大源渡水电站计算机监控系统改造浅析概要

1原计算机监控系统简介与其存在的问题

1.1系统结构

大源渡水电站原计算机监控系统采纳奥地利VATECH集团SAT公

司20世纪90年头产品。整个监控系统采纳分层分布式结构，由负责完成

全厂集中监控任务的电站级限制层和负责完成1〜4号机组、开关设备、公

用设备、模拟屏驱动与调度通信等监控任务的现地限制单元层以与网络设备

组成。其系统结构如图1所示。

图1

（1）电站限制层包括上位机A/B、工程师工作站、调度通信工作

站、打印机、模拟屏、电力专用不间断电源EUPS、GPS同步时钟等。

1）上位机A/B采纳冗余配置，兼做操作员工作站和服务器。操作系

统为Solaris2.5.1,软件为SAT公司开发的SAT250。

上位机冗余切换板SCA—RS与操作员工作站A/B用光纤串行连

接，其主要功能是监视A/B工作站的运行状况，并使A/B工作站与GP

S时钟同步。

2）工程师工作站操作系统为WindowsNTWorkstati

on4.0,主要用于上位机SAT250与非SAT250系统之间的通

信，对上位机进行日常维护。

3）调度通信工作站操作系统为WindowsNTserver4.

0,网关软件为SAT公司开发的GKD。其串口接至LCU10的串行通

信处理板CP2001,采集令牌环网上的信息，完成与地调的数据通信。

4）模拟屏在中控室模拟屏上可实现1〜4号机组的并网和停机操作，

以与电站相关开关的手动合闸、分闸操作。

5)电力专用不间断电源EUPS经过改造的两台电力专用不间断电源

EUPS(容量分别为5000VA)给电站级限制层的上位机A/B、工

程师站、调度通信工作站、打印机等供应稳定牢靠的220V沟通电源。

6)GPS同步时钟整个监控系统的同步时钟来自GPSo上位机A/

B站通过RS—232串口与GPS时钟同步；现地限制单元层的LCU1

0与GPS时钟相连，它是现地限制单元层LCU的timemaste

r,其它各LCU通过令牌环网保持时钟同步。

(2)现地限制单元层包括1〜4号机组的现地限制单元LCU(1-

4),110kV开关站设备的监控LCU5(I、II),发电机10.

5kV配电装置的监控LCU7(I.II),11kV近区配电装置的监

控LCU8,电站公用

大源渡水电站计算机监控系统改造浅析

邓朝君

(湖南省大源渡航电枢纽管理处，湖南衡阳421412)

摘

要：介绍了大源渡水电站原计算机监控系统的结构、配置以与存在的主

要问题；对电站计算机监控系统的改造

进行了分析和总结，并指出该系统目前仍旧存在的问题与处理对策。关

键词：大源渡水电站；计算机监控系统；改造处理对策

中图分类号：TP273+.5

文献标识码：B

文章编号:1672-5387(2010)01-0018-

D0

04

收稿日期：2009-10-29

作者简介：邓朝君(1975—)，工程师，从事水电站电气设备维护

工作。

第33卷第1期

水电站机电技术

Vol.33No.12010年2月

Mechanica1&E1ectricalTechniqueo

fHydropowerStation

Feb.2010

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供排水系统、空压机气系统、直流系统以与400V厂用系统等设备的

