計算機監(jiān)控系統(tǒng)改造過程中過渡通信的實現(xiàn)方法

郭萬森，汪華強，呂海濤

（北京中水科水電科技開發(fā)有限公司，北京 100038）

水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)不斷更新?lián)Q代，現(xiàn)有系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)運行需求，同時服務器、工作站等硬件設備過于陳舊，給運維工作帶來較大的負擔，升級改造成為很多水電站的首選。在改造過程中，舊監(jiān)控系統(tǒng)不會馬上退出運行，仍會擔任未改造機組的運行監(jiān)視任務，這樣就會出現(xiàn)新舊系統(tǒng)并存的情況，運行人員需要在兩套系統(tǒng)上監(jiān)盤，無疑在過渡期間增加了運行負擔，不利于生產(chǎn)，同時調度通信、AGC/AVC等一些高級功能需要全廠數(shù)據(jù)支撐，必須在一套系統(tǒng)內運行。因此，在新舊監(jiān)控系統(tǒng)分別選取兩臺通訊機（例如廠內通信機），配置通信程序，通信規(guī)約采用IEC 60870-05-104，形成一套過渡通信系統(tǒng)，可以很好的解決這些問題。

1 通信規(guī)約

過渡通信主要是用做新舊計算機監(jiān)控系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)類型為四遙信號（遙信、遙測、遙控、遙調），對實時性、冗余性、精確度要求比較高。IEC 60870-05-104規(guī)約可以滿足過渡通信的需求，大部分計算機監(jiān)控系統(tǒng)基本都具備該規(guī)約的通信功能，不需要二次開發(fā)，在升級改造過程種，可以快速的建立過渡通信，完成兩個系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸。

IEC 60870-05-104規(guī)約由國際電工委員會制定，位于OSI體系中的應用層，可以連續(xù)發(fā)送多個鏈路幀，傳輸效率非常高，且具有TCP/IP的沖突檢測和錯誤重傳機制。

2 通信結構

過渡通信采用IEC 60870-05-104規(guī)約，按照主站/從站模式，在新舊計算機監(jiān)控系統(tǒng)設備中分別選取廠內通信工作站做為通信節(jié)點，且為了滿足冗余互備需求，一般各選取兩臺設備，形成雙機雙網(wǎng)。由于新舊計算機監(jiān)控系統(tǒng)均屬于安全I區(qū)，兩端之間的通信可以不考慮增加安全設備，以節(jié)約成本，且過渡通信屬于臨時性功能。以下根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方向做出兩種通信結構方案。

另外，一些水電廠僅改造上位機系統(tǒng)，不涉及機組改造，針對這種情況，做出方案3。

2.1 方案1

新系統(tǒng)作為從站向舊系統(tǒng)上送數(shù)據(jù)，并接收舊系統(tǒng)的命令。通信結構如圖1所示。

基本過程：

首臺機組改造之前搭建過渡通信系統(tǒng)，并完成功能測試，首臺機組改造期間在舊系統(tǒng)內按照運行要求及全廠功能要求配置過渡通信點表，同時在新系統(tǒng)內按照舊系統(tǒng)需求配置過渡通信點表，改造的同時完成通信點表核對及命令檢查，新舊系統(tǒng)之間建立控制權切換數(shù)據(jù)點，做為每個控制命令的閉鎖條件，新系統(tǒng)僅接收已改造機組的控制命令。首臺機組改造完成后，在舊系統(tǒng)內進行高級功能測試，例如AGC、AVC、調度通信等。后續(xù)改造機組可依次添加過渡通信點表，進行功能測試。流程如圖2所示。

圖1 新系統(tǒng)作為從站通信結構圖

特點：優(yōu)點是前期準備工作較少， 按照改造機組的順序逐步進行，每改造完成一臺機組，相應增加數(shù)據(jù)點即可；缺點是工期比較長，每改造完成一臺機組，都需要修改過渡通信點表。

2.2 方案2

舊系統(tǒng)作為從站向新系統(tǒng)上送數(shù)據(jù)，并接收新系統(tǒng)的命令。通信結構如圖3所示。

基本過程：

首臺機組改造之前，不僅要完成過渡通信系統(tǒng)的搭建及功能測試，還需要在新系統(tǒng)上將所有機組的畫面、數(shù)據(jù)庫、閉鎖庫等集成工作完成，同時新系統(tǒng)要具備高級功能的調試條件。除改造機組外，在舊系統(tǒng)上配置所有機組及其他系統(tǒng)的通信點表，新系統(tǒng)參照舊系統(tǒng)同樣配置通信點表，完成數(shù)據(jù)核對和命令檢查,同樣也需要建立控制權切換數(shù)據(jù)點做為每個控制命令的閉鎖條件，舊系統(tǒng)僅接收未改造機組的命令。后續(xù)改造機組可依次刪除新舊系統(tǒng)上相應的過渡通信點表，由新系統(tǒng)完成已改造機組的數(shù)據(jù)采集及控制。流程圖如圖4所示。

圖2 方案1基本流程圖

圖3 舊系統(tǒng)作為從站通信結構圖

圖4 方案2基本流程圖

特點：優(yōu)點是一次性完成所有功能投入，可以完全接管全廠數(shù)據(jù)；缺點是前期準備工作很多，需要調試完成所有功能，并接收舊系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)。

