水電站監(jiān)控系統(tǒng)概述

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　　水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通常分成兩大部分，一是用于全廠范圍設(shè)備控制的部分，稱(chēng)為廠級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)(也稱(chēng)為上位機(jī)系統(tǒng))，另一部分是水輪發(fā)電機(jī)層的控制部分，稱(chēng)為現(xiàn)地控制系統(tǒng)(也稱(chēng)為下位機(jī)控制系統(tǒng))。

　　水力發(fā)電廠的電廠級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)的目的是要實(shí)現(xiàn)集中控制或遠(yuǎn)方控制。對(duì)于前者來(lái)說(shuō)，是要將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)集中起來(lái)進(jìn)行分析處理，然后再由中控室控制臺(tái)發(fā)出相應(yīng)的控制命令。而后者主要是將數(shù)據(jù)發(fā)給調(diào)度所(梯調(diào)或地區(qū)調(diào)度所)，并接收和執(zhí)行調(diào)度所的命令。

　　電廠級(jí)的監(jiān)控設(shè)備一般布置在水電廠的控制室和計(jì)算機(jī)機(jī)房，為了完成上述功能，按照常規(guī)的配置方式，電廠級(jí)監(jiān)控層的設(shè)備有控制臺(tái)、模擬屏、光字牌、音響信號(hào)器及遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備等。在采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)后，其總體配置則由操作員工作站、通信工作站、廠級(jí)工作站、工程師工作站以及語(yǔ)音處理機(jī)、通道切換裝置、打印機(jī)等構(gòu)成，各種工作站的作用如下。

　　(1)操作員工作站。操作員工作站常被稱(chēng)為控制臺(tái)，是全廠集中監(jiān)視和控制的中心和人機(jī)接1：3，用來(lái)實(shí)現(xiàn)水電廠的實(shí)時(shí)圖形顯示、各種事件的發(fā)布、各種報(bào)表顯示、報(bào)警和復(fù)歸的顯示、系統(tǒng)自診斷信息的顯示、操作員操作權(quán)限的登錄及其管理、設(shè)備的控制操作、系統(tǒng)配置等各種操作處理。操作員工作站的顯示器、標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)和功能鍵盤(pán)一般布置在電廠中控室的控制臺(tái)上，而主機(jī)放置在計(jì)算機(jī)房。

　　(2)通信工作站。通信工作站主要是用來(lái)與外部系統(tǒng)進(jìn)行通信。如在大范圍內(nèi)可用于與網(wǎng)調(diào)、省調(diào)、梯調(diào)進(jìn)行通信，在小范圍內(nèi)也可用來(lái)與水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)、航運(yùn)過(guò)壩系統(tǒng)、閘門(mén)啟閉系統(tǒng)以及電廠管理信息系統(tǒng)等進(jìn)行通信。在該水電廠與外部聯(lián)系較少時(shí)，可與其他工作站合并來(lái)完成通信功能，而不單獨(dú)設(shè)置通信工作站。

　　(3)工程師工作站。工程師工作站除具有程序開(kāi)發(fā)、調(diào)試以及培訓(xùn)仿真等功能外，并兼有操作員工作站全部功能，是水電廠進(jìn)行設(shè)備維護(hù)、程序改進(jìn)的重要工具。

　　(4)廠級(jí)工作站。廠級(jí)工作站主要用來(lái)完成一些后臺(tái)工作，或計(jì)筍量較大的工作，如自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)、自動(dòng)電壓控制(AVC)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理、人工智能、專(zhuān)家系統(tǒng)等有關(guān)功能等。有時(shí)可替代通信工作站來(lái)完成與外部系統(tǒng)的通信功能以及打印制表等。

　　此外，也可根據(jù)實(shí)際情況單獨(dú)設(shè)置培訓(xùn)工作站、歷史數(shù)據(jù)站、打印作站等。上述這些工作站各構(gòu)成一個(gè)節(jié)點(diǎn)，常由符合IEEE802.3規(guī)約的以太網(wǎng)連接，傳輸介質(zhì)可選用同軸電纜或光纜。

　　上位機(jī)的冗余方式也有其特點(diǎn)，一般采用全冗余的方式，廠級(jí)計(jì)算機(jī)、操作員工作站、通信服務(wù)器等都是采用全冗余的方式。另外有些水電廠的操作員工作站還有采用三重冗余方式的，如加拿大CAE公司為古里水電廠提供的監(jiān)控系統(tǒng)，甚至還采用了操作員工作站和監(jiān)視員工作站冗余的方式，但新系統(tǒng)中應(yīng)用極少，國(guó)內(nèi)研制的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)一般只采用雙重冗余方式。

　　上位機(jī)系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)通信也是一種常用的方式，其中采用總線(xiàn)方式的為多，也有一些采用環(huán)形網(wǎng)絡(luò)和星形網(wǎng)絡(luò)的。其頻率為l0Mbps或l00Mbps的以太網(wǎng)用得較普遍，1000Mbps的網(wǎng)絡(luò)目前已有個(gè)別電站試用過(guò)。采用冗余以太網(wǎng)時(shí)，按現(xiàn)在的工作方法，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)不分主用網(wǎng)絡(luò)與備用網(wǎng)絡(luò)，而是處于同等地位并行工作的，也就是說(shuō)對(duì)于通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的數(shù)據(jù)可以由1號(hào)網(wǎng)絡(luò)傳輸，也可以由2號(hào)網(wǎng)絡(luò)傳輸。但具體對(duì)每一個(gè)發(fā)送請(qǐng)求使用哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)，則由客戶(hù)進(jìn)程根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的健康狀況和忙閑程度自動(dòng)選擇其中的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。這樣可以充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的通信能力。

　　為了提高系統(tǒng)性能，上位機(jī)有時(shí)選用服務(wù)器的配置方式，如在福建水口和湖北葛洲壩水電廠，其電廠級(jí)計(jì)算機(jī)、歷史數(shù)據(jù)站、通信站、Web站點(diǎn)等都采用服務(wù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。采用服務(wù)器的目的是提高系統(tǒng)可靠性，增大系統(tǒng)容量。由于服務(wù)器的綜合處理能力強(qiáng)，整個(gè)系統(tǒng)吞吐量也大。服務(wù)器的高可靠性主要是由于采用了磁盤(pán)陳列技術(shù)而得到的。采用磁盤(pán)陳列后能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)容錯(cuò)功能，還能實(shí)現(xiàn)磁盤(pán)陳列數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)和恢復(fù)。所謂集群(C1uster)是指包含2臺(tái)以上的有共享數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的服務(wù)器，當(dāng)一臺(tái)服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)，它所運(yùn)行的應(yīng)用程序?qū)⒂善渌?wù)器自動(dòng)接管。提高了系統(tǒng)的可靠性、可擴(kuò)充性和抗災(zāi)難性能，并允許商用數(shù)據(jù)庫(kù)公司如Oracle等在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)完善的冗余軟件開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的熱備用。此外磁盤(pán)陳列還能實(shí)現(xiàn)熱插拔，有利于快速維修和設(shè)備恢復(fù)。采用服務(wù)器的主要問(wèn)題是價(jià)格高，是使用工作站價(jià)格的若干倍。