高砂水电站计算机监控系统上位机改造

兰有磷，张文银，罗榕华，胡启华

（福建省高砂水电有限公司，福建 沙县 365500）

0 引言

高砂水电站位于福建省沙县高砂镇，距离沙县14 km，水电站以发电为主，航运为辅做为开发目标。1992年9月开工建设，电厂装机容量50 MW（4×1.25 MW），2002年投入运行的监控系统采用水科院自动化所研制的H9000 V3.0分布开放式计算机监控系统，该系统按“无人值班（少人值守）”运行方式设计，与电站安全运行密切相关设备采用冗余设置，保证了系统高度可靠性。

由于监控系统上位机中两台操作员工作站先后发生故障无法启动，只有一台同时期同型号工程师工作站替代作为操作员站运行，处于极不安全的单机运行方式。原上位机主机为康柏AlphaXP1000工作站，现市场上已无备品、备件可供修复。因此，针对存在问题先行对上位机系统进行升级改造是必要的。

为提高系统可靠性，改造后的监控系统网络由单网模式改为双网模式；为提高通用性、降低造价，上位机更换为基于X86内核的PC工作站，操作系统平台建议更换为Windows2003，上位机应用软软件升级为北京中水科技研制开发的H9000V4.0计算机监控系统；LCU软件除了做部分适应性改进外，基本维持不变，今后LCU的改造根据硬件寿命周期进行硬件更换。

1 改造后监控系统结构与设备配置

1.1 系统结构

计算机监控系统上位机升级改造采用H9000 V4.0开放分层分布式系统结构，系统采用全计算机监控模式共分二层：厂站级控制层和现地控制单元层，包含2套主机及操作员站、1套工程师站、1套语音及通信服务器，1套历史数据服务器，5套现地控制单元（LCU），各计算机均采用开放的汉化操作系统Windows 2003企业版，网络软件为TCP/IP，图形符合X/Window。

1.2 设备配置

（1）操作员工作站

操作员工作站2套，采用美国HP公司高性能的HP Z600工作站，每个操作员站配置2台彩色液晶显示器。操作员工作站作为操作员人机接口工作台，负责监视、控制及调节命令发出、打印人机界面（MMI）等功能。

（2）工程师工作站

工程师工作站1套，采用HP Z600工作站，除配置一台彩色液晶显示器22寸外，与操作员工作站配置相同。用于系统功能及应用的开发、编辑和修改画面、数据库维护、系统初始化和管理、检索历史记录、系统故障诊断和维护等工作。具有操作员工作站的所有功能，可作为操作员工作站的备用。

（3）历史数据服务器

历史数据服务器1套，是监控系统管理与数据库管理的核心设备，采用HPZ400高性能的工作站。完成对整个电站计算机监控系统的管理，AGC/AVC计算和处理，数据库管理，在线及离线计算，各图表曲线的生成，事故、故障信号的分析处理。

（4）语音及通信工作站

语音及通信工作站1套，采用美国HP Z400工作站。通信工作站配有1块智能8串口通信卡，用来连接厂内自动化设备。如：继电保护系统、电量采集系统、微机防误系统。

（5）GPS时钟系统

GPS时钟系统1套，采用BSS-Ⅲ卫星时间同步装置。

（6）厂站层不间断电源

两套互为独立的合肥阳光电源有限公司生产的5 kVA电力专用逆变电源。

（7）电站网络设备

在厂站层设两套华为Quidway S2326TP-E1工业以太网交换机，组成100 M交换式星型以太网。厂站层各工作站通过采用双绞线接入交换机，传输速率100 Mb/s；现地层与各LCU的连接通过多模光纤，传输速率10 Mb/s。

2 H9000 V4.0计算机监控系统特点

（1）开放的计算机系统环境；

（2）灵活多变的系统结构分层分布式系统结构；

（3）强大的数据采集处理功能；

（4）强大的数据处理功能；

（5）安全可靠的操作控制策略；

（6）标准化的系统设计与软件开发；

（7）完善的系统应用功能；

（8）面向对象的图形与人机界面系统。全鼠标驱动、无键盘设计；面向对象编程组态，界面简洁，操作灵活方便；世界座标系统，无级缩放；多窗口显示、多级菜单；支持WEB浏览等；