监控LCU6,全厂通信限制LCU9(主要完成LCU5、6、7、8与

3的配置完全相同，但它们分别所连接的子功能组AM1703不同，所以

本站LCU9并非真正意义上的冗余配置。

7）模拟屏驱动与调度通信LCU10由一个SK1703主功能组

成。其模拟量输出板KR—A08驱动模拟屏的电测表计，数字量输出板K

R-BO32驱动模拟屏上10.5kV开关与刀闸的位置指示；串行通信

处理板CP2001与调度通信工作站的串口相连，完成与衡阳地调的远动

通信。

（3）网络结构监控系统主要有两个独立的网络一总线式以太网和令牌

环网。

1）电站级限制层的上位机A/B、工程师工作站、调度通信工作站、

打印机由同轴电缆构成10Mb/S

的总线式以太网。同时上位机A/B还通过令牌环网网卡连在令牌环网

上。

2）现地各限制单元LCU通过各自的主功能组SK1703的令牌环

网限制器KR-TR连在以光纤为传输介质的令牌环网上。

其中1〜4号机组现地限制屏与中控室+HA01屏内分别安装令牌环

网集线器TFP（Token—RingFiberOpticRepea

ter）。1.2存在的问题

大源渡水电站计算机监控系统自1998年12月投运以来，运行状况

总体较好。但近些年也渐渐暴露出了一些问题，主要如下。

（1）上位机A/B站硬件配置低且常常出现死机现象

上位机工作站CPU为Pentiumpro200MHz,内存12

8MB,硬盘容量为4.2G,主板的插槽为ISA插槽。主机连续运行近

十年，元器件均已老化，系统运行速度慢，且两工作站常常出现死机现象。

ISA插槽的以太网W与令牌环网网卡都已被淘汰，市面上几乎找不到此类

网卡。

主机的操作系统为低版本的So1aris2.5.1,其对硬件的兼

容性差，一旦要更换主机的任何元件或外围设备，都非常麻烦。

上位机软件SAT250本身也有不完善的地方，其VIS250常常

出现实时事务丢失；组态软件报表的开发困难，一般用户无法依据本电站的

实际状况进行再开发。

(2)调度通信工作站运行不稳定与衡阳地调进行远动通信的网关工作

站始终存在故障，运行不稳定，常常出现死机或数据无法刷新。虽然ELI

N公司技术人员进行多次了处理，但问题均未彻底解决。

(3)备件问题随着计算机与网络技术的发展，本站监控系统所运用的

部分产品已被市场淘汰。令牌环网的限制器KR—TR、

集线器TFP以与下位机模块CP1032、CP1037、AME的

功能模块厂家已停止生产。这样在备件缺乏的状况下会干脆影响到电站的平

安运行。

2详细改造内容

依据本电站的实际状况与综合考虑，大源渡电站计算机监控系统采纳部

分改造的方案。电站级限制层设备除模拟屏、电力专用不间断电源EUPS

外，

邓朝君：大源渡水电站计算机监控系统改造浅析

第1期19

其它设备均升级改造；现地限制单元层只进行局部升级改造，屏柜的面

数、外部端子连线、连接电缆均不改变；系统网络改为100Mb/S工业

以太环网，传输介质仍利用原监控系统的光缆。改造后的系统结构如图2所

zjso

图2

2.1电站限制层改造

(1)上位机A/B站采纳冗余配置，互为热备用，兼做操作员工作站

和服务器。其主机为高性能、多任务、多用户型HPXW4600工作站。

安装的操作系统为WindowsXP,监控软件为SAT公司的升级产品

SCALA6.3o

此次改造进一步完善了电站1〜4号机组的联合限制功能一一

一自动发电限制：AGC)和自动电压限制(AVC)。上位机A/B

站的成组限制画面仅是运行人员的操作画面，联合限制程序安装在工程师

站。

(2)工程师站采纳高性能、多任务、多用户型HPXW4600工作

站。除主要完成电站上、下位机的日常维护工作外，同时还兼作电站1〜4

号机组的联合限制服务器。

(3)GPS同步的网络时钟服务器LANTIME由卫星同步GPS

167接收器、带电源和网卡的单板计算机组成。单板计算机通过中控室内

的交换机连在以太环网上，向整个监控系统供应高精度的时钟。

(4)网络打印机HPLaserJet5200n通过中控室内的交

换机连在以太环网上，负责定时、呼唤打印，以与手动打印上位机屏幕或工

程师站所选定的内容。2.2现地限制单元层改造

(1)1〜4号机组现地限制单元LCU(1-4)将机组LCU1-

匕(2114的51＜机架升级为人1＜机架，升级内部的CPU模块，保留原SK

的I/0模块；机组顺控和

平安的AM模块均保留不变。

(2)全厂通信限制LCU9将配置完全相同的两个SK机架升级为一

