计算机网络监控系统的应用与故障处理

第30卷 2008年1月 湖州师范学院学报Jo ur nal of Huzhou Teache rs College Vol.30

J an.,2008

计算机网络监控系统的应用与故障处理

3

鲁欣南

(长兴发电有限责任公司,浙江长兴313100)

摘　要:介绍了计算机网络监控系统在我厂实际运行的情况,总结了计算机网络监控系统的特点,并对电厂网络监控系统的发展做了展望.

关键词:计算机网络监控系统;应用;故障处理

中图分类号:TN919.2文献标识码:A 文章编号:100921734(2008)S020171204

0　引言

电力工业历来围绕两大主题开展工作,一方面是安全运行,稳发稳供,保障人民用电;另一方面是节能和环保,减少能源消耗和对环境的污染,从而实现电力工业的可持续发展.

目前,我国火电领域的技术得到快速发展,大容量、高参数火电机组逐步得到推广应用,单元机组的容量已从300MW 发展到600MW ,900MW 的机组也得到了成功应用.机组效率较之常规机组有了较大提高.因此,对电厂自动化控制技术、设备也提出了更高要求.电厂计算机网络监控系统是电厂自动化控制组成部分之一,是集通信技术、控制技术和计算机技术为一体的综合自动化系统.电厂计算机网络监控系统在提高设备稳定性、减轻劳动强度等方面,都有十分显著的经济效益和社会效益.

1　我厂计算机网络监控系统概况

我厂现在运行的计算机网络监控系统是在一期的基础上扩建而成的,系统拓扑结构如图1所示.

图1　系统拓扑结构

3收稿日期225

作者简介鲁欣南,工程师,从事生产技术管理研究:2007122:.

该计算机网络监控系统由上位机(或称为操作员站)、站级控制单元(A K )、现地控制单元(A M ,图中未示出)、通讯网络几部分组成.一个站级控制单元或一个现地控制单元功能相当于一台计算机,其C PU 采用的是工业级386芯片.系统主要功能是开关站三遥(遥测、遥信、遥控,含五防闭锁逻辑)和机组三遥(遥测、遥信、遥调,即A GC ),系统通过远动屏和省调通信,也是调度自动化和自动发电控制(A GC )不可或缺的一环.

2　系统特点

2.1　分层分布开放式结构

计算机监控系统结构大体上分为集中式计算机监控系统结构和分布式计算机监控系统结构.集中式计算机监控系统结构就是指一台计算机全部承担整个电厂的监控任务,系统的可靠性和利用率依赖一台计算机.显然,此种系统结构自然存在可靠性差等问题.早期的计算机监控系统由于当时计算机的价格较高,通常都采用这种监控系统结构.随着计算机控制设备价格的下降,大、中型电厂一般都采用分布式计算机监控系统结构.分布式计算机监控系统结构分为分层分布式计算机监控系统结构和全分布式计算机监控系统结构.全分布式计算机监控系统结构把系统的数据库分布到各个计算机的节点上,使某个节点的故障对整个系统的影响降低到最低,这种结构可靠性高,同时具有良好的可扩充性,是目前计算机监控系统结构发展方向.分层分布式计算机监控系统结构把凡是不涉及全系统性质的功能安排在底层实现,加速了控制过程的实现,减轻了控制中心的负担,减少了大量的信息传输.当部分功能发生故障停止工作时,不影响系统其他部分功能正常工作,具有相当高的可靠性,同时可以适应被控制生产过程的变更和扩大,便于扩展,具有一定灵活性.鉴于上述分层分布式系统相对于集中式计算机监控系统的优点,因此我厂计算机网络监控系统结构采用分层分布式计算机监控系统结构.

从图1可知,我厂计算机网络监控系统分为3层:主控层(上位机)、站控层(站级控制单元A K )、现地控制层(现地控制单元AM ).主控层为电站实时监控中心,负责全厂自动化功能、历史数据处理以及全厂的人机对话等;现地控制层所负责的是本单元生产过程的实时数据采集及预处理、状态监视、控制操作以及与站控层的通信等;站控层负责现地控制层和主控层之间的规约转换,避免信息的大批量传输,减轻主控层的负担,同时还完成冗余切换的功能,提高通信可靠性并方便维护.

2.2　冗余模块配置

我厂网络监控系统的操作员站、站级控制单元、远动屏、光纤以太网通信介质与通信接口、光纤现场总线通信介质与通信接口都采用了硬件冗余配置.系统出现硬件或软件故障,会自动判断并进行切换,大大提高了系统运行可靠性.

2.3　双光纤现场总线、双光纤以太网通信

现场总线是以单个分散的数字化智能化的测量和控制设备作为网络节点,用总线相连接实现相互交换信息,共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统.双向数字通信的现场总线技术把自动控制系统和设备带进了监控网络之中,成为电厂网络监控系统的底层,从而为实现电厂自动化提供了可行的基础.现地控制单元A M 与站级控制单元之间采用光纤介质的现场总线通信,站级控制单元与上位机之间采用光纤介质的以太网通信.光纤通信具有抗干扰性能好、传输距离远的优点,通信可靠性大大提高.特别对高压电力设备控制系统来说,如果使用普通电缆或双绞线,同时又和动力电缆、控制电缆混在一起布放,其受辐射干扰、传导干扰、耦合干扰的影响几率大大增加,系统可靠性大大降低,干扰严重的话,系统将不堪使用.

