松江河梯級電站撫松梯級調度中心監控系統改造

徐麗英，朱 姝，項德志，張寶源

（1.中水東北勘測設計研究有限責任公司，吉林 長春 130021；2.東北電網公司松江電站工程建設局，吉林 撫松 134500）

松江河梯級水電站位于白山庫區以上頭道松花江兩條主要支流漫江、松江河上，梯級電站由小山（裝機 2×80 MW）、雙溝（裝機 2×140 MW）、石龍（裝機2×35 MW）3個電站組成。松江河梯級電站地理位置集中，距撫松縣中心僅10 km半徑的距離，根據水利水電規劃設計總院的批復，在撫松縣設置梯級調度中心。雙溝、石龍兩座電站為在建電站，小山電站于1997年 12月份2臺機組相繼并網發電，撫松梯級調度中心于1998年底投入使用，實現由撫松梯調遙控小山電站運行。

1 撫松梯級調度計算機監控系統的建設現狀

1.1 系統現狀

由于設在撫松的松江河梯級調度計算機監控系統投入運行較早，梯級調度中心主機設備僅配有：計算機主機4臺，其中3臺操作系統為Windows NT4.0 Workstation+SP6，監控平臺軟件為Fix6.15中文版；1臺操作系統為Windows NT4.0 Workstation+SP6，監控平臺軟件為Intouch5.6。

梯級調度中心網絡設備僅配有：1臺10 M帶寬3Com網絡自適應集線器，1條微波通道，1臺路由器（Cisco2501），通過該微波通道與小山電站端路由器對接，實現與小山電站10 M帶寬網絡連接。無數據網接口。

1.2 系統存在的問題

1）現有計算機監控系統設備已運行十多年，監控系統硬件設備已屬淘汰產品，應用軟件不能滿足監控功能要求。

2）UPS電源設備已經老化，且電源容量不能滿足梯級調度計算機監控系統安全運行要求。

3）沒有數據網絡接口設備，不能滿足電力系統數據網絡接口需要。

4）沒有梯級調度計算機安全防護系統，應當按照國家電網公司網調 （2006）1167號文件要求，配置防護隔離設備。

5）梯級調度GPS同步時鐘系統需按一個調度中心、小山、雙溝和石龍3個電站 重新配置，解決計算機監控系統時鐘同步問題。

2 監控系統改造方案

2.1 系統結構

1）監控系統的配置采用開放式、全分布計算機監控系統。各現地控制單元之間采用100 Mbp雙冗余光纖以太網，提高了整個系統的可靠性。

2）計算機監控系統的結構采用模塊化、分布式結構，安裝維護簡單，不會因任何一個器件發生故障而引起系統癱瘓或誤操作。

3）梯調中心設域控制器和額外域控制器，其它計算機配置為成員服務器或工作站，構成Client/Server結構的計算機系統配置。

2.2 系統硬件配置

1）域控制器一臺，熱備用工作方式運行，主計算機設備故障時，配置為備用角色的計算機設備接替工作，自動完成無擾動切換。

2）操作員工作站3臺，并行工作方式運行，某一臺計算機設備故障時，不影響其它計算機設備正常運行，并自動完成部分運行功能切換。

3）獨立運行工作站：設備包括工業數據庫服務器；工程師/培訓工作站；語音報警工作站；數據庫前端工作站；中文打印機各1個。

4）獨立系統/嵌入組件包括同步時鐘系統；安全隔離系統各1個。

2.3 系統網絡設備

1）冗余配置、負荷平衡方式運行的兩組網絡交換機設備，正常情況下，主網、備網負載平衡運行，主網（備網）故障時，所有負荷轉移到備網（主網）運行，故障排除后，恢復負載平衡運行，運行方式無擾動切換。

2）遠傳交換機，調度數據由通訊管理機通過遠傳交換機傳輸至調度數據網，實現上行遙信、遙測和下行遙調數據的傳輸。

3）單模光纜、多模光纜、超五類雙絞線等傳輸介質。

2.4 調度數據傳輸設備

根據最終實現網調中心通過松江河梯級調度中心對小山、雙溝、石龍電站進行電力調度的需要，在梯調中心設立調度數據傳輸系統，主、備通道均采用104協議的調度數據直連傳輸系統。調度數據傳輸系統由2臺通訊管理機、1臺遠傳交換機和1個路由器組成。

2.5 數據備份系統

小山、雙溝、石龍3個電站的測點數據、監控數據及梯調中心的監控數據均保存在設置于梯調中心的InSQL工業數據庫中。該數據庫服務器配置為HP ProLiant DL380 G5，硬盤為RAID5冗余配置，當位于磁盤陣列的硬盤發生故障時，可在線更換，具有很高的安全性。為充分保證歷史數據的安全性，配置一套獨立的數據備份系統，一方面為系統提供域備份服務，另一方面提供數據備份功能。

