330 MW机组计算机监控系统Centrolog—T20及其改造

0　引言
　　随着计算机软件、硬件、网络技术的飞速发展以及发电机组单机容量的迅速增加，微机局域网络的应用已是电力监控系统发展的必然趋势［1，2］。江油发电厂7号、8号机组为进口法国ALSTHOM公司的330 MW火电机组，其控制设备Centrolog—T20系统为国外80年代产品，共采集模拟量700个、逻辑量3 000多个，是典型的大型分散控制和集中监视系统。其下位机T20系统包括逻辑控制(Controlbloc)、锅炉控制(Micro—z)、汽机控制(Micro—Rec)等下级控制和调节系统，它完成机组主辅机控制和调节以及电气控制。上位机Centrolog系统是以1台BULL公司的Solar小型机为中心，在RTES16实时操作系统支撑下构成的多任务实时系统，对机组运行状态和参数信息进行集中监视。机组多年的运行表明：下位机T20系统具有很高的可靠性，其系统软、硬件设计严密周到，充分考虑了特殊情况，留有充足的备用资源；上位机Centrolog系统的数据有较高的可靠性和准确性。由于机组取消了很多常规仪表，因而数据大多通过Centrolog系统进行监测，它具有相当的实用性，是不可缺少的重要设备。然而，Centrolog系统也存在一些问题，给发电机组的安全运行带来了较大影响和隐患。基于此，省电力局组织科研力量于1996年开始对系统进行技术改造，利用现有的高性能微机取代原小型机，与微机网络接轨。

1　Centrolog系统存在的问题
1.1　备品问题
　　Centrolog系统是以小型机为中心的计算机系统。从计算机技术水平来看，该系统只相当于80年代中期水平；从发展角度来看，小型机已经逐渐被高性能微机所取代；从价格方面来看，由于Solar机系统的专用性，其备品必须依靠国外，价格昂贵。而微机的价格/性能比、通用性、兼容性都有无可比拟的优势。
1.2　性能问题
　　Centrolog监控系统的性能与我国制定的关于300 MW火电机组监控机标准相比，存在以下差距。
　　a.系统平均无故障时间（MTBF）：按国家标准主机不少于4 320 h，系统应不少于2 168 h，而Centrolog从投运以来，连续无故障运行的最好记录未超过1个月。
　　b.系统冗余：按国家标准，系统CPU应有15%或以上的冗余，内外存储器也应有25%以上备用。经测试，Centrolog的CPU负荷高峰时可达95%，由于负荷曲线最小的平均时间是5 s，所以在更小的时间段中，机时占有率超过95%是完全可能的。
　　c.响应时间：系统键盘响应时间及画面切换速度慢，远未达到国家标准。
　　d.事件分辨率：Centrolog系统的事件分辨率是20 ms,而国内监控机一般都在5 ms以内。
　　e.扩充性：系统的可扩充性、可维护性、可移植性与90年代计算机系统相比差距很大。
1.3　功能缺陷
　　a.原设计的一些功能没有实现，例如，电量累计显示，设备启停和维护记录等。
　　b.打印功能稳定性和可靠性差。
　　c.无历史数据记录功能。
　　d.系统的调试、维护手段和工具有很大局限性。

