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后逐渐改造 LCU。这种方案的实现要点是：搭建新的监控系统，首先实现新监控系统厂站层对原所
有 LCU 的监视和控制，包括机组的水泵启停控制；在此基础上，分步进行 LCU 改造，实现电站现场
生产的连续不间断进行，实现与电力调度的连续正常通信。
从图 1 可以看出，每一个 LCU（MFC3000）由 PCX 及数个 C8035 子站组成。本项目通信研究对象，
可以选择 LCU 的主机 PCX，也可选择 LCU 的 C8035 子站。根据现场调研、分析研究，C8035 子站仅承
担数据采集与控制调节输出，逻辑运算、数据处理及通信处理均由 PCX 完成，PCX 具有 LCU 的完整
信息。如果选择 C8035 子站为通信对象，需要在改造过程中仿造 PCX 编制控制流程、测试流程，并
按原通信规约进行通信，工程量巨大。因此，LCU 的通信对象选择 PCX 是适宜的。这样的选择，将
LCU 整体作为研究对象，PCX 中包含完整信息，当开展 LCU 的升级改造时，便于 LCU 的分布实施，
监控系统改造的界面清晰、方便实施。

3 研究方法

3.1 以太网协议研究 S8000 的网络类型是以太网，以太网类型有多种，不同以太网协议的类型，
网络接口、数据传输、数据包结构是不同的。
根据国际标准化组织 1985 年提出 OSI 模型，网络互连定义了 7 层框架：物理层、数据链路层、网
络层、传输层、会话层、表示层、应用层。这种理想的网络互连模型过于复杂，实际的以太网协议
都以此为基础进行简化。在工控领域应用较为广泛的以太网协议有 TCP/IP、UDP/IP 两种，均分为 4
层：网络接口层、网络层、传输层、应用层。TCP 主要特点是经过几次网络连接与校验，而 UDP 没
有网络连接与校验。TCP/IP 更安全、可靠，UDP/IP 更快捷。由于 TCP/IP、UDP/IP 网络协议的各自特
点，他们的数据包结构是不同的。
鉴于 TCP/IP、UDP/IP 网络协议不同特点，中国的工业领域较多采用 TCP/IP 的网络协议。
TCP/IP 通信方式的特点是，TCP 建立连接要进行 3 次握手，而断开连接要进行 4 次握手，通信才
能正常进行。另外，TCP/IP 的通信包头需要包含源端口、目标端口、序列号、回应序号、保留位、
控制代码、长度、校验和等信息，所以 TCP/IP 的通信包头至少需要 20 个字节。因为 UDP 不需要建立
连接，信息包头只有源端口、目标端口、长度、校验和等 8 个字节信息。
在监控系统大量数据分析研究过程中，研究发现监控系统数据包结构及 IP 数据包的特征位均不
存在“握手”过程，通信包头的长度只有 8 个字节，因此得出结论该电站通信不是采用 TCP/IP 通信协
议，而是采用 UDP/IP 协议。
3.2 应用层通信协议研究 研究得出监控系统的以太网协议类型后，需要进一步研究通信协议的应

用层协议，才能解析数据包的内容。研究有以下 5 种方式可以采用：（1）采用公开标准通信协议进行
测试方案；（2）采用通用的中间转换设备作为转接器接入 LCU 方案；（3）采用 OPC 接口与原监控系统
MFC3000 控制器通信方案；（4）通过资料收集等途径获得 MFC3000 单元控制器的内部网络通信规约，
包括传输规则及数据和控制命令的具体格式，在国产监控系统上开发相应的通信程序实现 MFC3000
控制器接入方案；（5）通过抓取 MFC3000 单元控制器在 S8000 网络上传输的实际数据包进行分析解
包，分析确定上行数据包和下行控制命令的传输规则和网络传输报文的具体数据结构及命令格式，
在国产监控系统上开发相应的通信程序实现 MFC3000 监控方案。
3.2.1 采用公开标准通信协议进行通信测试研究 为进行这种测试，选用两种专业通信测试软件对
原监控系统进行通信协议测试。这两种专业测试软件，可分析测试几百种公开的通信协议，如 Mod⁃
bus over TCP/IP， TASE-2， IEC60870-5-101/102/103/104， DNP 3.0， CDT， POLLING， DL476-92，
CDC 8890 Type-2，SC 1801，Westing House μ4f 等等。
经过反复测试，发现宝泉蓄能电站计算机监控系统应用层通信协议没有采用已知公开的通信协议。

3.2.2 采用通用的中间转换设备接入 LCU 方案 参考国内抽水蓄能电站改造案例，采用基于 PLC 的
通用的中间转换设备接入 LCU 方案 ［15-18］ 。根据项目研究，宝泉电站 LCU 的数据采集单元是 GE OEM 产

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