2.6 防護隔離設備

根據二次系統計算機安全防護的要求，監控系統與調度自動化系統、生產自動化系統進行數據交換時，需要配置分區交換機、橫向隔離傳輸、縱向加密認證裝置、信息傳輸服務器、IDS系統。

梯調中心需要購置的安全防護設備有：縱向加密認證裝置、分區交換機、IDS系統 各1套。

2.7 同步時鐘設備

為形成監控系統統一時鐘，在梯調中心內設置1臺一級主時鐘和擴展時鐘，主時鐘通過B碼端口為擴展時鐘提供時鐘信號，擴展時鐘為雙網冗余的梯調中心主機、梯調中心臨近系統提供NTP時鐘信號；主時鐘通過PTP端口和授時獨立網絡為3個電站內的二級主時鐘授時，以實現一個梯調中心、3個電站內的時鐘統一。梯調中心內一級主時鐘設計為可接收PTP信號，以實現未來接受網調時鐘統一信號，與網調中心保持時鐘同步；擴展時鐘可接收GPS和北斗星定位系統衛星時鐘信號，在上級時鐘同步信號中斷時，提供本地時鐘信號，實現本地一個梯調中心、3個電站的時鐘同步。

3 系統軟件配置

3.1 操作系統

ArchestrA體系結構的顯著特征，不僅保持Client/Server結構的數據訪問機制，還增加了Peer To Peer結構的系統機制。為用戶提供通過以可靠的、分布式的點到點通信為基礎的ArchestrA體系結構開發集中化的應用或高度分布的點到點應用的能力。松江河梯級電站計算機監控系統按照統一的IP地址空間結構為一個梯調中心、3個電站的所有計算機主機分配IP地址。作為IAS系統支持平臺，梯調中心計算機監控系統操作系統采用MicroSoft Windows Server 2003和Windows XP+SP2。

通過上述配置，計算機監控系統形成Client/Server式系統結構，并在部分應用中形成B/S式系統結構。

域控制器中包含活動目錄數據庫的可寫副本，參與活動目錄復制并控制對網絡資源的訪問。系統管理員能夠管理用戶帳戶、網絡訪問權限、共享資源、站點拓撲以及來自目錄林內任意域控制器的其他目錄對象。

3.2 實時監控環境系統

監控系統建立實時監控環境系統，包括Wonderware ISA系統，包括系統結構支持軟件Platform、IDE、GR，可視節點軟件IntouchView等環境軟件；Wonderware InSQL系統，包括工業數據庫軟件InSQL，Microsoft Office，數據庫前端軟件ActiveFactory。

3.3 監控應用開發環境系統

高級語言環境 Visual Studio.net，Visual Studio 6.0，專用語言環境 PowerBuilder10.0，MS Office2003，BM85模塊輔助開發支持工具。

3.4 實時監控應用程序

提供用于梯調中心、小山電站、雙溝電站、石龍電站正確和有效運行的所有應用軟件。包括：實時監控環境系統下運行的應用程序；高級語言環境、專用語言環境下開發的應用程序；報表、報告編寫工具；現地監控應用程序；其他應用程序和接口程序。

4 梯調中心監控系統功能

計算機監控系統可迅速、準確、有效地完成對小山、雙溝、石龍電站被控對象的綜合監控任務，包括：數據采集和處理，安全監視和報警，實時控制和調節，運行計算與數據交換， 歷史數據記錄、存儲、檢索和管理，事故處理指導和恢復操作指，接收和執行調度指令，其它對整個系統進行有效監控的功能。

電站受東北網調調度。東北網調EMS通過光纖接入松江河梯級調度中心計算機監控系統通訊管理機，并向小山電站、雙溝電站、石龍電站計算機監控系統下發控制調節命令，由小山電站、雙溝電站、石龍電站的計算機監控系統根據遠方控制方式進行二次分配后送至3站計算機監控系統現地控制單元，實現對機組的遠方控制。

5 梯調中心通訊系統配置

通信系統連接電站主控級計算機主機和現地控制級各現地控制單元PLC，采用雙光纖以太網冗余結構。梯調中心、小山電站、雙溝電站、石龍電站間主干網通信速率1000 M，站內通訊速率為100／1000 M自適應網絡，接口符合IEEE802.3標準，通信協議采用TCP／IP標準協議。

主站系統網絡采用華為-3COM的QUIDWAY 7500系列100／1000M雙速自適應交換機，該機主板通頻帶寬度640G，滿足系統實時性要求。

系統的網絡管理驅動程序采用數據流量動態平衡控制管理，保證所有的數據流流量在冗余的雙網之間動態平衡，可以有效地降低網絡通訊的負荷率，提高網絡通信的可靠性。