密云水电厂计算机监控系统改造设计与实现

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网 １改 造 后 密 云 电厂 计 算 机 监控 系统 结 构 冈 系统 按 照 Ｈ９ ０ 算 机 监 控 系 统 的 简 化 方 式 配 置 ， 站 ０ ０计 厂 层 配 置 两 台 操 作 员 工 作 站 ， 台运 行 维 护 站 ， 台 Ｏ — Ａ Ｌ 一 一 Ｎ Ｃ Ｌ
伞 ，采 用新 老 系统独 运 行 的过渡 方 案 ，新 老 系统 并列 独 市运 行 ， 系统将 改造 完 成机 组数 据送 入 老系统 ， 新 由老系 统完 成 伞 厂
改 造 后 通 过 Ｐ Ｃ直 接 上 网方 式 ， Ｌ 完成 现地 Ｐ Ｃ与 厂 站 层 Ｌ
由于电厂部分 自动化设备老旧，多采用 自定义的非通用规 约格式，监控系统所配置通信控带－￣与这些设备ｉ 串口通信 Ｉ Ｉ Ｉ 了 时需开发相应的规约软件， 如温度巡检设备、 继电保护设备等 。通
信 控 制 器 采 用 Ｕ 一 ４ ０ Ｌ 通 信 智 能 控 制 器 ，Ｐ 主 频 ２ ６ Ｃ ７ １一 Ｘ ＣＵ ６
厂 站层 系统 为新 建设 系统 ，与原系统厂 站层 完全独立 。 系统采 用分 层分布开放式系统结构 ， 系统 网络结构采用 以太 网之星形结 构 ， 厂站级 主控层及其 现地控制单元层之 间采用
快 速 交 换 式 以太 网络 总线 ，通 讯介 质 采 用 １０Ｍ ｉｓ ０ ｂｔ 网络 交 ／
故障环节 ； （） ４ 采用嵌入 式智能通信控制器 ， 完成 Ｌ Ｕ与各现地设 Ｃ 备， 如微机励 磁调节装 置 、 机调速装 置 、 机保护装 置 、 微 微 机
密 云水 电厂原计算 机监控 系统采 用 的是北京 中水科 水
电科技开发有 限公 司的 Ｈ ０ ０ Ｖ ．） ９ ０ （ ２０ 系统 ， 已投入运行多年 ， 对 电厂 的安全生产发挥 了重要作用 。 随着计算 机和控制器等 电子设 备的逐渐 老化 ， 品备件 备
原则 。本 文介 绍 了密云 水 电厂 计 算 机 监 控 系统 升 级 改造 的设 计 与实 现 。 关键词 ： 密云 水 电厂 ；监 控 系统 ；改 造 ；Ｈ ００ ９ ０ ；抽 水 蓄 能
中 图 分 类 号 ：Ｐ ７ ￣ 文 献 标 识 码 ： Ｔ ２ ３． ５ Ｂ 文 章 编 号 ：６ ２ ５ ８ （ ０２ ０ — ０ ３ ０ １７ — ３ ７ ２ １ ）３ ０ ６ — ２
３３抽 水 蓄 能 机 组 控 制 ．
和制 表打 印 、 运行 和事故处 理指导 、 历史数 据记 录、 整理 、 归 档和检索 等。运行 值班人员通过操作员站对 电厂 的生产 、 设
备 运 行 做 实 时 监 视 。Ｔ 作 站 配 置 声 卡 和 语 音 软 件 ， 于 当 被 用
监控对象发生事故或故障时 ，发 出语音报警 提醒运行人员 。 两套操作 员工作站互为备用 ， 可无扰动切换 。 运行维护Ｔ作站供 电厂维护人员对 系统数据库 、 面面 的 修改维护 工作 。Ｏ — Ａ Ｌ工作站实现 电话语 音及短信息报 ＮＣＬ 警及查询功能 ， 实现与微机五 防系统 、 上级调度系统 的通信 。 在改造过渡期 内 ， 实现与原监控 系统 的数 据通信 。卫 星对 时
数据上送调度部门， 在拿厂 所 有 Ｌ Ｕ改造 完成 后 ， Ｃ 与调 度 通
信 任务 改 由新 系统完 成 ，新 老系统之间数据 只监视小控制。
因调度 对 密云水 电厂无 自动 控制 要求 ，且 新 系统 配置 了厂站 层
交换机， 所以采取了新老系统独 运行 的过渡方案 ， 新系统通过 串口方式以 Ｃ Ｔ规约向老系统传送数据。 Ｄ
如下思路设计 ： （） １ 按照无人 值班（ 少人职守 ） 的设计理念 ， 用“ 采 总体设 计一次到位 ， 改造分 布实施 ” 的原则 ； （） ２ 系统硬件选用国际或国内知名品牌的产 品，系统软