为了进一步增加可靠性,还应用了双光纤现场总线、双光纤以太网,互为备用.一旦一路光纤发生故障时,系统可自动切换到没有故障的那一路光纤.

2.4　标准的IEC 通信规约

通信规约是信息交互的接口随着软硬件技术的发展,通信规约也在不断地变化和发展国际和国内使用的规约多种多样,即使对于同一种规约,其传输格式也会因不同国家�不同生产厂家而不同;此种规约不兼容的问题势必造成调试费时耗力,更严重的可能会影响系统的可靠性,给电厂稳定运行带来不利影响271湖州师范学院学报 第30卷

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为此,国际电工委员会TC 257技术委员会制定了一系列远动规约的基本标准,并在此基础上制定了IEC60870252101远动规约(我国在此规约的基础上制定了相应的配套标准DL/T63422000).IEC60870252101为了提高通信的实时性,采用了只有物理层、数据链路层、应用层3层的增强性规约结构,应用层直接映射到数据链路层,加强了信息的实时性.IEC 260870252104规约适于以太网通信,其实际上是将IEC60870252101与TC P/IP (Transmission Control Protocol/Inter net Protocol )提供的网络传输功能相组合,使得IEC60870252101在TCP/IP 内各种网络类型都可使用.它使用的参考模型源于开放式系统互联的ISO 2OSI 参考模型,但它只采用其中的5层.它由应用规约控制信息(A PC I )和应用服务数据单元(AS 2DU )组成,和IEC 260870252101的帧结构相比,其中应用服务数据单元是相同的.相异之处在于IEC 260870252104使用应用规约控制信息(A PCI ),而IEC 260870252101使用链路规约控制信息(L PCI ).

相比而言,国内产品101和104规约不如国外产品规范和标准.举个例子,101和104规约的应用层报文中都有品质描述符,如N T (非当前值)、IV (无效)位,如这两位被置“1”时,则该报文中包含的模拟量或开关量信息可能不能正确反应当前设备的运行状态.在监测或控制时,必须将品质描述符考虑进去,否则会产生错误结果.国内产品101、104规约一般不处理品质描述符,这是一个缺陷.再比如,模拟量上传可以用归一化值(如TI =34)、标度化值(如TI =35)、浮点数(如TI =36)三种格式.同样设点命令也可以用归一化值(如TI =48)、标度化值(如TI =49)、浮点数(如TI =50)三种格式.如果用归一化或标度化值,要做量程转换,精度也没有浮点数格式的高,但国内很多产品的101、104规约不支持浮点数的报文格式.

2.5　自诊断与远程维护功能

系统自诊断与自恢复功能是提高系统可靠性的重要措施.我厂网络监控系统具备完善的自诊断与自恢复功能.诊断分硬件诊断与软件诊断,硬件检测包括板卡CPU 、输入输出通道、电源、通讯接口等;软件检测包括软件异常中断、通信链路故障等.系统可将异常情况及时报警,并根据情况自动切换.

另外,系统还具有完善远方诊断及远方维护功能,既方便了维护,又提高了维护效率.

2.6　维护工具规范、使用方便

现地控制单元厂家提供的产品组态与维护工具TOOLBOX 是基于模块化机构、面向对象的一套应用软件,其功能齐全,结构清晰,组态方便,文档备份简单可靠,具有实时监测、仿真功能;组态过程不涉及算法语言的编写,使得产品功能规范,统一性好,便于使用.其中逻辑编程子工具非常实用,编程方便,基本可实现顺序控制、过程控制工业领域所有的控制逻辑.在这一点上,值得国内监控产品厂家大力学习.国内产品如果牵涉到逻辑或参数更改,一般都要厂家技术人员到现场做计算机算法语言的更改,不同的技术人员更改一段算法语言,统一性差,日常维护不方便,且不便于电厂维护人员学习使用(因为不可能要求电厂维护人员都掌握算法语言的编写).

3　系统完善

为了保证设备的可靠运行,两个站级控制单元(A K )是基于冗余设计的.正常情况下的某一时刻,只有一个A K 在主用状态,另一个A K 则处于备用状态.两个A K 通过通信的方式比较各自的板卡工作状况和通信状况,采取优胜劣汰、竞争的方式决定哪个A K 将处于主用状态,并自动进行切换.

由于没有设置冗余切换装置,两个A K 的切换通过上述通信、竞争的方式进行,没有第三方的参与.在刚上电工作的一段时间内,如果两个A K 的板卡和通信都很正常,会出现过度竞争的现象,两个A K 不断争取使己方处于主用状态,来回切换,会引起与操作员站和省调的通信中断,有时这个过程会长达数分钟之久.从而影响设备的正常运行,也给网络监控设备的参数维护带来很大的不方便.由于上述原因,我厂网络监控A K 经常出现死机现象,现地控制单元AM 出现现地操作故障且无法复归,影响我公司与省调的通讯,且影响网络监控的安全运行技术人员经多方排查,在两个K 之间增加一个冗余切换装置,当处于自动方式时,该冗余切换装置获取两个K 的板卡和通信情况,根据优胜劣汰的方式自动切换K 的主用备用状态由于是通过冗余切3

712008年 鲁欣南:计算机网络监控系统的应用与故障处理.

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