2　Centrolog—T20系统改造
2.1　系统改造方案与接口设计
　　基于对原系统的分析，问题主要出自上位机。因此，对原下位机T20系统不作任何更改，保留其所有功能；摈弃原以Solar机为核心的上位机Centrolog系统，用微机局域网系统替代。设计由1台数据采集工作站和1个32路电流环智能串口箱共同组成微机局域网，与下位机T20系统接口。该接口主要功能有：串/并数码转换，发送信息，识别地址和接收数据；对发送数据加上检验段并接收数据的检验段；把高速数据总线上送来的地址翻译成内存地址，而后把传送的数据存入内存。
2.2　技术关键点
2.2.1　通信协议的识别实验
　　Centrolog系统与T20系统的通信数据流是按一定规律进行编码的非标准协议(由公司自定义)，尤其是模拟量的编码非常复杂，在国外专家没有提供有关资料的情况下，通过大量实验，识别出数据流中的数据是这一改造工程的技术关键。
2.2.2　微机通信接口技术
　　由于该330 MW机组为四川电网的主力机组，新系统的调试、安装、试运行都应以不影响机组的安全、稳定、经济运行为前提。针对这一问题和对系统硬件的分析，提出了以下解决方法：新系统（微机系统）只在通信链路上介入原系统。此方式对通信链路的影响仅为：增加链路压降约1 V，增加驱动电路功耗20 mW(20 mA×1 V)，而链路的端电压24 V，驱动功率为1 W以上。所以，无论理论分析还是实验都证明了新系统介入不影响原系统的工作。这一方法是改造得以实现的重要保障。
2.2.3　OOP技术
　　为继承原系统的一些功能，实现原系统未达到的功能以及丰富组态的要求，采用面向对象编程（OOP）技术，把要求解决的问题分解成一些对象及对象之间传递信息的进程，实现软件的模块化、信息掩蔽、知识表现，使软件具有继承性、发展性和可移植性。
2.3　微机系统组成结构
　　微机系统把原小型机集中完成的任务分解成数个子任务，由数台微机分别完成，各微机之间的通信由串行通信技术支持。原Centrolog系统的工作由一小型微机局域网络完成。
2.3.1　网络组成
　　a.网络服务器：网络操作系统在网络服务器上驻留和运行，存储和读取各工作站的实时数据和历史数据。
　　b.打印服务器：带3台～4台打印机，完成事件打印、报表打印、随机打印和硬拷贝功能。
　　c.数据采集工作站：实现微机系统与下位机的通信，由1台微机管理32路电流环智能通信接口。
　　d.显示工作站：由4台带高分辨率显示器（1024×768）的微机组成。
　　e. I/O工作站：实现所有的数字量输入/输出和D/A转换功能，并驱动语音系统。
　　f.网络管理工作站（兼工程师工作站）：完成系统管理和网络管理工作。
　　g.美国网络通（Synoptics Inc）智能Hub系统2000：满足Centrolog系统实时性要求和节点管理要求，便于与厂MIS接口。
2.3.2　网络结构
　　网络结构如图1。它把小型机所完成的庞大工作成功地分配给网络上的各微机来完成，使系统可靠性、实时性、冗余度均大大提高。



图1　新(微机)系统结构
Fig.1　Structure of microcomputer local area network system

3　软件结构
　　微机系统软件由网络操作软件、网络管理软件、网络数据库和Centrolog系统软件四大部分组成。网络操作系统选用Netware V3.11，容量为25户。网络管理软件采用Synoptics公司专为其智能Hub设计的Optivity。网络数据库选用Sybase。Centrolog系统及组态软件编程采用OOP技术。

4　微机系统经济效益分析
　　新系统（微机系统）经济效益主要体现在以下几个方面：
　　a.改造后的系统试运行表明，可靠性和稳定性大大提高，为机组的安全、稳定、经济运行提供了可靠保证。曾发生的数日无法启动Centrolog的严重事故隐患消除了，发挥了良好的社会经济效益。
　　b.维持原Centrolog系统运行平均每年的备品费用为80万元～100万元人民币，系统改造后，此费用可降至10万元以下。
　　c.直接与厂MIS通信，不用另做上网接口，实现了全厂信息共享。
　　d.避免了小型机被淘汰带来的维护成本高和难度大的隐患，为系统实现控制预留了接口。

5　结语
　　Centrolog—T20改造后的微机系统自调试运行以来，解决了原系统存在的问题，且具有灵活易懂、美观实用的操作界面。监控系统的稳定性和可靠性得到提高，为机组安全运行提供了保障，产生了较好的经济效益。

　

参考文献
1　任成玉，王英彬，王明松，等.微型计算机集散控制系统.北京：北京科海总公司培训中心,1994
2　钱清泉.微机监控系统原理.北京：中国铁道出版社,1997