计算机监控系统改造研究

钟东桓，董天刚，金橹，刘芮麟，罗嘉祥，马玉博

（1.广东粤电流溪河发电有限责任公司，广东 广州 510956；2.山东沂蒙抽水蓄能有限公司，山东 临沂 276000；3.贵州乌江水电开发有限责任公司乌江渡发电厂，贵州 遵义 563100； 4.华润电力豫北新能源公司，河南 新乡 453000）

1 前言

广东粤电流溪河发电有限责任公司位于珠江三角洲水系流溪河上游、广州市从化区境内。是一个以发电为主，兼顾防洪、灌溉等综合利用的中型水利枢纽工程。公司改造前采用的是由南京南瑞集团公司设计的SSJ-3000型监控系统，上位机系统为NC2000 V2.0，下位机系统采用的是由南瑞集团设计的SJ-600型现地控制单元。近年来，因为监控系统硬件设备使用年限已到，出现了上位机设备陈旧老化等问题，系统响应慢，通讯故障、死机现象增多；系统软件受硬件配置限制无法升级，NC2000V2.0系统也已无法满足现代电力监控系统要求，并且现用监控系统也未满足二次安防要求，因此进行监控系统上位机改造。

2 改造内容

根据设备现状对监控系统上位机系统进行整体改造，本次改造工程的工作内容主要包括上位机监控系统、上位机远动装置、上位机二次安防改造等。改造后监控系统新增双通道网络通讯功能和上位机二次安防装置，并且需要将原监控系统SJ-600型现地控制单元系统、五防系统等接入生产控制大区安全工区，水情系统、电量、水电厂实时系统等接入安全II区。原部分已进行改造的二次安防设备：I区工业信息安全态势感知平台厂站侧系统、安全审计维护工作站、运维审计系统、日志审计系统、网络准入系统、入侵检测系统、1套实时纵向加密认证装置接入安全I区；U盘检测系统接入安全II区。

3 改造方案

系统按“无人值班”（少人值守）的原则进行总体设计，对监控系统上位机进行整体改造，包括上位机NC2000系统、上位机远动装置、上位机二次安防改造。

监控系统上位机采用双主服务器、双历史服务器、双远动通讯机、双操作员工作站、双公用通讯机（与五防、电能、GPS、水情系统、SIS系统等通讯）、双时钟同步系统配置。

为了提高主服务器的实时性、可靠性及提高主服务器的硬盘使用寿命，把历史数据库从主服务器中分离出来，增加2台历史服务器。

配置2台主交换机，满足今后下位机改造双星形网络的要求。

配置1台工程师站、1台数据备份工作站。

远动通道由四线专线单通道改为双通道网络通讯，增加2台通讯路由器，通讯规约由101规约改为104规约。

按二次安防整改要求，增加杀毒软件、安全加固软件。

更换监控系统I区与III区之间的隔离装置1台、监控系统I区与II区之间的硬件防火墙2台互为备用，增加监控系统I区与中调调度广域网I区之间的纵向加密装置2台。

4 改造方案

4.1 上位机软硬件平台搭建

（1）在开始工作前，制订了详细的安全措施、技术措施以及应急措施。（2）施工前，电缆、光缆和双绞线已统计完毕，盘柜结构图完备，并已装配好新设备柜的供电系统。厂级服务器和各工作站已经过上电调试试验合格。（3）在机房安装新机柜，根据设备布置规划将相关服务器和工作站安装到机柜中。（4）为保证在新系统测试期间，电站正常发电，新系统上位机IP重新规划，避免与老系统上位机冲突。（5）完成服务器、工作站等设备电源线、网络线布置连接，设备供电电源回路检查及上电。（6）使用ping命令检查系统各设备间的网络通讯正常，使用node_t命令检查各计算机设备的节点状态正常。（7）检查系统各计算机设备上电后相关应用软件运行正常；各进程启动正常；检查各数据采集服务器间主备用切换功能正常。（8）在机房网络机柜安装光纤配线架。（9）通过尾纤将核心交换机和光纤配线架上端口连接。

4.2 未改造的 LCU 接入试验项目

将相应未改造的LCU接入新系统，和新系统进行联合调试。

（1）测试新系统上位机与未改造的LCU之间的上行数据，包括遥信和遥测。进行相关对点，检查信号是否有误。（2）测试新系统上位机与未改造的LCU之间的下行数据，包括遥调和遥控。在测试下行数据时，需要分别对各个未改造的下位机进行测试。期间做好相关安全措施，测试某套未改造的LCU时，要求安排相关人员守在现地LCU控制柜。机组LCU测试的时候，需将机组停机测试，将调速器置为现地手动，机组进行无水动态试验，待流程测试完成后再进行同期并网试验。期间如遇紧急情况，需要现地LCU守护人员进行手动停机。开关站LCU测试的时候，需要做好相关保护措施，避免发生同期对象选择错误，将相关新路器开出继电器拔出，观看上位机简报或者PLC程序流程来判断发出的命令是否正确。（3）数据采集与事件报警功能测试。（4）人机界面显示检查。（5）控制流程功能静态测试。（6）控制流程功能动态测试。（7）设备的控制权限切换。（8）负荷控制调节功能测试。（9）历史数据存储、报表生成、历史曲线查询等功能测试。（10）各数据采集服务器之间主备、托管切换测试。

