计算机监控系统改造过程中过渡通信的实现方法

郭万森，汪华强，吕海涛

（北京中水科水电科技开发有限公司，北京 100038）

水电站计算机监控系统不断更新换代，现有系统已经不能满足生产运行需求，同时服务器、工作站等硬件设备过于陈旧，给运维工作带来较大的负担，升级改造成为很多水电站的首选。在改造过程中，旧监控系统不会马上退出运行，仍会担任未改造机组的运行监视任务，这样就会出现新旧系统并存的情况，运行人员需要在两套系统上监盘，无疑在过渡期间增加了运行负担，不利于生产，同时调度通信、AGC/AVC等一些高级功能需要全厂数据支撑，必须在一套系统内运行。因此，在新旧监控系统分别选取两台通讯机（例如厂内通信机），配置通信程序，通信规约采用IEC 60870-05-104，形成一套过渡通信系统，可以很好的解决这些问题。

1 通信规约

过渡通信主要是用做新旧计算机监控系统之间的数据传输，数据类型为四遥信号（遥信、遥测、遥控、遥调），对实时性、冗余性、精确度要求比较高。IEC 60870-05-104规约可以满足过渡通信的需求，大部分计算机监控系统基本都具备该规约的通信功能，不需要二次开发，在升级改造过程种，可以快速的建立过渡通信，完成两个系统之间的数据传输。

IEC 60870-05-104规约由国际电工委员会制定，位于OSI体系中的应用层，可以连续发送多个链路帧，传输效率非常高，且具有TCP/IP的冲突检测和错误重传机制。

2 通信结构

过渡通信采用IEC 60870-05-104规约，按照主站/从站模式，在新旧计算机监控系统设备中分别选取厂内通信工作站做为通信节点，且为了满足冗余互备需求，一般各选取两台设备，形成双机双网。由于新旧计算机监控系统均属于安全I区，两端之间的通信可以不考虑增加安全设备，以节约成本，且过渡通信属于临时性功能。以下根据数据传输方向做出两种通信结构方案。

另外，一些水电厂仅改造上位机系统，不涉及机组改造，针对这种情况，做出方案3。

2.1 方案1

新系统作为从站向旧系统上送数据，并接收旧系统的命令。通信结构如图1所示。

基本过程：

首台机组改造之前搭建过渡通信系统，并完成功能测试，首台机组改造期间在旧系统内按照运行要求及全厂功能要求配置过渡通信点表，同时在新系统内按照旧系统需求配置过渡通信点表，改造的同时完成通信点表核对及命令检查，新旧系统之间建立控制权切换数据点，做为每个控制命令的闭锁条件，新系统仅接收已改造机组的控制命令。首台机组改造完成后，在旧系统内进行高级功能测试，例如AGC、AVC、调度通信等。后续改造机组可依次添加过渡通信点表，进行功能测试。流程如图2所示。

图1 新系统作为从站通信结构图

特点：优点是前期准备工作较少， 按照改造机组的顺序逐步进行，每改造完成一台机组，相应增加数据点即可；缺点是工期比较长，每改造完成一台机组，都需要修改过渡通信点表。

2.2 方案2

旧系统作为从站向新系统上送数据，并接收新系统的命令。通信结构如图3所示。

基本过程：

首台机组改造之前，不仅要完成过渡通信系统的搭建及功能测试，还需要在新系统上将所有机组的画面、数据库、闭锁库等集成工作完成，同时新系统要具备高级功能的调试条件。除改造机组外，在旧系统上配置所有机组及其他系统的通信点表，新系统参照旧系统同样配置通信点表，完成数据核对和命令检查,同样也需要建立控制权切换数据点做为每个控制命令的闭锁条件，旧系统仅接收未改造机组的命令。后续改造机组可依次删除新旧系统上相应的过渡通信点表，由新系统完成已改造机组的数据采集及控制。流程图如图4所示。

图2 方案1基本流程图

图3 旧系统作为从站通信结构图

图4 方案2基本流程图

特点：优点是一次性完成所有功能投入，可以完全接管全厂数据；缺点是前期准备工作很多，需要调试完成所有功能，并接收旧系统所有数据。

2.3 方案3

如果仅改造上位机系统，将全厂数据过渡到新系统上，可采用一次性过渡方式，利用每台机组检修期间或单独申请停机，测试新系统对所有LCU的数据采集、命令下发等功能测试，待所有LCU测试完成后，一次性将所有LCU接入新系统，随后进行全厂功能测试。流程图如图5所示

