站、4台调度通信服务器、2台集控通信服务器、2台通信服务器、2台历史数据服务器、1台工程师站和2台核心交换机，新系统的搭建工作不影响原监控系统的正常运行。

3.2 新老监控系统104通信建立

在原监控系统配置2台数据通信服务器，在新监控系统配置2台数据交换服务器，通信方式采用IEC 104规约，原监控系统通过IEC 104通信把所有LCU上行数据上送到新监控系统。如图1所示。

图1 新老监控系统割接

老系统2台通信服务器与新系统数据交换服务器独立组网，背靠背测试测点的顺序及测值是否正确。同时在新系统上将调度通信机与集控通信机配置好，用笔记本模拟调度和集控侧，新系统上的调度和集控通信机数据是否正确。

离线核对完成后，将2台通信服务器接入老监控系统，在新监控系统查看所有LCU上行数据是否正确，新监控系统上的调度和集控通信机数据是否正确。此时，新监控系统能监视所有LCU，但不能进行控制，老监控系统能监控所有LCU。

3.3 新监控系统与集控中心上行数据核对

配置2台新集控通信机，其通信点表和IP地址采用原集控通信机配置。

检查2台新集控通信机采集的所有数据均正确。

检查确认新监控系统中集控通信机与集控通信的端口正常打开，通信程序启动正常。申请与集控对点，并获得批准。

将老监控系统中与乌江集控通信的网线拔下，将新监控系统中与集控通信的网线接入，电厂与集控的通信会短时中断。

检查与集控网络通道正常，数据链路建立正常，与集控核对上行数据。

数据核对完成后，保留老监控系统集控通信机不拆，若新监控系统和集控通信调试异常，可以用老监控系统恢复和集控中心的通信。

3.4 新监控系统与中调数据核对

检查老监控系统与中调通信的2 MHz专线正常后，向调度申请封锁调度数据网数据，将调度通信与原监控系统的数据通信网线转接至新监控系统，和中调核对调度数据网数据。调度数据核对正确后，将中调通信与原监控系统的2 MHz专线转接至新监控系统，和调度核对2 MHz专线数据。此时，老监控系统调度通信机不拆，若新监控系统和调度通信调试异常，可以用老监控系统恢复和调度的通信：

对新调度通信机进行配置，其通信点表和通信IP地址采用原调度通信机配置。

检查新调度通信机采集的所有数据均正确。

检查确认新监控系统中调度通信机与调度通信的端口正常打开，通信程序启动正常。申请与调度对信号点，并获得批准。

检查老监控系统与调度通信的2 MHz专线正常。

向调度申请封锁调度数据网数据。

将4台老调度通信机的调度数据网线断开，将新调度通信机的调度数据网线接入。

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检查中调调度数据与新监控系统数据通道正常。

与中调核遥信、遥测数据，核点顺序按通信点表中顺序进行。

3.5 机组LCU接入新监控系统

将新监控系统中的一台主机独立组网成离线调试环境，逐个将LCU脱离老监控系统，与独立出来的新监控系统主机离线核对测点，后将LCU接入新监控系统，完成与中调和集控的对信号点，进行在线试验。

此时，新监控系统能监视所有LCU，但只能控制已调试好的LCU，老监控系统只能监控未调试的LCU。

3.5.1 机组LCU与新系统离线试验

检查机组LCU所有控制命令已复归，无指令开出后，将机组LCU把手切至“现地”位置，并做好防PLC误开出的措施。

将机组LCU与新监控系统中的一台主机独立组网组成离线调试环境。

核对上下位机测点，测点包括所有SOE、开入、开出、模拟量、温度信号等。

在新系统上验证机组辅控设备操作的正确性。

离线调试完后，将机组LCU接入新监控系统。

3.5.2 机组LCU在线试验

在新监控系统上实际测试机组停机到空转，空转到空载，停机到空载，空载到空转，空转到停机，空载到停机，机组事故停机（含紧急事故、机械事故、电气事故停机），发电机灭磁开关FMK合/分操作、发电机出口开关合/分操作，验证控制的正确性并观察机组数据是否正确。

向调度申请机组转热备用状态，在新监控系统进行发电机出口刀闸合/分操作。

向调度申请机组并网试验。

在新监控系统上实际测试机组停机到发电，验证控制的正确性并观察机组数据是否正确。

进行机组有功、无功调节，验证PID调节的正确性，并同步测试调节速率。

在新监控系统上实际测试机组发电到停机，验证控制的正确性并观察机组数据是否正确。

待所有LCU全部接入新监控系统并调试完成后，拆除新、老监控系统104通信网络，此后由新监控系统对所有LCU进行监控。

4 结束语

此次水电厂计算机监控系统上位机系统改造顺利地完成了新老系统网络割接，实现了电厂与电网调度、集控中心通信的勿扰切换，同时也保证了水电厂机组的安全稳定运行。总体说来，此次改造方法，对于同一类型监控系统的改造提供了可借鉴意义，为今后水电站数字化建设奠定了非常好的基础，具有较大的推广意义。