淺析水電站監(jiān)控系統(tǒng)分層分布結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性

張萬里

摘 要：電站中應(yīng)用的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)無論從安全角度還是經(jīng)濟(jì)實(shí)用角度都比常規(guī)的監(jiān)控系統(tǒng)有更多優(yōu)勢，因此，水電站運(yùn)行的監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展前景是非常廣闊的。該文主要對老虎嘴水電站監(jiān)控系統(tǒng)分層分布結(jié)構(gòu)進(jìn)行了論述，對使用分層分布結(jié)構(gòu)的監(jiān)控系統(tǒng)自身優(yōu)越性進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：水電站 監(jiān)控 計算機(jī)

中圖分類號：TV736 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（b）-0113-01

我國現(xiàn)階段水電站都是“集成型”的，各種控制單元的連接比較復(fù)雜，還使投資成本增加。該文主要對水電站監(jiān)控系統(tǒng)分層分布結(jié)構(gòu)進(jìn)行了論述，對使用這種技術(shù)的優(yōu)越性進(jìn)行了分析。

1 老虎嘴水電站監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

老虎嘴水電站上位機(jī)的系統(tǒng)主要由2套網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和2套的操作員工作站組成，1臺工程師工作站，2套100M以太網(wǎng)交換機(jī)，2套GPS時鐘服務(wù)器2套不間斷電源UPS。水電站整個計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由電廠站控級計算機(jī)，現(xiàn)地控制單（LCU）以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成，系統(tǒng)還配置調(diào)度通信工作站通過路由器實(shí)現(xiàn)與上級調(diào)度部門計算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信。

現(xiàn)地控制單元按每臺機(jī)組、公用設(shè)備、開關(guān)站及閘門監(jiān)控等各設(shè)置一套LCU，LCU直接監(jiān)控被監(jiān)控設(shè)備的生產(chǎn)過程，既可作為分布系統(tǒng)中的現(xiàn)地智能終端，又可作為獨(dú)立裝置單獨(dú)運(yùn)行?，F(xiàn)地LCU通過以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線或串口方式與機(jī)組輔助設(shè)備和公用設(shè)備的控制裝置進(jìn)行通信。

該監(jiān)控系統(tǒng)局域網(wǎng)按IEEE802.3u設(shè)計，采用雙以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)采用光纖纜和雙絞線，通信規(guī)約TCP/IP，網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率不小于100Mbps。

該系統(tǒng)的配置主要由主機(jī)、操作員工作站組成。2套主機(jī)具有完成歷史數(shù)據(jù)的存儲、管理，定值設(shè)定及變更工作方式的功能，互為備用。2套操作員工作站的功能主要為圖形顯示。

2 水電站監(jiān)控相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用

（1）對于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的應(yīng)用。

計算機(jī)的兩套網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的主要作用是負(fù)責(zé)完成各LCU和操作員工作站間的數(shù)據(jù)交換工作，還有對歷史數(shù)據(jù)庫進(jìn)行保存的任務(wù)。各種控制單元LCU上面報送的信號應(yīng)該先送至計算機(jī)的服務(wù)器，然后再經(jīng)過服務(wù)器送達(dá)到運(yùn)行工作人員的工作站中；同樣的方式，運(yùn)行中的人員工作站一旦發(fā)出了指令，也應(yīng)首先送達(dá)服務(wù)器，再逐個發(fā)往LCU。如果各種信號和命令都已經(jīng)送到了服務(wù)器，服務(wù)器就要將這些信息進(jìn)行保存，這樣是為了更好的對這些信息進(jìn)行查詢。這兩臺服務(wù)器一般都是用來為冗余熱備用的，工作狀態(tài)可以用手動的方式進(jìn)行切換，以保證整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步。

（2）工程師兼培訓(xùn)工作站的應(yīng)用。

該水電站工程師工作站用于系統(tǒng)維護(hù)和管理人員進(jìn)行修改系統(tǒng)參數(shù)、修改定值，增加和修改數(shù)據(jù)庫、畫面和報表，并可做一些的操作培訓(xùn)工作。主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)的維護(hù)管理、功能及應(yīng)用的開發(fā)、程序下載等工作。此外，工程師站還具有操作員工作站及培訓(xùn)站的所有功能。

