iP9000 在集控中心计算机监控系统实施标准化探索

张海龙，何 婷，韩文俊，关雨彤

（北京中水科水电科技开发有限公司，北京 100038）

由于气候和地形地势等因素的影响，我国的水力资源在不同地区和不同流域的分布很不均匀，其特点是西部水力资源比较丰富，而东部则较稀缺贫乏，因此我国大中型水电站基本建设在西部地势阶梯交界处。相反的我国地域经济发展水平存在较大差异，造成用电负荷相反的形成了东高西低的现状。因为这种供电与用电中心的不一致性问题，为平衡电网负荷的峰谷差异较大问题，我国通常会在负荷中心建设抽水蓄能电站，用来消纳负荷低谷期多余的电量，但随着我国新兴能源的大规模开发利用，抽水蓄能电站的配置由过去单一的侧重于用电负荷中心逐步向用电负荷中心、能源基地、送出端和落地端等多方面发展。随着集控中心集控系统的应用需求越来越旺盛，如何在有限的资源下，高质量完成集控系统的建设。本文以iP9000 智能一体化平台在南方电网调峰调频公司集控中心集控系统建设过程中的经验对如何建设一套标准化集控中心集控系统进行探讨[1]。

集控系统项目实施一般按照现场探勘、系统设计、现场投运几个阶段控制。

1 现场踏勘

项目合同签订后，项目工程组就要开始着手项目的实施，通常为了能更好的完成系统框架设计，保障项目顺利实施，在设计工作开始前，需要对项目现场进行现场探勘，了解现场实际情况。因为集控中心建设需要把下辖电厂接入集控，需在厂站增加两台与集控通讯的服务器（实现热备冗余），所以现场探勘不止要考虑集控中心侧设备安装环境，同样需考虑在电厂侧设备布置及集控数据网通道情况。

1.1 集控侧

集控侧前期现场探勘需对自动化设备机房、中控室及系统维护室等地方进行实际及规划情况了解：①机房需对预留机柜位置、数量进行进行确认，用来考虑服务器的排布以及各类线缆的核算；②对中控室及维护室探勘主要需考虑显示器、键鼠的安放位置及排布，对于操作员站及维护站目前通用做法是将主机设备部署在机房机柜内，通过KVM 设备将KVM 设备延长至中控室和维护室，所以需对延长路径的长度进行核算，然后分析采用光纤延长还是网线延长，通常100 m 以内，从成本考虑，建议用网线延长，100 m 以上的线缆长度以上，需采用光纤延长的方式。

1.2 电厂侧

电厂侧前期现场踏勘需了解的信息包括：①现场自动化机房内的机柜是否有空余位置，能否正常增设集控通信服务器；②计算机监控系统核心交换机是否有空闲网口，能否支持将增设的服务器接入核心网；③还需确定从自动化机房至集控数据网接入交换机的网络线缆及长度。

2 系统设计及集成

2.1 图纸设计

集控中心集控系统的图纸应该包含：集控系统拓扑图、机柜布置图、设备供电图、对外通信拓扑图。系统拓扑图应该包含设备内所有设备，包含服务器主机、网络设备、安防设备、时钟装置等设备及之间的的网络示意连接线。设备布置图在设计的时候应按照用途类型相对集中、冗余设备绝对分散的逻辑去考虑，主要是为了明晰机柜主要功能同时避免某个机柜出现供电或者其他异常情况的时候冗余设备分散部署方式能够保障系统在降低可靠度的情况下还能正常运行，保障集控系统能够正常监视、控制电站设备。

2.2 功能设计及集成

系统的功能设计主要在联合开发阶段完成，联合开发阶段是项目执行环节中的重要环节，起到承上启下的作用，是前期设计工作的成果转换为现场投运工作前提的纽带。联合开发工作是在集成系统商厂内使用合同设备，按照业务功能搭建的仿真平台，在这个仿真平台需要完成硬件环境与软件平台的兼容性适配和测试。主要完成的工作系统基础平台搭建、数据点表制作、监控画面绘制、闭锁逻辑制作以及背靠背测试验证。

2.2.1 系统适配

系统搭建是在合同硬件设备上完成操作系统、数据库、中间件软件安装适配，在此基础之上部署计算机监控系统软件平台。软件平台包含的基本组件包括：数据采集处理模块、监屏组态工具、日常运维工具、及其他高级应用软件包。作为集控系统数据采集模块主要为与外部数据通信接口，常用的为基于以太网口的IEC60870-5-104 规约（以下简称IEC104）及基于串口的Modbus RTU 规约（以下简称Modbus）。集控中心与下辖各电厂因为数据量较大，一般采用IEC104 规约；集控系统与集控中心其他系统大多采用Modbus 通信，例如UPS、动环系统等[2]。

2.2.2 集成工作

作为集控中心集控系统最好采用国标或者行标、也可在国标、行标基础上制定一个适用本集控中心的画面、数据点组织的标准，用来规范接入集控中心的测点描述和设备画面展示，使集控中心运行值班员能更好更快的适应一人多厂站的方式，同时集控系统也需考虑多厂站、多机组间的操作闭锁，例如在每张监屏画面增加区分厂站和机组的标识或者水印，在下令确认环节之前增加水印或者操作口令确认。集控中心的下令操作闭锁建议采用在原电厂每个命令的操作闭锁逻辑基础之上增加集控控制权的方式，这样做的好处是既可以保持集控与电厂闭锁逻辑一致性，同时在集控侧操作闭锁条件不满足时可以让运行值班人员立刻了解到当前不满足的条件。