功 能的分 布 ， 既提供 了某个设备 的故 障只影响局部功能 的优
点， 又利于今后 的功 能扩充 。系统总体 结构 如图 １ 所示。
统 可靠性 ， 高管理水 平和经济 效益 ， 提 将原 有的计 算机监 控
系 统 进 行 升 级 改 造 为 Ｈ ０ ０ Ｖ ．） 统 。 ９０ （ ４０ 系
（） ７ 现地 Ｌ Ｕ盘柜 内设备合理 布局 ， Ｃ 尽量保 留原有 设备 （ 电缆 和 自动化元器件 等 ） 和安装位置不变 ， 避免过 多的重新 接线， 减少改造工作 量 ， 减少投资 ； （） ８ 形成全厂统一时钟系统 ； （） ９ 改造过程 中， 实现新老系统之间 的数据互联 ， 证与 保
ＭＨ ，２ Ｍ内存 ， ｚ１ ８ 其串口处理速度与能力比现场 自动化设备串口 通信能力强太多， 以在速度匹配上存在问题 ， 所 经常出现召唤报文
发 出后 收不到 回应 ， 后经过 软件延时 处理 ， 解决速度 匹配 的问题 。
３２Ｐ Ｃ 程 序 软 件 移 植 － Ｌ
工作站兼通信站 ， 台交换机 ， 一 一套卫星对时时钟系统 。 操 作 员 工 作 站 的功 能 包 括 对 整 个 电 厂 的 运 行 管 理 、 据 数 库管 理 、 合计算 、 综 事故 故障信号 的分析处理 、 图形显示 、 定
值 设 定 及 变 更 工 作 方 式 、 拟 数 据 的趋 势 分 析 及 记 录 、 计 模 统
１ 原 系统存 在 的 问题及 改造设计 思 路
原 系统 设计 采用 的是 Ｈ ０ ０Ｖ ． 。随着技 术进 步 ， ９ ０ ２０版 该 系统 经过这些 年 的不 断充实 、 改进 和完善 ， 已经 升级发 展 到 Ｖ． （ ４０版 具有更高 的系统可靠性 和可维护性 ） 。原监控 系 统硬件设 置已不能够满足该系统 的技术 要求 ， 系统 的可靠性
收 稿 日期 ：０２ ０ — ７ ２ １ － ２ ２
作者 简介 ：张卫君 （９ ０一）男 ， １８ ， 硕士 ， Ｔ程师 ， 主要从 事水利水 电 工程计算机 监控系统设计开发 Ｔ作 。
水
电 站 机
电 技
术
第３ ５卷
玲
Ａ Ｃ不 中断运行 的 电厂 ， 用平滑 过渡 的方 案 ， 过新 老系 统 Ｇ 采 即通 之 间的通信 ， 新 系统 改造 完成 机组 数据 送往 老 系统 ， 系统 接 将 老 收 到调 度令 厂 给定 经 Ａ Ｃ运 算 分 配 后对 新 系统 控 制 的机 组 进 Ｇ 行功 率调 节控 制 ；对 于调 度无 自动 控制 要求 的电厂 ，为 确保 安
系统改造 中 Ｌ Ｕ保 留原 Ｃ Ｕ模块 ， ０模块 ， Ｃ Ｐ Ｉ ／ 增加以太 网 模块。原 Ｐ Ｃ编程软件 为 Ｌ ０ Ｌ ９ Ｌ Ｍ９ ，Ｍ ０为 Ｄ Ｓ环境下的编程 Ｏ
方 式 ， 序 的 可读 性 与 维 护 性差 ， 以在 此 次 改 造 中将 编程 软 程 所 件 由 Ｌ ０升级 为基 于 Ｗｉｄｗ 的 Ｐｏｃ 。软 件移 植 过 程 Ｍ９ ｎｏ ｓ ｒｆｙ ｉ ＭＥ 中 ，充分 考 虑 两 种 编程 软 件 的 差异 及 Ｐ Ｃ程 序软 件 ‘ 在 编 Ｌ 级 程规 约 Ｊ的差 异 ， 用 电厂 长 期 运 行 积 累 的 技 术优 势 ， 留并 ＝ 利 保 优化 原 有 的工 艺 流程 。
３北京 华电集团 ， ． 北京 １０ ３ ） ０ ０ ５
摘
要： 密云水 电厂计算机监 控系统升级 改造采用 了北京 中水科水 电科技 开发有 限公 司 Ｈ ０ ０Ｖ ． ９ ０ ４０系统， 了提 为
高监控系统的可靠性， 综合考虑全 系统 的平稳过渡 ， 确保备 品备件 ， 改造采用“ 总体设计 一次到位 ， 改造分布实施” 的
第 ３ ５卷 第 ３ 期
２１年 ６ ０２ 月
水
电 站 机
电 技
Biblioteka Baidu术
Ｖ‘ －５Ｎ０３ ） ３ ． ｌ
