1、1原計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)簡介及其存在的問題1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大源渡水電站原計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用奧地利VATECH集團(tuán)SAT公司2 0 世紀(jì)9 0年代產(chǎn)品。整個監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，由負(fù)責(zé)完成全廠集中監(jiān)控 任務(wù)的電站級控制層和負(fù)責(zé)完成14號機(jī)組、開關(guān)設(shè)備、公用設(shè)備、模擬屏驅(qū)動 及調(diào)度通信等監(jiān)控任務(wù)的現(xiàn)地控制單元層以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所 示。圖1（1）電站控制層包括上位機(jī)A/E、工程師工作站、調(diào)度通信工作站、打印 機(jī)、模擬屏、電力專用不間斷電源EUPS、GPS同步時鐘等。1）上位機(jī)A/B采用冗余配置，兼做操作員工作站和服務(wù)器。操作系統(tǒng)為，軟件為SAT公司開發(fā)的SAT 2 5 0。上位機(jī)冗余

2、切換板SCA-RS與操作員工作站A/B用光纖串行連接，其主 要功能是監(jiān)視A/B工作站的運行情況，并使A/B工作站與GPS時鐘同步。2）工程師工作站操作系統(tǒng)為WindowsNTWorkstation 4.0，主要用于上位機(jī)SAT 2 5 0與非SAT 2 5 0系統(tǒng)之間的通信，對上位 機(jī)進(jìn)行日常維護(hù)。3）調(diào)度通信工作站操作系統(tǒng)為WindowsNTserver4.0，網(wǎng) 關(guān)軟件為SAT公司開發(fā)的GKD。其串口接至LCU10的串行通信處理板CP 2 0 0 1,采集令牌環(huán)網(wǎng)上的信息，完成與地調(diào)的數(shù)據(jù)通信。4）模擬屏在中控室模擬屏上可實現(xiàn)14號機(jī)組的并網(wǎng)和停機(jī)操作，以及電 站相關(guān)開關(guān)的手動合閘、分閘操

3、作5）電力專用不間斷電源EUPS經(jīng)過改造的兩臺電力專用不間斷電源EUP S （容量分別為5 0 0 0 VA）給電站級控制層的上位機(jī)A/E、工程師站、調(diào)度 通信工作站、打印機(jī)等提供穩(wěn)定可靠的220V交流電源。6）GPS同步時鐘整個監(jiān)控系統(tǒng)的同步時鐘來自GPS。上位機(jī)A/B站通 過RS 2 3 2串口與GPS時鐘同步；現(xiàn)地控制單元層的LCU10與GPS時 鐘相連，它是現(xiàn)地控制單元層LCU的timcmaster，其它各LCU通過 令牌環(huán)網(wǎng)保持時鐘同步。（2）現(xiàn)地控制單元層包括14號機(jī)組的現(xiàn)地控制單元LCU（14）, 110kV開關(guān)站設(shè)備的監(jiān)控LCU5（I、I I）,發(fā)電機(jī)1 0.5kV配電裝 置的

4、監(jiān)控LCU7（I、II）,11kV近區(qū)配電裝置的監(jiān)控LCU8，電站公 用大源渡水電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造淺析鄧朝君（湖南省大源渡航電樞紐管理處，湖南衡陽4 2 14 12）摘要：介紹了大源渡水電站原計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、配置以及存在的主要問 題；對電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的改造進(jìn)行了分析和總結(jié)，并指出該系統(tǒng)目前仍然存在的問題及處理對策。關(guān)鍵詞： 大源渡水電站；計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；改造處理對策中圖分類號：TP273+.5文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：1672-5387 (2010) 01-0018-04收稿日期：2009-10-29作者簡介：鄧朝君(1 9 7 5 )，工程師，從事水電站電氣設(shè)備維護(hù)工作。 第3

