H系列计算机监控系统的新发展

H9000系列计算机监控系统的新发展

摘要：本文首先介绍了H9000系统开发、推广及其在水电厂“无人值班”(少人值守)及创“一流水电厂”方面的应用情况，介绍三峡电站自动化工程的合作开发情况，最后介绍了H9000系统最新研发成果。

关键字：H9000V3.0水电厂监控系统新发展引言在水电厂计算机监控技术科研及应用方面，中国水利水电科学研究院自动化所已经走过了20多年的历史，研制开发的H9000系统系列化计算机监控系统，已被应用于东北白山梯级等近百个大中小型水利水电自动化工程，出口埃塞俄比亚TisAbay二级电站的系统已于2001年初投入了商业化运行,完成了隔河岩电站引进计算机监控系统的改造工程，实现了湖南镇100MW机组扩建电站的“关门运行”，联合中标三峡梯级调度中心及左岸电站计算机监控系统工程，为白山、龙羊峡、紧水滩、乌溪江、东风以及东江等6个水电厂通过国电公司“一流水电厂”验收创造了必要条件，取得了令人瞩目的成果，总结过去，展望未来，十分有意义。本文首先介绍H9000分布开放系统开发、推广应用及重要工程业绩，在水电厂“无人值班”(少人值守)及创“一流水电厂”方面所做的工作，简要介绍水科院自动化所参加三峡梯级控制中心自动化系统及左岸电站监控系统两大系统的合作开发进展情况，最后介绍H9000系统的技术开发新进展。1．H9000分布开放系统及其推广应用20世纪80年代末，计算机技术发展到了一个崭新的开放技术时代。水科院自动化所顺应时代技术的发展潮流，于90年代初推出了全新的H9000系列分布开放系统。H9000系统的总体设计与关键技术研究于1994年6月完成，为期约12个月。在系统总体设计阶段，多次参与了国外公司(如CAE、ABB、Siemens、ELIN等)的技术交流，完成了与美国兰吉尔公司合作开发的五强溪水电站计算机监控系统。通过国际交流和合作，得到了很大的启发，有选择地吸收了这些公司系统的一些比较先进的技术思路，使H9000系统的总体设计接近国际先进水平。根据我们的经验，在H9000系统的设计中，为了确保系统在先进性、开放性、移植性，认真考虑并较好地解决了下列问题：(1)积极采用符合国际开放的标准，使系统与国际技术发展同步；(2)有选择地吸取国外的先进技术及思想，不能生搬硬抄；(3)具有较强的应变能力，不局限于某硬件或软件平台；(4)提供完善的标准化系统软件，提供强有力的组态开发手段；(5)采用标准化及开放的硬件及软件产品，防止采用非标产品；(6)要有所为而有所不为，集中精力开发系统应用软件及系统集成；(7)系统要有独立自主的版权；(8)继承传统，考虑国情。该系统在硬件选型，系统平台选型等方面，参照了当时国际最新计算机硬件产品、软件产品、实时工业控制产品及未来发展趋势，采用了系统开放技术，如64位Alpha工作站，UNIX操作系统，以太网通讯，X/Window人机联系界面等，控制器广泛采用了电力行业非常熟悉的各类可编程控制器。H9000系统的功能设计与开发，融会总结了我们在此领域近20年的经验，充分考虑了中国的国情和用户的需要，基本上可以覆盖国内水电厂的功能需求。不仅如此，我们还开发了一批实用的开发工具软件，如IPM交互图形开发系统、DBgen数据库开发系统、PDC综合计算工具软件、ControlLock控制闭锁工具软件、API接口等，提高了系统开发集成效率和质量，也为用户提供了系统二次开发手段。系统V1.0版自1994年6月起大规模开发时间约18个月，并完成了包括湖南凤滩，浙江湖南镇扩机及四川宝珠寺在内的首批系统出厂、投运和消缺。其中湖南镇扩机工程计算机监控系统经一年的试运行稳定后，在国内首次实现了电站的关门运行，引起国电公司领导的高度重视。1996年底完成向WindowNT平台移植，标志着水科院自动化所拥有可在UNIX和WindowNT两个操作系统平台运行的完全兼容的H9000系列分布开放系统。