（9）HistA方便高效的历史数据管理系统，支持不同数据库系统；

（10）HReport向用户开放的报表系统；

（11）丰富的通信协议与联网功能；

（12）强大的应用开发支持软件系统。

3 升级改造现场设计、施工与调试

3.1 设计原则：

设备的设计要使其在任何情况下安全、可靠地工作。设备应便于检查、试验、维护和修理。设计还要考虑必要的安全措施，以保证操作和维护人员的安全。

3.2 安装调试原则：

（1）工程安装调试将受现场设备运行工况的影响，施工的技术措施应以设备及电力系统的安全为根本前提，尽可能不影响或少影响电厂的正常生产。

（2）本次改造安装调试原则是新旧系统并存方式，新配置的2台操作员站、1台工程师工作站、1台语音通讯工作站及1台历史数据服务器的监控系统软件采用H9000 V4.0版，原监控设备维持的H9000 V3.0版监控软件不变。

（3）未升级的LCU网络继续接入老系统的网络交换机，由老系统进行监视和控制；升级后的LCU网络接入新系统的网络交换机，由新系统进行监视和控制。新系统通过CDT规约读取老系统的数据，并通过通讯工作站上送给地调。

（4）待升级的LCU单元在未升级前程序不变，升级的LCU单元需要将PLC程序升级、通讯程序调试。

3.3 现场施工与调试

（1）施工前的准备工作

1）制定周密的施工方案，包括项目实施的详细技术措施、组织措施、安全措施、施工步骤和周密的进度计划。

2）对新系统在厂家进行组态、数据库完善、各画面制作及各功能的完善准备工作；

3）在监控厂家对运行和检修人员进行技术培训工作；

4）对新设备进行出厂前的联调及验收工作；

5）编制现场施工方案及工期安排；

6）进行各阶段风险评估工作。

7）监控上位机设备安装

（2）新系统与老系统远传数据交换通讯调试

新系统调度通讯机与老系统调度通讯机之间的数据交换采用DL/T-CDT通讯规约，新系统通讯机运行DL/T-CDT主站程序，老系统通讯机运行DL/T-CDT从站程序，由新监控系统向调度发送全厂遥测、遥信数据，从而实现新系统从老系统接收调度需要的遥测、遥信数据。

（3）现地层各LCU逐步接入新系统及调试

（4）拆除老系统

将老系统中的操作员A站、通讯工作站、语音报警工作站及附属设备拆除。

（5）新系统设备接线梳理

工作前做好必要的安全措施，确保监控系统正常运行。各接线整齐、美观、紧固，同时做好相应的标识。

（6）新监控系统上位机与厂内设备通讯调试。

（7）根据新监控系统运行的情况，厂家技术人员对所存在的问题进行处理完善。

（8）新改造设备的初步验收工作。

4 改造过程中的体会

（1）为确保改造顺利进行，成立了监控改造工作小组。

（2）派技术人员赴厂家接受工厂培训并参加本工程的画面制作、数据库修改、控制流程编写、通讯接口调试和工厂试验，时间一般为30天。同时，厂家应在投运调试期间现场对运行维护人员进行培训，使运行人员能熟练使用该系统，维护人员能够制作画面、数据库修改、控制流程修改等。

（3）在整个监控系统上位机改造过程中，需要特别注意的是一定要保证新老系统衔接的安全性与稳定性以及现场施工的进度安排符合实际需要。

（4）试验过程前，应与电站主管部门及技术人员讨论并编写出详细的试验方案，明确试验的组织措施，并报请上级主管部门批准执行。

（5）接入试验过程中，将可能造成不良后果的开出继电器全部拔掉，彻底做好安全措施，以免程序误动设备，待试验结束后再插回继电器。

（6）试验过程应严格按照操作票的起始执行，保证试样的严肃性和安全性，不可在无票情况下作业，同时应保证调试设备和相应回路上没有其他工作进行。

（7）首台LCU接入试验应尽可能详尽，试验到各种工况，找出可能存在的问题，完善方案中的不足，为其他LCU试验的接入做准备。

（8）试验完成后需要做好备份工作，并对特殊之处作出相关说明，以免在后续投运或维护过程中衔接出现问题。

5 结束语

高砂水电站计算机监控系统上位机改造，本着高标准、严要求的设计理念，采用先进、成熟的硬件配置和软件技术，具有更好的开放性、可维护性和可扩充性，对于进一步提高电厂安全运行水平，改善运行条件及提高电能生产的质量奠定了坚实的基础，保证电厂已实现的“无人值班（少人值守）”运行模式基础更加牢固，将电站带入一个更加安全、稳定、可靠的运行环境。