2.2.3 模拟测试

在联合开发阶段有个很重要的环节，就是针对每个接入厂站搭建一个模拟电厂监控系统的模拟环境，与集控系统能够实现厂站监控系统与集控系统背靠背测试，测试内容包括IEC104 程序参数匹配验证、电厂上行数据核对、控制命令核对及其他扩展功能验证测试。①上行数据核对建议采用监屏画面上的信号点全量核对，这样既可以验证通信数据上行功能是否正常，同时也可以验证监屏画面上的元素点关联是否正确。其他非监屏画面上的点可采用抽取20%左右的测点进行测试的方式；②控制命令是集控系统的关键核心业务，所以需对所有命令进行操作验证，从集控侧进行下令时建议由厂站模拟机进行闭锁条件置位，同时验证集控系统闭锁的正确性。其他扩展功能的验证测试环节也建议在联合开发背靠背测试环节进行验证，这样发现功能与预期不一致，可以在出厂前将问题解决掉，避免将问题带到现场投运阶段，影响现场工期。为适应信息化技术提升及数据的完整性，建议其他扩展功能应包括上行数据点表上传、厂站操作信息上送，数据断点续传及厂站数据库版本上送功能[3]。

3 现场投运

现场投运是整个项目执行环节最重要的阶段，是将前期设计、联合开发成果在实际运行环境固定下来的过程，也是项目执行环节中用时最长的环节。在现场投运环节，建议将这个过程分为现场施工及现场调试两个步骤去完成。

3.1 现场施工

设备发货到现场后，需按照合同设备清单对到货的设备进行清点，在开展这个工作时需业主方、集控系统集成商及货运物流公司几方同时到场进行货物签收，当有第三方监理时，也应包含监理方。核验内容包括核对设备型号、数量及是否因为物流环节造成的设备损坏。如果发现数量问题或者有损坏，需第一时间与发货人员及货运承担方确定责任方并进行赔偿流程发起。设备到货清点完成后，有几方人员在设备到货清单上进行签字，这是项目验收环节重要的一个过程资料。因为设备一般是分步安装至最终位置的，所以货到现场后需要找一个仓库将设备进行入库管理，避免设备丢失及因为天气原因造成的损坏。设备安装前需确定现场设备安装环境是否具备，安装环境要考虑机房的环境包括机房内是否还有施工，门禁是否有保障，UPS 供电、机房制冷是否到位，综合布线是否完成等因素。满足条件后，严格按照设计图纸将设备安装至对应位置并结合综合布线，完成设备组网。需注意的是要在第一时间，按照规定格式将设备标签和线缆标签打印粘贴到位，线缆的标签应包含的内容包括线缆起点、终点及中间跳接位置三个要素，这样才能方便后续查线。设备上电前一定要用万用表核验机柜供电是否满足设备用电需求，包括电压及容量，避免电压异常或者超过负荷跳闸损坏设备。

3.2 现场调试

硬件环境搭建完成后，开始系统功能调试。将联合开发环节背靠背测试的成果导入现场运行环境中，在开始电厂接入集控调试工作之前，需完成的工作包含集控系统基础功能测试及安全测评。为降低信息安全风险，提高集控系统的安全防护能力，通过安全测评成为集控系统上线的前置条件[4]。安全测评应包含等保测评、入网安评及密码评估，但安全测评需经过备案、测评、整改几个阶段，所需流程时间至少需要2 个月，所以此项工作需要提前考虑到现场接入的工期计划安排内。调试环节任务最重工作内容是下辖电厂接入集控系统。按照经验，整个接入工作应该分成离线试验阶段、动态试验阶段。①离线试验是指电厂侧与集控通信的服务器在不接入厂站计算机监控系统核心网的前提下接入集控数据网，与集控系统建立IEC104 链接，完成上行数据核对及下行命令测试，需要注意的是核对在联合开发阶段至电厂实际接入这个时间段内电厂侧的数据点表及控制命令是否有修改，如果有修改，集控侧需同步更新，在离线试验环节再次完成上行数据抽样核对及下行命令全量核对。②动态试验阶段是指将电厂侧与集控通信的服务器接入厂站计算机监控系统核心网同时保持与集控数据网的链接的情况下，实时数据核对和现场设备远控的试验，此时开展的远控试验需要上级调度的批准，在集控侧需要有调令资格的运行人员按照试验方案按照调度批准的时间开展动态远控试验[5]。

4 总结

介绍了iP9000 在集控中心计算机监控系统项目实施过程中的标准化工作方式探索，着重对过程中的联合开发和现场投运阶段工作进行介绍，希望借此对项目实施过程中所经历的环节及对应环节如何能够更加规范化、标准化方式进行思考，总结实施过程中的方法论，以期能够对集控中心计算机监控系统建设过程提供经验参考。