目前，H9000系列产品经过不断充实改进和完善，已经升级发展到V3.0版。V3.0版与过去较大改进之处包括可编程控制器直接上以太网、提供监控系统WEB浏览功能、最新国际标准通讯规约库及软件包等，进一步提高了系统的可靠性和可维护性。作为H9000系统的开发环境之一，IPM交互图形开发系统获国电公司1998年度科技进步三等奖。到目前为止，H9000系列计算机监控系统已被广泛地应用于近百个各类大中小型水利水电自动化工程，如东北白山梯级、青海龙羊峡、湖南东江梯级、凤滩、浙江乌溪江梯级、紧水滩、新安江、贵州东风、乌江渡、陕西安康、广西西津、新疆库尔勒梯级、北京密云蓄能电站等大型水电站，以及引滦入津工程天津大张庄抽水泵站、西北水调中心、甘肃景泰川引黄提水灌溉工程等，有两套系统分别出口埃塞俄比亚和马其顿，改造了国外进口的隔河岩电站计算机监控系统，实现了湖南镇100MW机组扩建电站的“关门运行”，联合中标三峡梯级调度中心及左岸电站计算机监控系统工程，取得了骄人的业绩。出口埃塞俄比亚TisAbay二级电站的系统，已于2001年初完成了全部设备的现场安装调试，投入了商业化运行，目前运行情况良好。在广大用户的大力支持和关心爱护下，通过我们自身的不断努力，H9000系统本身已经日臻完善，现场投运均非常顺利成功。通用化标准化设计开发的H9000系统，不仅适用于水电站、蓄能电站、泵站、水电站群、梯级水电站的集中监控，也适用于变电站、小型电网、电网水库调度、引水工程、灌区及其他领域集中控制的计算机监控系统。2．H9000对一流水电厂建设的贡献根据国电公司的长远发展战略，通过技术改造与技术进步，实现减人增效，创国际一流企业，自1994年起，在国内水电厂逐步开展了“无人值班”(少人值守)的试点和推广工作。H9000系统的研发及推广应用，密切地配合了这项工作，在系统的结构设计、功能设计方面，充分考虑水电厂有人和“无人”对监控系统在可靠性、冗余措施、功能要求等方面的差异，系统功能齐全，软件和硬件标准化程度高，开发周期短，性能指标先进，基本上达到了国际同期先进水平，实用性强，可靠性好，系统投运成功率高，满足了水电厂“无人值班”(少人值守)的要求，取得了良好的成效。通过与用户的通力配合，白山、龙羊峡、紧水滩、乌溪江、东风以及东江等大型骨干水电厂采用H9000系统，先后顺利通过了国电公司“无人值班”(少人值守)和“一流水电厂”验收。其中东北白山梯级电站的“无人值班”(少人值守)计算机监控系统工程规模宏大，性能指标卓越，在国内首次实现了大型梯级水电站巨型机组的现地“无人值班”(少人值守)和远方集中实时监控和运行，首次成功地采用了110公里超长距离的高速以太网通讯，标志着我国水电站计算机监控技术进入高速网络时代。该项目于1999年3月通过国电公司组织的技术鉴定，受到东北电管局及国家电力公司鉴定小组有关专家、领导及白山电厂工程技术人员的高度评价，一致认为该系统在“远方集中监控总体技术方面居国内领先水平，国际先进水平”，获国电公司2000年度科技进步二等奖，于2000年通过国电公司“一流水电厂”验收。在2002年1月贵州东风水电厂“无人值班”(少人值守)验收会上，国电公司有关领导和专家对该厂的工作给予了极高的评价，认为该厂在AGC方面仅次于广蓄。在没有人工干预的情况下，实现了监控系统按省调负荷曲线自动开停机和负荷调整，实时性好，对保证贵州系统“西电东送”电能质量起到了非常积极的作用，受到了电网调度人员的欢迎和好评。目前，仍有一批采用H9000系统的水电厂正在积极进行准备工作，我们将一如既往地秉承“服务和合作”的精神，做好支持配合工作，使每一个H9000的用户都能顺利跨入“一流水电厂”的行列。3．三峡工程对H9000的影响2001年中国水利水电科学研究院自动化所与国外公司合作，联合中标三峡左岸电站计算机监控系统和三峡梯级调度中心自动化系统两大水电自动化工程，全面介入三峡电站的自动化系统建设。