淺述500kV變電站監(jiān)控系統(tǒng)改造方案
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摘要：2001年左右投運的500kV變電站監(jiān)控系統(tǒng)中，全國大約有200多套監(jiān)控系統(tǒng)采用了西門子的6MB524測控裝置＋南瑞科技的BSJ-2200站級監(jiān)控系統(tǒng)，新鄉(xiāng)供電公司500kV獲嘉變監(jiān)控系統(tǒng)采用的就是這種模式。6MB524測控裝置性能穩(wěn)定，運行年限為15年。而BSJ-2200站級監(jiān)控系統(tǒng)配置的硬件設(shè)備運行年限為8～10年，在變電站監(jiān)控系統(tǒng)投運8～10年時，提出僅針對站級監(jiān)控系統(tǒng)進行技改大修的方案。這種方案既考慮了測控裝置的長運行周期，保護了原有的投資，又完善了監(jiān)控系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過在新鄉(xiāng)供電公司500kV獲嘉變的應用實踐，驗證了該方案的有效性和實用性。
論文關(guān)鍵詞：監(jiān)控系統(tǒng),BSJ-2200,改造
一、監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀
1、500KV獲嘉變監(jiān)控系統(tǒng)是2001年12月投運的。間隔層監(jiān)控設(shè)備采用的是南京中德代理的西門子設(shè)備——6MB524系列測控裝置，并配置2臺通信管理機（6MB5515）。站控層監(jiān)控系統(tǒng)采用的是南瑞科技的BSJ-2200系統(tǒng)，UNIX平臺、雙網(wǎng)、雙前置、雙操作員站、雙遠動機、單工程師站、1臺國調(diào)專用SUN工作站（以網(wǎng)絡(luò)方式向國調(diào)傳輸遠動數(shù)據(jù)）。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備配置如下圖表所示：
監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖
監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備明細
設(shè)備名稱
集成/制造廠家
規(guī)格型號
操作系統(tǒng)
數(shù)量
一、站控層
南瑞科技 BSJ-2200
1、主機/操作員站
研華
ICS-ADVENT
UNIX
2
2、前置機（DPU）
研華
ADVANTECH
UNIX
2
3、工程師站
DELL
DELL微機
UNIX
1
4、遠動機
研華
ADVANTECH
UNIX
2
5、TASE2服務器
SUN
SUN工作站
UNIX
1
二、間隔層
南京中德
1、通信管理單元
西門子
6MB5515
29
2、測控裝置
西門子
6MB524
29
二、監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀分析
1、監(jiān)控系統(tǒng)特點
間隔層監(jiān)控設(shè)備——6MB524測控裝置性能穩(wěn)定，運行年限為15年；而站控層監(jiān)控設(shè)備——BSJ-2200監(jiān)控系統(tǒng)配置的硬件設(shè)備運行年限為8～10年。
從目前監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀況看，影響系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的主要因素在于站控層監(jiān)控設(shè)備老化，性能下降。另外，遠動數(shù)據(jù)流環(huán)節(jié)過多，不符合上級調(diào)度關(guān)于遠動數(shù)據(jù)直采直送的新要求。
從保護原有的設(shè)備投資角度考慮，保留間隔層監(jiān)控設(shè)備（設(shè)備原值800萬，占系統(tǒng)總投資90％）繼續(xù)運行，僅針對站控層監(jiān)控設(shè)備進行改造，改善系統(tǒng)硬件性能，完善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，既可以節(jié)省大量的資金，又可以保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。
2、數(shù)據(jù)流分析
站內(nèi)監(jiān)控數(shù)據(jù)流向：西門子5515通信管理單元→前置機→集線器→操作員站
四級調(diào)度數(shù)據(jù)流向：西門子5515通信管理單元→前置機→集線器→遠動機→通道切換裝置→四級調(diào)度
國調(diào)TASE2數(shù)據(jù)流向：西門子5515通信管理單元→前置機→集線器→國調(diào)數(shù)據(jù)網(wǎng)服務器→路由器→國調(diào)
3、各節(jié)點運行情況分析
1）前置機：由數(shù)據(jù)的流向可以看出,前置機是當?shù)夭僮鲉T站和四級調(diào)度數(shù)據(jù)來源的核心，對下負責接收西門子5515傳過來的四遙數(shù)據(jù)，對上要分別將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到操作員站、遠動機及國調(diào)數(shù)據(jù)網(wǎng)服務器。