4.3 上位机系统功能测试试验项目

（1）语音报警功能测试。（2）打印功能测试。（3）事故追忆功能测试。（4）On Call功能测试。（5）系统对时功能测试。

4.4 外部通讯试验项目

在LCU接入新系统试验过程中，同步安排与中调的通讯功能测试。在开始工作前，制订详细的安全措施、技术措施以及应急措施。

（1）全厂各设备的控制流程功能测试。（2）与中调数据通信功能测试。（3）配合调度完成各种控制功能测试。（4）在监控系统服务器及工作站等12台主机中部署防恶意代码（含主机加固功能）软件。（5）与原厂内电量、水情、生产实时系统、五防系统等的通讯规约调试。（6）将部分已进行改造的二次安防设备：工业信息安全态势感知平台厂站侧系统、安全审计运维工作站、网络准入系统、运维审计系统、入侵检测系统、日志审计系统、U盘检测系统、1套实时纵向加密认证装置等整合接入到新的监控系统上位机。（7）使用主、从时钟同步装置配合的方式与原6台现地控制单元进行分对时。（8）新系统与电厂其他外部设备的通信测试。（9）主机加固操作。（10）新系统上位机72小时拷机运行。（11）原监控系统上位机退出运行。

4.5 进行等级保护测评及安全防护评估（略）

5 投运方案实施

5.1 公用站LCU 接入NC3.0系统

5.1.1 公用站LCU与NC3.0系统通讯试验

试验条件：

（1）按下公用站LCUA1柜调试键。（2）切公用站LCUA2柜“远方、现地”把手至现地位置。

试验内容：

将公用站LCU从旧系统退出，并接入NC3.0系统。

（1）检查上位机“监控拓扑”图公用站LCU6联机正常，状态显示正常。（2）检查上位机“辅助设备监视”图各设备数据、状态显示正常。

5.1.2 公用站LCU 测点检查及故障模拟试验

试验内容：

（1）模拟厂用电4KD保护故障，检查此时上位机是否有用电4KD保护故障的报警信号，报警信号是否正常。（2）模拟GPS主时钟装置报警故障，检查此时上位机是否有GPS主时钟装置报警故障的报警信号，报警信号是否正常。（3）模拟丙压油槽油位高报警故障，检查此时上位机是否有丙压油槽油位高报警故障的报警信号，报警信号是否正常。（4）模拟大修机组尾水水位高故障，检查此时上位机是否有大修机组尾水水位高故障的报警信号，报警信号是否正常。（5）模拟监控直流系统控制器故障，检查此时上位机是否有监控直流系统控制器故障的报警信号，报警信号是否正常。

5.1.3 4KD分合闸试验

试验条件：

（1）弹起公用站LCUA1柜调试键。（2）切公用站LCUA2柜“远方、现地”把手至远方位置。（3）双头刀闸4K放中间位置。（4）拉4KD至试验位置。

试验内容：

（1）上位机发“4KD合闸令”，检查4KD是否动作，上位机状态、数据、语音等是否正确。（2）上位机发“4KD分闸令”，检查4KD是否动作，上位机状态、数据、语音等是否正确。公用站LCU与NC3.0系统试验结束，公用站LCU在NC3.0系统上投入运行。切公用LCUA2柜“远方、现地”把手至“远方”位置。

5.2 机组LCU接入NC3.0系统

5.2.1 机组LCU与NC3.0系统通讯试验

试验条件：

（1）切公用站LCUA2柜“远方、现地”把手至现地位置。（2）按下机组LCUAI柜“调试”键。（3）切机组LCUA2柜“远方、现地”把手至现地位置。（4）投入机组LCUA2柜调试压板。（5）拉机组开关至试验位置。（6）关闭主阀。（7）落下水车锁锭。（8）切lxhmain1为主用，lxhmain2为备用。

试验内容：

将机组LCU从旧系统退出，并接入NC3.0系统。

（1）检查上位机“监控拓扑”图机组LCU联机正常，状态显示正常。（2）检查上位机机组各画面数据、状态显示正常。（3）上位机发“主阀关”，检查OP1、OP2简报窗口是否有“机组控制权在当地，禁止操作”。