（3）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和工程師工作站應(yīng)用。

監(jiān)控系統(tǒng)中的兩臺主干的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)能夠使網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)冗余；兩個GPS時鐘顯示系統(tǒng)、以及雙UPS電源的使用都對網(wǎng)絡(luò)的安全性以及可靠性起到了推動作用。工程師的工作站主要是負(fù)責(zé)完成上為機(jī)械操作畫面以及數(shù)據(jù)庫的維護(hù)，同時也有負(fù)責(zé)培訓(xùn)操作人員的任務(wù)。

（4）調(diào)度通信工作站的應(yīng)用。

該服務(wù)器主要負(fù)責(zé)電站與林芝地區(qū)調(diào)度中心及西藏電力調(diào)度中心的通訊。通訊規(guī)約采用IEC870-5-104和IEC870-5-101。與林芝地區(qū)調(diào)度中心及西藏電力調(diào)度中心的通訊通過路由器轉(zhuǎn)換成E1接口通過廣域網(wǎng)連接通訊。同時還配置了1套電力專用調(diào)制解調(diào)器，用于采用IEC870-5-101規(guī)約與調(diào)度通訊。在每套遠(yuǎn)動通信工作站中均配置了4個以太網(wǎng)口，其中2個用于與計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的兩臺主交換機(jī)相連，另外2個分別與2個路由器相連，分別與林芝地區(qū)調(diào)度中心和西藏電力調(diào)度中心通訊。兩臺通信工作站和兩個路由器均互為主備冗余使用，從而保證與地區(qū)調(diào)度和調(diào)度中心的通訊可靠性。

（5）同期裝置的應(yīng)用。

同期裝置為雙微機(jī)系統(tǒng)，兩系統(tǒng)間可以實(shí)現(xiàn)互相的獨(dú)立，因而裝置具有很高的可靠性，采用現(xiàn)代控制理論對合閘相角差進(jìn)行預(yù)測控制，對被同期對象的電壓、頻率實(shí)行變參數(shù)調(diào)節(jié)，提高了同期精度，同時提高了并網(wǎng)速度。

3 分層分布結(jié)構(gòu)的監(jiān)控系統(tǒng)自身優(yōu)越性分析

3.1 安全性得到提升

該水電站上位機(jī)系統(tǒng)自身具有程序的邏輯控制，簡單的說，就是一種下位機(jī)和LCU控制器的遠(yuǎn)方監(jiān)控操作終端系統(tǒng)。對于任何的設(shè)備所發(fā)出的信號都要先經(jīng)過下位機(jī)的處理才能發(fā)往上位機(jī)操作員工作站，可以進(jìn)行有效的監(jiān)視。

3.2 傳輸?shù)目煽啃?/p>

在該水電站整個的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中可以采用光纖作為傳輸?shù)慕橘|(zhì)，使各個LCU通過100M光纜網(wǎng)路交換機(jī)進(jìn)行連接，可以有效的實(shí)現(xiàn)服務(wù)器與操作工作站的數(shù)據(jù)交換。可以把相鄰的兩個LCU用100M的光纜進(jìn)行連接，以實(shí)現(xiàn)通道的冗余。

3.3 易于調(diào)試和維護(hù)

在調(diào)試時，可以將帶有上位系統(tǒng)和下位系統(tǒng)的電腦放到LCU附近，再與交換機(jī)進(jìn)行連接，啟動上位機(jī)監(jiān)控畫面和在線的測試軟件，就能實(shí)現(xiàn)“中控室”的轉(zhuǎn)移。在監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的任何交換機(jī)上，都可以用筆記本電腦連接到任何一個LCU或遠(yuǎn)程I/O終端上，再對其進(jìn)行在線測試，可以查看每個LCU或遠(yuǎn)程I/O終端的程序運(yùn)行狀態(tài)。

3.4 成本的經(jīng)濟(jì)性

這種分層分布的LCU形式能夠使信號電纜的應(yīng)用長度大大減少，對于信號的干擾和減弱也起到了控制作用，從而節(jié)約了成本，對于系統(tǒng)的維護(hù)也變得更加的便利。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著我國水利建設(shè)水平的不斷提升，要想實(shí)現(xiàn)我國水電站監(jiān)控系統(tǒng)科學(xué)高效的運(yùn)行就必須做好監(jiān)控系統(tǒng)分層分布結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，通過不斷的改進(jìn)和完善，使監(jiān)控越來越智能化、便捷化，為水電站建設(shè)節(jié)約監(jiān)控成本，推動我國水電站建設(shè)的發(fā)展進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)

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