套AK机架，升级内部的CPU模块；原LCU6取消，其功能由LCU9

AK机架内新增加的I/。模块完成。

(3)模拟屏驱动与调度通信LCU10将SK机架升级为AK机架，

升级内部的CPU模块，保留原SK的I/0模块。与调度的通信由LCU

10的通信处理模块CP2002完成，不单独设置网关工作站。

(4)其它电站LCU5(I、II)、LCU7(I、II)、LC

U8均为AM模块，考虑到本站还储备有相当数量的AM模块备件，所以此

次不进行改造。2.3系统网络改造

改造后的监控系统网络采纳传输速率为10UMb/s的高速光纤以太

环网结构，网络通信介质利用原系统多模光纤，遵循TCP/IP规约。电

站限制层与现地限制单元层之间通信采纳国际标准化开放系统规约IEC6

0870-5-104o

1〜4号机组现地限制单元LCU(1〜4)各装有一台交换机，将L

CU1〜LCU4连至以太环网上；中控室+HA01屏内有两台交换机，

分别将上位机A/B、工程师站、网络打印机、GPS同步的网络时钟服务

器、LCU9、LCU10连接至以太环网上。网络设备为MOXA工业以

太网交换机，全部交换机之间采纳光缆串接并形成环网。

3目前监控系统仍旧存在的问题与处理对策

通过部分升级改造，大源渡水电站计算机监控系统的性能和稳定性大大

增加。但是由于最初的设计缘由，目前监控系统仍旧存在几个问题，要特殊

引起运行、

维护人员的重视，以便在日常工作中做到心中有数，确保电站的平安、

稳定运行。

（1）1〜4号机组LCU1—LCU4仅由AK主功能组连上以太环

网，当AK的通信处理模块故障时，机组负荷的调整和停机流程执行问题。

电站1〜4号机组现地LCU仅由AK主功能组干脆连在以太环网上，

AM子功能组（顺控和平安模块）经SIM—BUS总线与AK通信。当A

K的通信处理模块故障，其与上位机的通信中断，中控室上位机无法限制相

应的机组。

此时要检查机组现地触摸屏

水电站机电技术

第33卷

20

是否可用，若正常则在触摸屏上实现机组负荷的调整和停机流程的执

行；若触摸屏也不行用，应当在现地电调屏上实现对机组的限制。

在以后的改造中可考虑将AM子功能组通过网卡干脆连在以太环网上，

从而实现机组AM子功能组与上位机的干脆通信，从根本上消退因机组AK

主功能组通信故障，上位机无法限制机组的隐患。

(2)机组调速器为有功限制方式时，失去有功反馈值问题。

电站4台机组采纳扩大单元接线，1、2号机组共10.5kVI段母

线，3、4号机组共10.5kVII段母线。

LCU7(I)负责1、2号机组10.5kV配电设备与相关量的监

控，LCU7(II)负责3、4号机组10.5kV配电设备与相关量的

监控。机组的实际有功值来自LCU7,其经过SIM—BUS总线，传输

到LCU9,再由以太环网送至各机组现地LCU,电调采集此值作为调整

有功的反馈值。

当LCU7/LCU9故障或者是以太环网网络故障时，机组调速器系

统因失去有功反馈值，其闭环限制变成开环限制，致使机组负荷始终往上

升，从而出现机组过负荷甚至于出现事故。电站在改造LCU9的过程中就

曾出现过3号机因失去有功反馈值，负荷直线上升达到33MW的现象(机

组额定出力为30MW),由于当时现场工作人员处理得当且快速，避开了

事故的发生。

今后为避开此类危急现象的再次发生，机组在调速器有功限制方式运

行，处理LCU7/LCU9或以太环网网络故障时，首先要将相应的运行

机组调速器限制方式切换为“开度”限制，使调速器干脆限制机组。

为彻底解决机组有功反馈值问题，可在每台机组现地LCU限制屏内增

加一功率变送器，通过电缆将来自LCU7的机组实际有功值干脆接至功率

变送器；现地LCU模块采集此值再送至电调。这样电调的有功反馈值没经

过网络传输，干脆从机组LCU采集，其牢靠性增加，从根本上解决了机组

调速器在有功限制方式时失去有功反馈值的问题。

(3)全厂通信限制LCU9无冗余配置问题。改造后的LCU9除主

要完成LCU5、7、8与上位

机与其它LCU的通信外，电站原LCU6的监控功能也由LCU9新

增加的I/。模块完成。在现地限制单元当中，LCU9的通信处理任务重

大。一旦LCU9出现故障，将影响它的子功能组LCU5、7、8与上位

机与其它LCU的通信。改造前虽然LCU9是由两个配置完全相同的SK

机架组成，但两个SK机架所连的子功能组并不相同，所以本电站的LCU

9并非真正意义上的冗余配置。

为确保LCU9道信的牢靠性，在以后的改造中可考虑将L