浅析水电站监控系统分层分布结构的优越性

张万里

摘 要：电站中应用的计算机监控系统无论从安全角度还是经济实用角度都比常规的监控系统有更多优势，因此，水电站运行的监控系统发展前景是非常广阔的。该文主要对老虎嘴水电站监控系统分层分布结构进行了论述，对使用分层分布结构的监控系统自身优越性进行了分析。

关键词：水电站 监控 计算机

中图分类号：TV736 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）12（b）-0113-01

我国现阶段水电站都是“集成型”的，各种控制单元的连接比较复杂，还使投资成本增加。该文主要对水电站监控系统分层分布结构进行了论述，对使用这种技术的优越性进行了分析。

1 老虎嘴水电站监控系统的构成

老虎嘴水电站上位机的系统主要由2套网络服务器和2套的操作员工作站组成，1台工程师工作站，2套100M以太网交换机，2套GPS时钟服务器2套不间断电源UPS。水电站整个计算机监控系统由电厂站控级计算机，现地控制单（LCU）以及网络设备组成，系统还配置调度通信工作站通过路由器实现与上级调度部门计算机之间的数据通信。

现地控制单元按每台机组、公用设备、开关站及闸门监控等各设置一套LCU，LCU直接监控被监控设备的生产过程，既可作为分布系统中的现地智能终端，又可作为独立装置单独运行。现地LCU通过以太网、现场总线或串口方式与机组辅助设备和公用设备的控制装置进行通信。

该监控系统局域网按IEEE802.3u设计，采用双以太网结构，网络介质采用光纤缆和双绞线，通信规约TCP/IP，网络的传输速率不小于100Mbps。

该系统的配置主要由主机、操作员工作站组成。2套主机具有完成历史数据的存储、管理，定值设定及变更工作方式的功能，互为备用。2套操作员工作站的功能主要为图形显示。

2 水电站监控相关技术的应用

（1）对于网络服务器的应用。

计算机的两套网络服务器的主要作用是负责完成各LCU和操作员工作站间的数据交换工作，还有对历史数据库进行保存的任务。各种控制单元LCU上面报送的信号应该先送至计算机的服务器，然后再经过服务器送达到运行工作人员的工作站中；同样的方式，运行中的人员工作站一旦发出了指令，也应首先送达服务器，再逐个发往LCU。如果各种信号和命令都已经送到了服务器，服务器就要将这些信息进行保存，这样是为了更好的对这些信息进行查询。这两台服务器一般都是用来为冗余热备用的，工作状态可以用手动的方式进行切换，以保证整个网络系统的安全运行，并实现数据的同步。

（2）工程师兼培训工作站的应用。

该水电站工程师工作站用于系统维护和管理人员进行修改系统参数、修改定值，增加和修改数据库、画面和报表，并可做一些的操作培训工作。主要负责系统的维护管理、功能及应用的开发、程序下载等工作。此外，工程师站还具有操作员工作站及培训站的所有功能。

（3）网络设备和工程师工作站应用。

监控系统中的两台主干的网络交换机能够使网络实现冗余；两个GPS时钟显示系统、以及双UPS电源的使用都对网络的安全性以及可靠性起到了推动作用。工程师的工作站主要是负责完成上为机械操作画面以及数据库的维护，同时也有负责培训操作人员的任务。

（4）调度通信工作站的应用。

该服务器主要负责电站与林芝地区调度中心及西藏电力调度中心的通讯。通讯规约采用IEC870-5-104和IEC870-5-101。与林芝地区调度中心及西藏电力调度中心的通讯通过路由器转换成E1接口通过广域网连接通讯。同时还配置了1套电力专用调制解调器，用于采用IEC870-5-101规约与调度通讯。在每套远动通信工作站中均配置了4个以太网口，其中2个用于与计算机监控系统的两台主交换机相连，另外2个分别与2个路由器相连，分别与林芝地区调度中心和西藏电力调度中心通讯。两台通信工作站和两个路由器均互为主备冗余使用，从而保证与地区调度和调度中心的通讯可靠性。

（5）同期装置的应用。

同期装置为双微机系统，两系统间可以实现互相的独立，因而装置具有很高的可靠性，采用现代控制理论对合闸相角差进行预测控制，对被同期对象的电压、频率实行变参数调节，提高了同期精度，同时提高了并网速度。

3 分层分布结构的监控系统自身优越性分析

3.1 安全性得到提升

该水电站上位机系统自身具有程序的逻辑控制，简单的说，就是一种下位机和LCU控制器的远方监控操作终端系统。对于任何的设备所发出的信号都要先经过下位机的处理才能发往上位机操作员工作站，可以进行有效的监视。

3.2 传输的可靠性

在该水电站整个的网络系统中可以采用光纤作为传输的介质，使各个LCU通过100M光缆网路交换机进行连接，可以有效的实现服务器与操作工作站的数据交换。可以把相邻的两个LCU用100M的光缆进行连接，以实现通道的冗余。

3.3 易于调试和维护

在调试时，可以将带有上位系统和下位系统的电脑放到LCU附近，再与交换机进行连接，启动上位机监控画面和在线的测试软件，就能实现“中控室”的转移。在监控系统网络的任何交换机上，都可以用笔记本电脑连接到任何一个LCU或远程I/O终端上，再对其进行在线测试，可以查看每个LCU或远程I/O终端的程序运行状态。

3.4 成本的经济性

这种分层分布的LCU形式能够使信号电缆的应用长度大大减少，对于信号的干扰和减弱也起到了控制作用，从而节约了成本，对于系统的维护也变得更加的便利。

4 结语

综上所述，随着我国水利建设水平的不断提升，要想实现我国水电站监控系统科学高效的运行就必须做好监控系统分层分布结构的优化，通过不断的改进和完善，使监控越来越智能化、便捷化，为水电站建设节约监控成本，推动我国水电站建设的发展进程。

参考文献

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