在三峡梯调中心自动化系统工程中，我们不仅承担了许多系统工程化、现场服务和少量硬件供货等方面的工作，并且承担了三峡梯级电站优化控制功能、包括TASE-2在内的通讯接口功能等开发任务，是该系统致关重要的功能软件。H9000系统本身诞生于国际合作，我相信，通过三峡工程的国际合作，有利于密切跟踪国际技术发展动态，锻炼队伍，将进一步提高H9000系统的技术水平，向国际更高水平靠拢，更好地为国内广大水利水电用户服务。4．H9000系统的新进展为了满足用户不断增长的需求，满足电力生产对控制系统的要求，我们在全面继承H9000系统的开放性、友善性、标准化、通用化及面向对象等优点的基础上，于2001年研制开发了H9000V3.0系统，进一步吸收了国内外系统的先进经验和技术，在系统结构、WEB浏览、集成开发工具软件及高级应用软件等方面有较大改进，在隔河岩、高砂、重庆江口等一系列工程中得到成功应用。下面简要介绍H9000V3.0系统的技术特色。(1)新型的系统结构由于工业控制微机(简称IPC)结构复杂，有机械旋转部件如硬盘、风扇等，是LCU乃至监控系统的可靠性瓶颈。H9000V3.0在系统结构有较大改进，LCU采用了可编程控制器直接上以太网的方式，在控制主回路中取消了IPC，IPC仅作为现地的辅助控制人机联系设备，系统正常运行时，IPC可以退出运行。由于控制主回路取消IPC，使LCU的可靠性大幅度提高，基本上可以满足下一阶段水电厂无人值班运行的要求。IPC也可由智能化液晶操作面板代替，可靠性可进一步提高，但通讯功能略有降低。H9000V3.0LCU的不同系统配置方案如图1所示。在进行H9000V3.0系统设计时，充分考虑了与H9000老系统的兼容性，可确保H9000的老系统平稳升级到V3.0，并且新老系统可全兼容混合运行，因此老系统的升级改造提供了非常便利的途径。(2)WEB浏览由于因特网普遍采用浏览器等瘦客户端软件，系统的使用及维护十分方便，受到广大用户的欢迎。H9000V3.0增加了WEB浏览功能，系统仅需增加配置WEB服务器，安装woixWEB服务器端软件。为了确保系统的安全性，可设硬件或软件防火墙。同样，WEB浏览功能充分考虑了与H9000系统原有图形界面的兼容性，woix软件可完全识别原H9000系统的*.dbin图形文件，并且外观效果与oix完全一致，实现了百分之百兼容。设置WEB服务器的H9000系统结构如图2所示。(3)系统集成工具软件H9000V3.0系统在原开发工具软件的基础上，进一步充实完善，不仅提供IPM交互图形开发系统、DBgen数据库开发系统、PDC综合计算工具软件、ControlLock控制闭锁工具软件、API接口等，而且新开发研制了DEtool数据工程软件，进一步提高了系统开发集成效率和质量，也为设计部门和最终用户提供了有效的系统设计开发手段。(4)国际标准通讯规约4f、SC通过与ABB、Alstom等公司在三峡工程的合作，H9000V3.0系统在通讯规约方面获得进一步充实，不仅支持DL476-92、1801、CDC8890TypeII、CDT及Polling等传统远动规约，而且研制开发了IEC870-5、DNP3.0、TASE-2规约通讯软件，形成了较为完善的通讯软件包。(5)高级应用软件H9000V3.0系统在AGC/AVC等高级应用软件方面有较大进展，实现了白山、乌溪江等梯级水电厂的联合AGC，在东江实现了AGC/AVC，在龙羊峡、乌江渡等近20个水电厂实现了调度远方AGC，其中贵州东风水电厂在没有人工干预的情况下，实现了电站监控系统按省调负荷曲线自动开停机和负荷调整，实时性好，对保证贵州系统“西电东送”电能质量起到了重要作用。在更多的水电厂实现了电站AGC功能。5．结束语过去的二十年，水科院自动化所在水电厂计算机监控技术方面从无到有，逐步发展壮大，并研制开发出了H9000系列分布开放系统，形成了强大的生产力，得到很好地推广应用，取得了辉煌的业绩，为我国水电厂自动化技术的进步和