5、3卷第1期水電站機(jī)電技術(shù)Vol.33No.120 10年2月Mechanical & ElcctricalTcchniqucofHy dropowerStationFeb.201018供排水系統(tǒng)、空壓機(jī)氣系統(tǒng)、直流系統(tǒng)以及4 0 0 V廠用系統(tǒng)等設(shè)備的監(jiān)控LCU6，全廠通信控制LCU 9(主要完成LCU5、6、7、8與上位機(jī)及其它LCU的通信)，模擬屏驅(qū)動及本站與調(diào)度的遠(yuǎn)動通信LCU10。1）14號機(jī)組的現(xiàn)地控制單元LCU（l-4 ）由主功能組SK1703 和子功能組AM 1 7 0 3 （順控模塊、安全模塊）組成，主要完成水輪發(fā)電機(jī)組及其輔助設(shè)備的監(jiān)控。SK 1 7 0 3和AM 1

6、 7 0 3 （順控模塊、安全模塊）通過SMIEUS總 線相連；現(xiàn)地觸摸屏以RS 232串口與SK 1 7 0 3的串行通信板KRIS IO2模塊相連；機(jī)組現(xiàn)地各控制單元通過SK 1 7 0 3的令牌環(huán)網(wǎng)控制器KR TR連在令牌環(huán)網(wǎng)上。2）110kV開關(guān)站配電裝置控制單元LCU5（I、I I）電站110 kV開關(guān)配電裝置的監(jiān)控由兩個子功能組AM 1 7 0 3 （配置不完全相同）組成。3）發(fā)電機(jī)1 0.5kV配電裝置的監(jiān)控LCU7（I、II）由配置完全相 同的兩個子功能組AM 1 7 0 3組成，其中LCU7（ I）負(fù)責(zé)1、2號機(jī)組1 0.5kV配電設(shè)備的監(jiān)控，LCU7（I I）負(fù)責(zé)3、4號機(jī)

7、組1 0.5kV配 電設(shè)備的監(jiān)控。4）11kV近區(qū)配電裝置的監(jiān)控LCU8由一個AM 1 7 0 3子功能組組 成。5）公用控制LCU6電站公用控制由一個AME 1 7 0 3子功能組成。6）全廠通信控制LCU 9由配置完全相同的兩個SK 1 7 0 3主功能組組 成。主要完成LCU5、6、7、8與上位機(jī)及其它LCU的通信，即LCU5、 6、7、8通過LCU 9連在令牌環(huán)網(wǎng)上。雖然兩個SK 1 7 0 3的配置完全相 同，但它們分別所連接的子功能組AM 1 7 0 3不同，所以本站LCU 9并非真正 意義上的冗余配置。7）模擬屏驅(qū)動及調(diào)度通信LCU10由一個SK 1 7 0 3主功能組成。其模

8、擬量輸出板KR AO8驅(qū)動模擬屏的電測表計，數(shù)字量輸出板KR BO3 2驅(qū) 動模擬屏上1 0.5kV開關(guān)及刀閘的位置指示；串行通信處理板CP 2 0 0 1與 調(diào)度通信工作站的串口相連，完成與衡陽地調(diào)的遠(yuǎn)動通信。(3) 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng)主要有兩個獨立的網(wǎng)絡(luò) 一總線式以太網(wǎng)和令牌環(huán)網(wǎng)1) 電站級控制層的上位機(jī)A/E、工程師工作站、調(diào)度通信工作站、打印機(jī) 由同軸電纜構(gòu)成10Mb/S的總線式以太網(wǎng)。同時上位機(jī)A/B還通過令牌環(huán)網(wǎng)網(wǎng)卡連在令牌環(huán)網(wǎng)上。2) 現(xiàn)地各控制單元LCU通過各自的主功能組SK 1 7 0 3的令牌環(huán)網(wǎng)控制 器KR-TR連在以光纖為傳輸介質(zhì)的令牌環(huán)網(wǎng)上。其中14號機(jī)組現(xiàn)地控制屏及中