獲嘉變電站監(jiān)控系統(tǒng)于2001年投入運行以來，前置機已經(jīng)連續(xù)運行8年，設(shè)備老化。同時經(jīng)過多次擴建，數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)隨之增多。目前前置機無論從硬件的可靠性、CPU的速度和內(nèi)存方面都跟不上現(xiàn)有運行規(guī)模的要求，已經(jīng)成為數(shù)據(jù)流動的瓶頸。
事實上前置機曾經(jīng)數(shù)次出現(xiàn)單機死機現(xiàn)象。經(jīng)檢查，死機現(xiàn)象是硬件引起的軟故障。這種狀態(tài)已經(jīng)嚴重影響到變電站的安全穩(wěn)定運行。對前置機進行升級改造十分緊迫。
2）網(wǎng)絡(luò)集線器：目前的網(wǎng)絡(luò)負荷很大，而IMC網(wǎng)絡(luò)集線器不具有交換機的功能，對于大量的數(shù)據(jù)交換已有些力不從心。目前獲嘉變發(fā)生了幾次后臺數(shù)據(jù)刷新慢等問題，經(jīng)查實都是因為IMC網(wǎng)絡(luò)集線器阻塞造成的。而且IMC的網(wǎng)絡(luò)集線器國內(nèi)已經(jīng)停產(chǎn)，維修必須送到國外，周期漫長。所以要解決根本問題，必須對網(wǎng)絡(luò)進行升級。
3）遠動機：遠動機曾數(shù)次出現(xiàn)個別調(diào)度遠動數(shù)據(jù)不刷新的現(xiàn)象。故障出現(xiàn)后重新啟動遠動機，遠動數(shù)據(jù)即恢復正常。
分析后的結(jié)論是遠動任務多，遠動機無法承擔繁重的任務。若改變其內(nèi)部軟件運行機制，存在著調(diào)試周期長、效果不能保證、調(diào)試過程中幾級調(diào)度須同時退出運行的問題；同時，按照《華中電網(wǎng)有限公司500KV變電站自動化系統(tǒng)管理規(guī)范》關(guān)于遠動機的新規(guī)定，應滿足直采直送、嵌入式系統(tǒng)、無硬盤、無風扇的技術(shù)要求。因此考慮將遠動機改造為無盤工作站，在并列運行的情況下調(diào)試好新設(shè)備，再將老的遠動機退出運行。這樣可以保證調(diào)度遠動數(shù)據(jù)的連續(xù)運行，同時也滿足了上級調(diào)度的新要求。
4）調(diào)度數(shù)據(jù)流：幾級調(diào)度的數(shù)據(jù)流向都來源于前置機,中間環(huán)節(jié)多,對調(diào)度數(shù)據(jù)的可靠性和實時性都有一定程度的影響。其數(shù)據(jù)流不合理，有必要減少中間環(huán)節(jié)。
三、監(jiān)控系統(tǒng)改造方案
1、將站內(nèi)的兩臺IMC集線器更換為性能更為優(yōu)越的交換機。
由于目前市場上的交換機光纖接口都是100MSC頭接口，所以兩臺前置機和六臺保護管理機都要更換100M光纖網(wǎng)卡，而且光纖網(wǎng)卡都是SC頭接口，所以光纖跳線也需更換；
2、將站內(nèi)的兩臺前置機(研華一體化工控機)更換為性能更為優(yōu)越的西門子一體化工控機。
3、將站內(nèi)的兩臺遠動機(研華一體化工控機)更換為兩臺無硬盤的遠動控制器。
4、遠動數(shù)據(jù)流向更改
分別將原先中德5515通訊單元的一個串口直接接入新的通道切換插箱，將數(shù)據(jù)站內(nèi)的四遙數(shù)據(jù)直接傳送到無硬盤的遠動控制器中。從而使的遠動數(shù)據(jù)傳送避開了前置機和網(wǎng)絡(luò)中的傳輸，實現(xiàn)直采直送。
5、更改后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下：
監(jiān)控系統(tǒng)改造后網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖
注:① 紅色的設(shè)備為此次改造設(shè)備
�、� 紅色虛線內(nèi)的設(shè)備在改造期間保持運行，改造結(jié)束后退出運行。
四、方案難點分析——施工時如何縮短遠動數(shù)據(jù)中斷時間
按照方案的改造內(nèi)容，影響遠動業(yè)務的工作有交換機更換、前置機更換、遠動機更換。
對策：交換機B～前置機B組更換完畢后，所有站控層節(jié)點運行在B網(wǎng)，可以保證當?shù)乇O(jiān)控及遠動數(shù)據(jù)連續(xù)運行。之后，再更換交換機A～前置機A組。
新的遠動屏安裝調(diào)試好后，對網(wǎng)調(diào)的網(wǎng)絡(luò)通道、數(shù)字通道、模擬通道以及中調(diào)的數(shù)字通道、網(wǎng)絡(luò)通道、模擬通道分別倒換，可以做到遠動數(shù)據(jù)連續(xù)運行。
五、效果評估
本改造方案中，僅將監(jiān)控系統(tǒng)站控層進行改造，價值高達800萬的間隔層設(shè)備——原裝進口的西門子6MB524測控裝置——繼續(xù)運行，最大限度地保護了原有的硬件軟件投資，技改費用僅30萬。同時通過改變遠動數(shù)據(jù)流向，使得改造后的監(jiān)控系統(tǒng)符合遠動數(shù)據(jù)直采直送的要求。目前運行2年多，未再發(fā)生監(jiān)控數(shù)據(jù)中斷、遠動數(shù)據(jù)中斷等現(xiàn)象，效果良好。
