某巨型电站计算机监控系统通信网关机改造的实现

章 健，毛 琦，张卫君，门光俊

（1.三峡水力发电厂，湖北 宜昌 443000；2.北京中水科水电科技开发有限公司，北京 100038）

0 引言

某巨型电站计算机监控系统采用北京中水科水电科技开发有限公司H9000 V4.0系统，监控系统控制对象为该电站18台700 MW机组。系统于2007年5月与首批机组同步投运，2012年全部投运完成。监控系统设置了2台通信网关机，实现与国调、网调及梯调的数据通信，至今已经历10多年的安全稳定运行。通信网关机作为电站与上级调度系统连接的关键性设备，实时向调度上传生产数据并接受调度控制调节指令，所以通信网关机也是监控系统稳定运行的核心设备，需时刻确保其运行正常。随着设备的老化及调度数据通信业务的扩展，该电站2台网关机运行稳定性下降、负荷率偏高，急需对其进行升级改造。改造内容包括设备更换、国网调与梯调通信业务分离、软件优化等工作。

1 网关机改造设计方案

某巨型电站计算机监控系统网关机采用2台Sun Fire V440服务器，主要负责与梯调、国调及华中网调的通信。采用双机冗余热备配置。与梯调采取以太网通信方式，与国调及华中网调采取以太网通信和串行通信相结合的方式。通信协议包括iec104、iec101和TASE.2三种协议。操作系统为Sun Solaris。

两套调度通信服务器并行工作，随时监测设备及通道的状态，一旦发生故障，立即进行双机扰动切换，确保与各调度中心通信的可靠性。

本次改造采用4台国产曙光服务器，其中2台作为国调和网调的通信网关机并互为主备、2台作为梯调的通信网关机，互为主备。操作系统采用国产安全凝思操作系统，通信协议全部采用iec104，分别与国调、网调及国调备调、网调备调，梯调系统通信。

图1 改造前结构示意图

图2 改造后结构示意图

2 国产服务器及操作系统适配

监控系统原网关机采用SUN服务器，操作系统为SPARC架构的Solaris系统，运行32位H9000 V4.0计算机监控系统软件。在本次改造中，服务器采用国产曙光服务器，操作系统采用全国产化的凝思操作系统，需要在凝思操作系统中重新编译适配H9000 V4.0系统，并在曙光服务器运行测试。测试内容包括编译工具运行测试、gtk运行依赖包测试及H9000系统所有应用系统进程的测试。

3 通信程序优化

随着与国网调通信业务的扩展及梯调电调系统的改造，本次网关机改造对IEC104程序进行了协议扩充与优化，主要有以下几个方面：

3.1 OBJ数据类型上送

设备控制功能块（OBJ）数据格式用于传送各LCU变化的功能块数据，是H9000 V4.0计算机监控系统定义的一种特殊数据格式，每个OBJ功能块包含2个按位图定义的设备控制功能块状态字和1个两字节的功能块参数字。OBJ数据作为一种特殊数据格式在梯调电调系统中有大量的应用，但IEC104标准规约中的定义的遥测和遥信数据格式都无法满足OBJ数据类型的传输，为解决此问题本项目对IEC104标准规约进行扩展。定义OBJ数据带时标上送类型标识定义CON<* >: M_OBJ_TB，采用响应1级用户数据请求变化上送和响应总召请求定时上送的方式，其信息体结构定义表如表1所示。

表1 OBJ信息体结构定义

图3 OBJ对象信息框图

3.2 通信点表自动同步功能

传统的IEC104通信在主站、从站各自定义数据通信点表，在程序启动后、数据通信之前，主从站分别加载预先定义好的通信点表，每个数据点按照点表顺序分别被赋予一个唯一的信息地址。通信数据包中数据与地址一起传输，以便于通信对侧识别数据是哪个数据点的值。因此，主从站双方必须确保通信点表必须完全一致，当同一个数据点在数据通信点表中的位置不一致，将造成数据错误甚至错乱。所以主从站双方通信点表的维护工作尤为重要，特别是对于电站与集控中心通信时几万点的数据量，稍有差池就会发生因通信点表的不一致导致的数据错误或通信失败问题。

本项目通过对IEC104规约进行扩展，同步通信点表的扩展应用服务数据单元内部的信息体部分采用JSON字符串格式，字符串中包含信息地址、数据点描述及数据点相关属性参数等，主站根据收到的字符串建立与从站完全一致的通信点表。子站定义的通信点表自动同步到主站，主站不需要单独定义点表，避免了主从站双方通信点表不一致导致通信错误的问题。

3.3 报文日志记录优化

H9000 V4.0计算机监控系统中IEC104通信程序报文日志以文件的形式存储，报文日志作为重要信息文件对通信调试和问题分析十分重要。国网调网关机与国调、国调备调、网调、网调备调有多个链路连接，每个链路按照单独的文件存储，文件以时间和链路连接IP综合命名，便于不同连接的区分。2台梯调通信网关机与该电站梯调中心4台通信网关机共16个链路连接，且因数万点的数据量，值班通信链路的报文日志每天有几个GB，如果每天只记录一个文件，会因单个文件过于庞大导致打开文件与查阅都十分困难，所以本次改造对报文日志记录进行优化，所有日志文件以一个星期为记录周期，超过一周的文件被删除，保证服务器硬盘空间的可用容量，每个链路每天的日志分割为4个文件，将单个文件大小降至1GB以内，保障了日志文件的可读性。

4 结束语

通过本次网关机改造，首先从物理设备上将该电站国网调与梯调通信业务的分离，实现了业务的独立性，对以后调度业务的操作与维护会更加方便；对通信规约及程序进行扩展与优化，使程序在调试、运行及维护时更加健壮；服务器及操作系统全国产化方案的实现，实现该电站计算机监控系统关键设备的自主可控，提升了电厂控制设备及软件的安全可控水平，同时为后期该电站监控系统其它设备的国产化改造积累经验并提供重要的技术支撑。