9、控室+HA0 1屏內(nèi)分別安裝令牌環(huán)網(wǎng)集線 器TFP(Token-RingFiberOpticRepeater)o 1.2存在的問題大源渡水電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)自1 9 9 8年12月投運以來，運行情況總體較 好。但近些年也逐漸暴露出了一些問題，主要如下。(1) 上位機(jī)A/B站硬件配置低且經(jīng)常出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象上位機(jī)工作站CPU為Pentiumpro200 MHz，內(nèi)存128MB,硬盤容量為4.2G，主板的插槽為ISA插槽。主機(jī)連續(xù)運行近十年，元器 件均已老化，系統(tǒng)運行速度慢，且兩工作站經(jīng)常出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象。ISA插槽的以太 網(wǎng)卡及令牌環(huán)網(wǎng)網(wǎng)卡都已被淘汰，市面上幾乎找不到此類網(wǎng)卡。主機(jī)的操作系統(tǒng)為低版本的，

10、其對硬件的兼容性 差，一旦要更換主機(jī)的任何元件或外圍設(shè)備，都十分麻煩。上位機(jī)軟件SAT 2 5 0本身也有不完善的地方，其VIS 2 5 0經(jīng)常出現(xiàn)實 時事件丟失；組態(tài)軟件報表的開發(fā)復(fù)雜，普通用戶無法根據(jù)本電站的實際情況進(jìn)行 再開發(fā)。(2) 調(diào)度通信工作站運行不穩(wěn)定與衡陽地調(diào)進(jìn)行遠(yuǎn)動通信的網(wǎng)關(guān)工作站一直 存在故障，運行不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)死機(jī)或數(shù)據(jù)無法刷新。雖然ELIN公司技術(shù)人 員進(jìn)行多次了處理，但問題均未徹底解決。(3) 備件問題隨著計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，本站監(jiān)控系統(tǒng)所使用的部分產(chǎn) 品已被市場淘汰。令牌環(huán)網(wǎng)的控制器KRTR、集線器TFP以及下位機(jī)模塊CP1032、CP1037、AME的功能模

11、 塊廠家已停止生產(chǎn)。這樣在備件缺乏的情況下會直接影響到電站的安全運行。2具體改造內(nèi)容根據(jù)本電站的實際情況及綜合考慮，大源渡電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用部分改造 的方案。電站級控制層設(shè)備除模擬屏、電力專用不間斷電源EUPS外，鄧朝君：大源渡水電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造淺析第1期19其它設(shè)備均升級改造；現(xiàn)地控制單元層只進(jìn)行局部升級改造，屏柜的面數(shù)、外 部端子連線、連接電纜均不變化；系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)改為10 OMb/S工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，傳 輸介質(zhì)仍利用原監(jiān)控系統(tǒng)的光纜。改造后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖22.1電站控制層改造(1) 上位機(jī)A/B站采用冗余配置，互為熱備用，兼做操作員工作站和服務(wù) 器。其主機(jī)為高性能、多任務(wù)、多

12、用戶型HPXW4 6 0 0工作站。安裝的操作系 統(tǒng)為WindowsXP，監(jiān)控軟件為SAT公司的升級產(chǎn)品SCALA6.3。此次改造進(jìn)一步完善了電站14號機(jī)組的聯(lián)合控制功能自動發(fā)電控制(AGC )和自動電壓控制(AVC)0上位機(jī)A/B站的成 組控制畫面僅是運行人員的操作畫面，聯(lián)合控制程序安裝在工程師站。(2) 工程師站采用高性能、多任務(wù)、多用戶型HPXW4 6 0 0工作站。除 主要完成電站上、下位機(jī)的日常維護(hù)工作外，同時還兼作電站14號機(jī)組的聯(lián)合 控制服務(wù)器。(3) GPS同步的網(wǎng)絡(luò)時鐘服務(wù)器LANTIME由衛(wèi)星同步GPS167 接收器、帶電源和網(wǎng)卡的單板計算機(jī)組成。單板計算機(jī)通過中控室內(nèi)的交

