基于網(wǎng)絡技術的水電站計算機設計與研究

王達

【摘要】隨著經濟發(fā)展對水電資源的需求量的不斷提升，人們對水電站技術和管理水平優(yōu)化的關注程度越來越高，而水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設計和使用是提升水電站管理和技術水平的有效途徑，所以本文針對以網(wǎng)絡技術為基礎的水電站計算機設計與研究展開探索，為提升水電站的水電資源生產能力提供參考。

【關鍵詞】網(wǎng)絡技術；水電站；計算機設計

前言

網(wǎng)絡技術是將互聯(lián)網(wǎng)上分散的數(shù)據(jù)、信息、專家、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡、傳感器等資源有機結合為整體，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)資源共享和協(xié)作，使人們可以透明的利用互聯(lián)網(wǎng)整體能力并按需求獲取信息的技術，如資源管理、寬帶網(wǎng)絡系統(tǒng)、網(wǎng)絡節(jié)點等均屬于網(wǎng)絡技術，基于網(wǎng)絡技術進行水電站計算機設計，有利于水電站的資源優(yōu)化配置和充分利用，提升水電站風險防范的能力。

1、基于網(wǎng)絡技術的水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)組成

水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)主要任務是監(jiān)視水電站設備的運行狀態(tài)，自動控制LCU、自動處理水電站運行中發(fā)生的事故，而現(xiàn)階段水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的結構主要包括傳統(tǒng)的由監(jiān)控層和按設備單元分組分布的控制層構成的兩級分布式、由混合分布的控制層和監(jiān)控層構成的分層分布式網(wǎng)絡結構兩種，由于后一種對資金的需求量相對較少，而且可以保證功能實現(xiàn)，所以在基于網(wǎng)絡技術的水電站計算機設計過程中采用后種結構。其主要包括以下部分：首先，由具有獨立LCU的多個機組構成的現(xiàn)地控制層，其通過綜合自動化裝置、PLC實現(xiàn)對機組狀態(tài)和相關參數(shù)的采集，并結合上位機的調節(jié)控制命令實現(xiàn)對機組運行狀態(tài)控制。其次，上位機監(jiān)控系統(tǒng)構成的水電站監(jiān)控層，其可以對各機組的運行狀態(tài)進行實時的在線監(jiān)測，并將上個結構傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行有效的處理。再次，具有遠程監(jiān)控和調控功能的遠程WEB瀏覽監(jiān)控層，其主要功能的實現(xiàn)建立在通信網(wǎng)絡技術之上，如CAN網(wǎng)絡、RS485/RS232網(wǎng)絡、互聯(lián)網(wǎng)等。

2、基于網(wǎng)絡技術的水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設計

在采用PLC進行LCU控制系統(tǒng)設計、電站層監(jiān)控結構的監(jiān)控工作站和電站保護結構的機組保護、主變壓器保護、線路保護均設計完成后，需要進行基于網(wǎng)絡技術的水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計，在組態(tài)軟件選擇方面，雖然現(xiàn)階段可選的國內外此類產品較多，但從經濟性和設計要求角度，筆者認為應選擇現(xiàn)階段在我國工業(yè)領域領用較為廣泛的、運行結構和擴展性優(yōu)越的組態(tài)王6.55通用版。由于計算機監(jiān)控軟件由對系統(tǒng)實時監(jiān)控的前臺主監(jiān)控軟件和對數(shù)據(jù)和信息進行存儲和管理的后臺管理軟件構成，所以基于網(wǎng)絡技術設計的水電站計算機系統(tǒng)，在通訊線程采集LCU數(shù)據(jù)后，需要針對水電站對象形成實時數(shù)據(jù)和隸屬數(shù)據(jù)，存儲與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，并在人機接口相關對象用于顯示或打印數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的采集、處理和應用處于存儲和更新運行的過程中。

3、基于網(wǎng)絡技術的水電站計算機組現(xiàn)地控制單元的設計

機組LCU對發(fā)電機組和其輔助設備進行實時監(jiān)控，是計算機監(jiān)控系統(tǒng)的核心，不僅可以發(fā)揮傳輸信息和命令的作用，而且可以對機組進行有效的控制，所以在利用信息技術對其進行設計的過程中，要針對其自動控制、數(shù)據(jù)采集、通信功能和輔助等功能分別進行。在選擇LCU微機控制器的過程中，筆者選擇PLC+綜合自動化裝置式的控制方式，而且將自動化儀表、輸出驅動繼電器等輔助設備結合應用，保證水電站相關設備的信號可以得到采集并向上位工控機傳輸，為自動控制的實現(xiàn)提供依據(jù)?？紤]到在數(shù)據(jù)采集的過程中主要針對開關量、數(shù)碼量和模擬量、綜合量等方面進行，所以在針對采集的數(shù)據(jù)進行有效的處理，保證計算機監(jiān)控系統(tǒng)的警告、報告生成等輔助功能的實現(xiàn)。除此之外，為實現(xiàn)水電站的安全運行監(jiān)視功能、控制和調節(jié)功能、事故停機處理功能、數(shù)據(jù)通信功能和在線診斷功能，要利用掛在現(xiàn)場總線網(wǎng)絡的溫度巡檢裝置、三菱FX2N系列編程控制器、自動化綜合裝置上自帶的觸控屏和操作鍵、EDCS-7030智能轉速測控裝置、EDCS-7040智能溫度表、EDCS-7340系列綜合自動化裝置等對計算機監(jiān)控系統(tǒng)進行完善，所選擇的EDCS-7340系列綜合自動化裝置通常應由變電站層、通訊層和間隔層構成，具有保護和配置功能、測控功能。在此種設計下，利用各種自動化儀表和輸入隔離繼電器等可以對水電站各類設備的信號進行實時采集，并在對其進行運算處理后，利用設計的EDCS-7340系列綜合自動化裝置和PLC等可以實現(xiàn)對相應的設備進行控制和調節(jié)，而且可以對機組進行開機控制、停機控制、事故停機控制和緊急停機控制，保證了水電站機組的運行狀態(tài)可以在任何情況下，通過計算機直接調整，降低了水電站事故所造成的影響。在對機組的狀態(tài)進行調整的過程中，計算機需要結合對各設備采集的信號數(shù)據(jù)，對各設備原有的運行狀態(tài)進行確定，所以需要將設備在不同狀態(tài)下的對應數(shù)據(jù)向計算機的數(shù)據(jù)庫存儲，為計算機判斷提供直接的依據(jù)。

結語

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段人們已經認識到以網(wǎng)絡技術為基礎進行水電站計算機設計的重要性，并在實踐中有意識的結合水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的功能，進行以網(wǎng)絡技術為基礎的計算機設計，這是水電站主動適應互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，提升自身管理水平的具體體現(xiàn)，應在不斷優(yōu)化的基礎上積極推廣。

參考文獻：

[1]張仁貢，王光華，盛其成. 水電站和光伏電站共享型計算機監(jiān)控系統(tǒng)設計[J]. 人民黃河，2013，05：92-95.

[2]黃勇，李彬，黃江. 淺談枕頭壩一級水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡設計[J]. 人民長江，2014，24：79-81.

[3]張強. 贊比亞伊泰茲水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)介紹[J]. 水電廠自動化，2015，04：17-20.