2.3 方案3

如果僅改造上位機系統(tǒng)，將全廠數(shù)據(jù)過渡到新系統(tǒng)上，可采用一次性過渡方式，利用每臺機組檢修期間或單獨申請停機，測試新系統(tǒng)對所有LCU的數(shù)據(jù)采集、命令下發(fā)等功能測試，待所有LCU測試完成后，一次性將所有LCU接入新系統(tǒng)，隨后進行全廠功能測試。流程圖如圖5所示

特點：優(yōu)點是新系統(tǒng)一次性完全接管全廠數(shù)據(jù)，耗時短；缺點是前期需要將所有畫面、數(shù)據(jù)庫、閉鎖庫等集成工作全部完成，所有功能需測試完成。

3 集成調試

采用IEC60870-05-104過渡通信的集成調試主要包括：參數(shù)配置、通信點表、建立通道、四遙信號核對等。

（1）參數(shù)配置：K、W、t0、t1、t2、t3一般采用默認值，過渡通信屬于點對點配置，RTU地址一般配置為1，四遙信號起始地址按照規(guī)約默認值，遙信類型為單點/雙點，遙測類型一般為短浮點，遙控類型為單點或雙點，遙調類型一般為短浮點。

（2）通信點表：分別為遙信、遙測、遙調、遙控四種類型點表。

遙信：為開關量，主要包括斷路器分閘/合閘、隔離開關分閘/合閘、機組狀態(tài)、一般設備狀態(tài)、保護信號、繼電器動作狀態(tài)等。

遙測：為模擬量，主要包括機組有功功率、無功功率、機端電壓、勵磁電壓、定子電流、轉子電流、其他電氣量等。

遙調：為設定值命令，主要包括機組有功功率設定值、無功功率設定值、電壓設定值等。

遙控：為控制命令，主要包括機組開機命令、停機命令、一般設備控制命令、斷路器分閘/合閘命令、隔離開關分閘/合閘命令等。

（3）建立通道：

物理通道：以雙機雙網(wǎng)為例，且不考慮安全設備，參考圖1或圖2，用超五類或六類網(wǎng)線將新舊系統(tǒng)的4臺廠內通信工作站的A、B兩個網(wǎng)口分別接到過渡通信交換機A、過渡通信交換機B上。

TCP/IP鏈路：在新系統(tǒng)的廠內通信工作站A上ping舊系統(tǒng)的廠內通信工作站A/B的A/B網(wǎng)IP地址(4個通道)，廠內通信工作站B采用相同方式測試(4個通道)。

數(shù)據(jù)報文：根據(jù)規(guī)約或采用第三方報文解析工具，分別檢查U幀、I幀、S幀的報文數(shù)據(jù)。

（4）四遙信號核對：

上送數(shù)據(jù)：遙信、遙測數(shù)據(jù)，在從站側模擬信號，在主站側檢查數(shù)據(jù)接收的正確性并形成記錄；

控制命令：遙調、遙控數(shù)據(jù)，在主站側下發(fā)命令，在從站側檢查命令接收的正確性并形成記錄；

僅改造上位機系統(tǒng)的集成調試：

1）按照舊系統(tǒng)的畫面、數(shù)據(jù)庫、閉鎖庫等，完成新系統(tǒng)的集成工作；

2）進行新系統(tǒng)的功能測試，包括LCU采集、下令等；

3）進行新系統(tǒng)的高級功能離線測試，包括調度通信、AGC、AVC等；

4）在現(xiàn)場搭建新新系統(tǒng)，逐個LCU進行在線測試；

5）新系統(tǒng)一次性接入所有LCU；

6）在新系統(tǒng)上進行高級功能在線測試；

7）新系統(tǒng)完全接管，舊系統(tǒng)退出運行。

4 高級功能過渡

調度通信、AGC、AVC等高級功能需要全廠數(shù)據(jù)支撐，在過渡期間這些功能只能運行在一套系統(tǒng)內，根據(jù)兩種過渡通信結構采用不同的過渡方案。

方案1：新系統(tǒng)作為從站時，在升級改造過程中，仍由舊系統(tǒng)擔任這些高級功能的運行，待全廠改造完成后，按照最新標準在新系統(tǒng)上進行相關試驗。如圖6所示。

方案2：舊系統(tǒng)作為從站時，在升級改造之前，且過渡通信完成后，即可將這些高級功能移植到新系統(tǒng)上，按照最新標準在新系統(tǒng)上進行相關試驗，后續(xù)由新系統(tǒng)擔任運行。如圖7所示。

方案3：僅改造上位機系統(tǒng)時，高級功能的過渡可參照方案二，前期可將高級功能在新系統(tǒng)上測試并運行。如圖8所示。

圖5 方案3基本流程圖

圖6 方案1高級功能基本流程圖

圖7 方案2高級功能基本流程圖

圖8 方案3高級功能基本流程圖

5 結束語

計算機監(jiān)控系統(tǒng)的升級改造影響范圍比較大，對生產(chǎn)運行至關重要。在改造過程中，新舊系統(tǒng)實現(xiàn)過渡通信，可以保證全廠數(shù)據(jù)的一致性、完整性，將已改造機組與未改造機組形成一個整體，同時將集成的工作量降到最低，避免了重復調試。升級改造工期一般比較長，過渡通信方式解決了調度通信等高級功能不能長期中斷的問題，為整體升級改造保駕護航。