13、換機(jī)連在 以太環(huán)網(wǎng)上，向整個監(jiān)控系統(tǒng)提供高精度的時鐘。(4) 網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)HPLaserJct5200 n通過中控室內(nèi)的交換機(jī)連 在以太環(huán)網(wǎng)上，負(fù)責(zé)定時、召喚打印，以及手動打印上位機(jī)屏幕或工程師站所選定 的內(nèi)容。2.2現(xiàn)地控制單元層改造(1) 14號機(jī)組現(xiàn)地控制單元LCU(1-4 )將機(jī)組LCU1-LCU 4的SK機(jī)架升級為AK機(jī)架，升級內(nèi)部的CPU模塊，保留原SK的I/O模 塊；機(jī)組順控和安全的AM模塊均保留不變。(2) 全廠通信控制LCU 9將配置完全相同的兩個SK機(jī)架升級為一套AK 機(jī)架，升級內(nèi)部的CPU模塊；原LCU6取消，其功能由LCU9AK機(jī)架內(nèi)新 增加的I/O模塊完成。(3) 模擬

14、屏驅(qū)動及調(diào)度通信LCU10將SK機(jī)架升級為AK機(jī)架，升級內(nèi) 部的CPU模塊，保留原SK的I/O模塊。與調(diào)度的通信由LCU10的通信處 理模塊CP 2 0 0 2完成，不單獨設(shè)置網(wǎng)關(guān)工作站。(4) 其它電站 LCU5(I、II)、LCU7(I、II)、LCU8 均 為AM模塊，考慮到本站還儲備有相當(dāng)數(shù)量的AM模塊備件，所以此次不進(jìn)行改 造。2.3系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)改造改造后的監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用傳輸速率為10 OMb/s的高速光纖以太環(huán)網(wǎng)結(jié) 構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)利用原系統(tǒng)多模光纖，遵循TCP/IP規(guī)約。電站控制層與現(xiàn) 地控制單元層之間通信采用國際標(biāo)準(zhǔn)化開放系統(tǒng)規(guī)約IEC60870510 4014號機(jī)組現(xiàn)地控制單元

15、LCU （14）各裝有一臺交換機(jī)，將LCU 1LCU4連至以太環(huán)網(wǎng)上；中控室+HA0 1屏內(nèi)有兩臺交換機(jī)，分別將上位 機(jī)A/E、工程師站、網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)、GPS同步的網(wǎng)絡(luò)時鐘服務(wù)器、LCU9、L CU10連接至以太環(huán)網(wǎng)上。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備為MOXA工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，所有交換機(jī) 之間采用光纜串接并形成環(huán)網(wǎng)。3目前監(jiān)控系統(tǒng)仍然存在的問題及處理對策通過部分升級改造，大源渡水電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性大大增強(qiáng)。 但是由于最初的設(shè)計原因，目前監(jiān)控系統(tǒng)仍然存在幾個問題，要特別引起運行、維護(hù)人員的重視，以便在日常工作中做到心中有數(shù)，確保電站的安全、穩(wěn)定運 行。（1）14號機(jī)組LCU1LCU4僅由AK主功能組連上以

16、太環(huán)網(wǎng)，當(dāng) AK的通信處理模塊故障時，機(jī)組負(fù)荷的調(diào)整和停機(jī)流程執(zhí)行問題。電站14號機(jī)組現(xiàn)地LCU僅由AK主功能組直接連在以太環(huán)網(wǎng)上，AM子 功能組（順控和安全模塊）經(jīng)SIMBUS總線與AK通信。當(dāng)AK的通信處理 模塊故障，其與上位機(jī)的通信中斷，中控室上位機(jī)無法控制相應(yīng)的機(jī)組。此時要檢查機(jī)組現(xiàn)地觸摸屏水電站機(jī)電技術(shù)第33卷20是否可用，若正常則在觸摸屏上實現(xiàn)機(jī)組負(fù)荷的調(diào)整和停機(jī)流程的執(zhí)行；若觸 摸屏也不可用，應(yīng)該在現(xiàn)地電調(diào)屏上實現(xiàn)對機(jī)組的控制。在以后的改造中可考慮將AM子功能組通過網(wǎng)卡直接連在以太環(huán)網(wǎng)上，從而實 現(xiàn)機(jī)組AM子功能組與上位機(jī)的直接通信，從根本上消除因機(jī)組AK主功能組通信 故障，上位