Ｍ ｅ ｈ ｎｉａ ｃ ａ ｃ ｌ＆ Ｅｌｃｒｃ ｌＴｅ ｈｎ ｑ ｆ ｙ ｒ ｐ ｗｅ ｔｔｏ ｅ ｔｉａ ｃ ｉ ｕｅｏ ｄ ｏ ｏ ｒＳ ａｉｎ Ｈ
ＪＪ ．０１ ｌ ２ ２ ｎ
控制层采用工控 机作为 以太 网通信 网关 、 人机 联系接 口和现
地通信控制器 。 为提高密云 电厂全厂 自动化水平 ， 实现 电厂创一流企业
换机 和光纤 ， 系统具有较 高的传输 速率 和 良好的抗 电磁 干扰
能力 。网络 上接 人的每一个设 备都有其特定 的功 能 ， 实现 了
的 目标 ， 以及基 于原监控 系统存 在的一些 问题 ， 系统 改造按
６ ３
密云水 电厂计算 机监控 系统 改造设计 与实现
张卫 君 ’ ，高晓 森 ， 琦 ’ 史 小杰 ，苗珍 山 毛 ，
（ ． 京 中水 科 水 电 科 技 开 发 有 限公 司 ， 京 １０ ３ ；２北 京 华 电水 电有 限公 司 ， 京 １ １ １ ； １ 北 北 ００８ ． 北 ０ ５ ２
难 于采 购 ， 为 制 约 电 厂 安 全 运 行 的瓶 颈 。 为 进 一 步 提 高 系 成
组状态监测装置等其它设备的通信 ；
（ ） 开关站及公用 系统部分接入 计算机监 控系统 ， ５将 保 证 全厂设备监控 的完整性 ， 留控制死 区； 不
（ ） 分 利 用 电站 的 技 术 优 势 ，保 留 并 优 化 原 有 的 工 艺 ６充 流 程 ， 量 减 少 现 场 调试 周 期 ； 尽
时钟系统完成全厂设备的统一对时。
２ ２现 地 层 ＿
密 云 水 电 厂 １ 机 组 与 ２号 机 组 为抽 水 蓄 能 机 组 ， 常 号 与
规机组运行及控制方式存在差异 。两台抽水 蓄能机组 为半 压 启动双转速斜流转浆机组 ， 过程控制复杂 ， 如果控制不 当 ， 特 别容 易产生机组 的过 电压 、 水泵 逆功率 、 生差动保 护误 动 产 及机 组振动 等难 题 ， 在改造过 程 中， 经过周 密的论证 和严 格
和可维护性较差 。
上级调度部 门数据通信无 中断。
２ 监 控 系统 改造 内容
２ １厂 站 层 ．
由于历史原 因 ， 原来 开关 站及公用系统部 分未能接人 到
计 算 机 监 控 系 统 中 ， 为 系 统 盲 区 ， 重 影 响 整 个 系 统 的 实 成 严 时性和可靠性 。 限 于 当 时 Ｐ Ｃ的 网 络 接 入 能 力 ， 原 系 统 设 计 中 ， 地 Ｌ 在 现
北 京 密 云 水 电厂 位 于北 京 市 东 北 部 的潮 白 河 上 ， 北 京 距
件采用 中水科技公 司最新 Ｈ ０ ０Ｖ ． ９ ０ ４ ０计算机监控系统 ， 充分 保证系统具有高可靠性 、 先进 性和维护方便 ；
（ ） 用 Ｐ Ｃ直 接 上 网 方 式 ， 消 工 控 机 ， 少 系 统 的 ３ 采 Ｌ 取 减
的试 验 ， 决 了这 些 问题 。 解 ３４通 信 控 制 器 软 件 开发 ．
现 地层 配置 ６ 机组 Ｌ Ｕ和 １ 开关 站 Ｌ Ｕ， 套 机组 套 Ｃ 套 Ｃ ６ Ｌ Ｕ是在原系统上改造 ， Ｃ 开关站 Ｌ Ｕ全部 为新增加设备 。 Ｃ 原 系统现地控制层采用工控机作为 以太 网通信 网关 、 人 机联 系接 口和现 地通信控制 器 。由于 Ｔ控机 产品采 用了硬 盘、 风扇等旋转运动部件 ， 风扇损坏后 ， 在很短 时间 内就会使 工控机烧毁 ， 造成巨大的经济损失 。同时此型号工控机 已经停 产 ， 品采购非常困难 ， 备 一旦 发生故 障将影响机组安全稳 定运 行 ， 以其可靠性大大降低 ， 所 成为整个系统中的薄弱环节。
市 约 １ ０ ｍ， ０ 是一座 以防洪 、 水 、 电和灌溉 为 目的的综合 ｋ 供 发 性水利枢纽工程 。 电厂装有 ４台 １． ＭＷ 常规水力发 电机 该 ８ ７ 组 和 ２台 １ 抽水蓄能机组 ， ３ＭＷ 是一座常规水 电机组与抽水
蓄 能 机 组 相 结 合 的混 合 式 电厂 。