特点：优点是新系统一次性完全接管全厂数据，耗时短；缺点是前期需要将所有画面、数据库、闭锁库等集成工作全部完成，所有功能需测试完成。

3 集成调试

采用IEC60870-05-104过渡通信的集成调试主要包括：参数配置、通信点表、建立通道、四遥信号核对等。

（1）参数配置：K、W、t0、t1、t2、t3一般采用默认值，过渡通信属于点对点配置，RTU地址一般配置为1，四遥信号起始地址按照规约默认值，遥信类型为单点/双点，遥测类型一般为短浮点，遥控类型为单点或双点，遥调类型一般为短浮点。

（2）通信点表：分别为遥信、遥测、遥调、遥控四种类型点表。

遥信：为开关量，主要包括断路器分闸/合闸、隔离开关分闸/合闸、机组状态、一般设备状态、保护信号、继电器动作状态等。

遥测：为模拟量，主要包括机组有功功率、无功功率、机端电压、励磁电压、定子电流、转子电流、其他电气量等。

遥调：为设定值命令，主要包括机组有功功率设定值、无功功率设定值、电压设定值等。

遥控：为控制命令，主要包括机组开机命令、停机命令、一般设备控制命令、断路器分闸/合闸命令、隔离开关分闸/合闸命令等。

（3）建立通道：

物理通道：以双机双网为例，且不考虑安全设备，参考图1或图2，用超五类或六类网线将新旧系统的4台厂内通信工作站的A、B两个网口分别接到过渡通信交换机A、过渡通信交换机B上。

TCP/IP链路：在新系统的厂内通信工作站A上ping旧系统的厂内通信工作站A/B的A/B网IP地址(4个通道)，厂内通信工作站B采用相同方式测试(4个通道)。

数据报文：根据规约或采用第三方报文解析工具，分别检查U帧、I帧、S帧的报文数据。

（4）四遥信号核对：

上送数据：遥信、遥测数据，在从站侧模拟信号，在主站侧检查数据接收的正确性并形成记录；

控制命令：遥调、遥控数据，在主站侧下发命令，在从站侧检查命令接收的正确性并形成记录；

仅改造上位机系统的集成调试：

1）按照旧系统的画面、数据库、闭锁库等，完成新系统的集成工作；

2）进行新系统的功能测试，包括LCU采集、下令等；

3）进行新系统的高级功能离线测试，包括调度通信、AGC、AVC等；

4）在现场搭建新新系统，逐个LCU进行在线测试；

5）新系统一次性接入所有LCU；

6）在新系统上进行高级功能在线测试；

7）新系统完全接管，旧系统退出运行。

4 高级功能过渡

调度通信、AGC、AVC等高级功能需要全厂数据支撑，在过渡期间这些功能只能运行在一套系统内，根据两种过渡通信结构采用不同的过渡方案。

方案1：新系统作为从站时，在升级改造过程中，仍由旧系统担任这些高级功能的运行，待全厂改造完成后，按照最新标准在新系统上进行相关试验。如图6所示。

方案2：旧系统作为从站时，在升级改造之前，且过渡通信完成后，即可将这些高级功能移植到新系统上，按照最新标准在新系统上进行相关试验，后续由新系统担任运行。如图7所示。

方案3：仅改造上位机系统时，高级功能的过渡可参照方案二，前期可将高级功能在新系统上测试并运行。如图8所示。

图5 方案3基本流程图

图6 方案1高级功能基本流程图

图7 方案2高级功能基本流程图

图8 方案3高级功能基本流程图

5 结束语

计算机监控系统的升级改造影响范围比较大，对生产运行至关重要。在改造过程中，新旧系统实现过渡通信，可以保证全厂数据的一致性、完整性，将已改造机组与未改造机组形成一个整体，同时将集成的工作量降到最低，避免了重复调试。升级改造工期一般比较长，过渡通信方式解决了调度通信等高级功能不能长期中断的问题，为整体升级改造保驾护航。