17、機(jī)無法控制機(jī)組的隱患。(2) 機(jī)組調(diào)速器為有功控制方式時，失去有功反饋值問題。電站4臺機(jī)組采用擴(kuò)大單元接線，1、2號機(jī)組共1 0.5kVI段母線， 3、4號機(jī)組共1 0.5kVI I段母線。LCU7( I)負(fù)責(zé)1、2號機(jī)組1 0.5kV配電設(shè)備及相關(guān)量的監(jiān)控，L CU7(I I)負(fù)責(zé)3、4號機(jī)組1 0.5kV配電設(shè)備及相關(guān)量的監(jiān)控。機(jī)組的 實際有功值來自LCU7，其經(jīng)過SIMEUS總線，傳輸?shù)絃CU 9,再由以 太環(huán)網(wǎng)送至各機(jī)組現(xiàn)地LCU，電調(diào)采集此值作為調(diào)整有功的反饋值。當(dāng)LCU7/LCU 9故障或者是以太環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)故障時，機(jī)組調(diào)速器系統(tǒng)因失 去有功反饋值，其閉環(huán)控制變成開環(huán)控制，致使機(jī)組負(fù)荷

18、一直往上升，從而出現(xiàn)機(jī) 組過負(fù)荷甚至于出現(xiàn)事故。電站在改造LCU9的過程中就曾出現(xiàn)過3號機(jī)因失去 有功反饋值，負(fù)荷直線上升達(dá)到3 3MW的現(xiàn)象(機(jī)組額定出力為3 0MW)，由 于當(dāng)時現(xiàn)場工作人員處理得當(dāng)且迅速，避免了事故的發(fā)生。今后為避免此類危險現(xiàn)象的再次發(fā)生，機(jī)組在調(diào)速器有功控制方式運行，處理 LCU7/LCU 9或以太環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)故障時，首先要將相應(yīng)的運行機(jī)組調(diào)速器控制 方式切換為 開度”控制，使調(diào)速器直接控制機(jī)組。為徹底解決機(jī)組有功反饋值問題，可在每臺機(jī)組現(xiàn)地LCU控制屏內(nèi)增加一功 率變送器，通過電纜將來自LCU7的機(jī)組實際有功值直接接至功率變送器；現(xiàn)地 LCU模塊采集此值再送至電調(diào)。這樣電

19、調(diào)的有功反饋值沒經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸，直接從 機(jī)組LCU采集，其可靠性增強(qiáng)，從根本上解決了機(jī)組調(diào)速器在有功控制方式時失 去有功反饋值的冋題。(3) 全廠通信控制LCU 9無冗余配置問題。改造后的LCU 9除主要完成 LCU5、7、8與上位機(jī)及其它LCU的通信外，電站原LCU6的監(jiān)控功能也由LCU 9新增加的 I/O模塊完成。在現(xiàn)地控制單元當(dāng)中，LCU9的通信處理任務(wù)重大。一旦LC U9出現(xiàn)故障，將影響它的子功能組LCU5、7、8與上位機(jī)及其它LCU的通 信。改造前雖然LCU 9是由兩個配置完全相同的SK機(jī)架組成，但兩個SK機(jī)架 所連的子功能組并不相同，所以本電站的LCU 9并非真正意義上的冗余配置。為確保LCU 9通信的可靠性，在以后的改造中可考慮將LCU 9與LCU5、7、8通信處