5.2.2 机组LCU测点检查及故障模拟试验

试验内容：（1）模拟机组140%过速保护。（2）检查此时上位机是否有机组140%过速保护的报警信号，报警信号是否正常。（3）模拟机组保护装置故障。（4）检查此时上位机是否有机组保护装置故障的报警信号，报警信号是否正常。（5）模拟机组励磁起励失败。（6）检查此时上位机是否有机组励磁起励失败的报警信号，报警信号是否正常。（7）模拟机组水导冷却水开。（8）检查此时上位机是否有机组水导冷却水开的报警信号，报警信号是否正常。（9）模拟机组测速装置故障。（10）检查此时上位机是否有机组测速装置故障的报警信号，报警信号是否正常。

5.3 升压站LCU 接入NC3.0 系统

5.3.1 升压站LCU与NC3.0系统通讯试验

试验条件：

（1）切公用站LCUA2柜“远方、现地”把手至“现地”位置。（2）切1#机组LCUA2柜“远方、现地”把手至“现地”位置。（3）切2#机组LCUA2柜“远方、现地”把手至“现地”位置。（4）切3#机组LCUA2 柜“远方、现地”把手至“现地”位置。（5）切4#机组LCUA2柜“远方、现地”把手至“现地”位置。（6）按下升压站LCUA1柜“调试”键。（7）切升压站LCUA2柜“远方、现地”把手至现地位置。（8）投入升压站LCUA2柜调试压板。（9）退出升压站LCUA1柜“121分”压板。（10）退出升压站LCUA1柜“122分”压板。（11）退出升压站LCUA1柜“101分”压板。（12）退出升压站LCUA1柜“102分”压板。（13）退出升压站LCUA1相“505分”压板。（14）退出升压站LCUA1柜“506分”压板。（15）退出升压站LCUA1柜“507分”压板。（16）退出升压站LCUA1柜“508分”压板。（17）退出升压站LCUA1柜“509分”压板。（18）退出升压站LCUA1柜“505合”压板。（19）退出升压站LCUA1柜“506合”压板。（20）退出升压站LCUA1柜“507合”压板。（21）退出升压站LCUA1柜“508合”压板。（22）退出升压站LCUA1柜“590合”压板。（23）退出升压站LCUAl柜“121合”压板。（24）退出升压站LCUA1柜“122合”压板。（25）退出升压站LCUAI相“101合”乐板。（26）退出升压站LCUAI柜“102合”压板。

试验内容：

将升压站LCU从旧系统退出，并接入NC3.0系统。

（1）检查上位机“监控拓扑”图升压站LCU联机正常，状态显示正常。（2）检查上位机“运行监视”“电气主接线”“开关站操作”“测点监视-开关站测点”各画面数据、状态显示正常。（3）上位机发“505开关分”，检查OP1、OP2是否有“LCU5 控制权在当地，禁止操作”。

5.3.2 升压站LCU测点检查及故障模拟试验

试验内容：

（1）模拟1#厂变保护动作及装置报警，检查此时上位机是否有1#厂变保护动作及装置报警信号，报警信号是否正常。（2）模拟录波器故障，检查此时上位机是录波器故障的报警信号，报警信号是否正常。（3）模拟1#厂变保护装置故障，检查此时上位机是否有1#厂变保护装置故障动作的报警信号，报警信号是否正常。（4）模拟1#地区变保护装置故障，检查此时上位机是否有1#地区变保护装置故障动作的报警信号，报警信号是否正常。

5.3.3 厂变、地变顺控流程试验

试验条件：

（1）弹起升压站LCUA1柜“调试”键。（2）切升压站LCUA2柜“远方、现地”把手至远方位置。（3）退出升压站LCUA2柜调试压板。

试验内容：

506开关分合闸试验具体如下：（1）投入LCU5A1柜“506分”压板。（2）上位机发“506开关分闸”令。检查506开关是否动作，上位机状态、数据、语音等是否正确。（3）拉506开关至试验位置。（4）退出LCU5A1柜“506分”压板并投入LCU5A1柜“506合”压板。（5）上位机发“506开关试验合间”令。检查506开关是否动作，上位机状态、数据、语音等是否正确。（6）退出LCU5A1柜“506合”压板并投入LCU5A1柜“506分”压板。（7）上位机发“506开关分闸”令。（8）推506开关至工作位置。（9）退出LCU5Al柜“506分”压板并投入LCU5AI柜“506合”压板。（10）上位机发“506开关合闸”令。检查506开关是否动作，上位机状态、数据、语音等是否正确。（11）退出LCU5A1柜“506合”压板。

6 改造总结

新监控系统上位机改造项目整体完后相关试验均已完成，试验结果都满足要求，现已正式投入使用。从投入运行至今，新监控系统上位机使用正常，运行稳定。本次改造提高了上位机NC2000应用系统的安全性、可靠性、实时性、冗余配置，满足“无人值班、少人值守”的技术要求。提高了上位机远动装置的安全性、可靠性、冗余配置，实现远动通讯双通道配置，满足调度整改要求。完成了上位机二次安防的整改，满足了二次安防的要求。