水電站監控系統概述

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　　水電廠(chǎng)計算機監控系統通常分成兩大部分，一是用于全廠(chǎng)范圍設備控制的部分，稱(chēng)為廠(chǎng)級監控系統(也稱(chēng)為上位機系統)，另一部分是水輪發(fā)電機層的控制部分，稱(chēng)為現地控制系統(也稱(chēng)為下位機控制系統)。

　　水力發(fā)電廠(chǎng)的電廠(chǎng)級監控系統的目的是要實(shí)現集中控制或遠方控制。對于前者來(lái)說(shuō)，是要將檢測到的數據集中起來(lái)進(jìn)行分析處理，然后再由中控室控制臺發(fā)出相應的控制命令。而后者主要是將數據發(fā)給調度所(梯調或地區調度所)，并接收和執行調度所的命令。

　　電廠(chǎng)級的監控設備一般布置在水電廠(chǎng)的控制室和計算機機房，為了完成上述功能，按照常規的配置方式，電廠(chǎng)級監控層的設備有控制臺、模擬屏、光字牌、音響信號器及遠動(dòng)設備等。在采用計算機監控系統后，其總體配置則由操作員工作站、通信工作站、廠(chǎng)級工作站、工程師工作站以及語(yǔ)音處理機、通道切換裝置、打印機等構成，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，是全廠(chǎng)集中監視和控制的中心和人機接1：3，用來(lái)實(shí)現水電廠(chǎng)的實(shí)時(shí)圖形顯示、各種事件的發(fā)布、各種報表顯示、報警和復歸的顯示、系統自診斷信息的顯示、操作員操作權限的登錄及其管理、設備的控制操作、系統配置等各種操作處理。操作員工作站的顯示器、標準鍵盤(pán)和功能鍵盤(pán)一般布置在電廠(chǎng)中控室的控制臺上，而主機放置在計算機房。

　　(2)通信工作站。通信工作站主要是用來(lái)與外部系統進(jìn)行通信。如在大范圍內可用于與網(wǎng)調、省調、梯調進(jìn)行通信，在小范圍內也可用來(lái)與水情測報系統、航運過(guò)壩系統、閘門(mén)啟閉系統以及電廠(chǎng)管理信息系統等進(jìn)行通信。在該水電廠(chǎng)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，而不單獨設置通信工作站。

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

　　(4)廠(chǎng)級工作站。廠(chǎng)級工作站主要用來(lái)完成一些后臺工作，或計筍量較大的工作，如自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)、自動(dòng)電壓控制(AVC)、歷史數據庫、數據統計處理、人工智能、專(zhuān)家系統等有關(guān)功能等。有時(shí)可替代通信工作站來(lái)完成與外部系統的通信功能以及打印制表等。

　　此外，也可根據實(shí)際情況單獨設置培訓工作站、歷史數據站、打印作站等。上述這些工作站各構成一個(gè)節點(diǎn)，常由符合IEEE802.3規約的以太網(wǎng)連接，傳輸介質(zhì)可選用同軸電纜或光纜。

　　上位機的冗余方式也有其特點(diǎn)，一般采用全冗余的方式，廠(chǎng)級計算機、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(chǎng)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(chǎng)提供的監控系統，甚至還采用了操作員工作站和監視員工作站冗余的方式，但新系統中應用極少，國內研制的計算機監控系統一般只采用雙重冗余方式。

　　上位機系統采用網(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)對于通過(guò)網(wǎng)絡(luò )發(fā)送的數據可以由1號網(wǎng)絡(luò )傳輸，也可以由2號網(wǎng)絡(luò )傳輸。但具體對每一個(gè)發(fā)送請求使用哪個(gè)網(wǎng)絡(luò )，則由客戶(hù)進(jìn)程根據網(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 )將數據發(fā)送出去。這樣可以充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò )的通信能力。

　　為了提高系統性能，上位機有時(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(chǎng)，其電廠(chǎng)級計算機、歷史數據站、通信站、Web站點(diǎn)等都采用服務(wù)器來(lái)實(shí)現。采用服務(wù)器的目的是提高系統可靠性，增大系統容量。由于服務(wù)器的綜合處理能力強，整個(gè)系統吞吐量也大。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)現自動(dòng)容錯功能，還能實(shí)現磁盤(pán)陳列數據的檢驗和恢復。所謂集群(C1uster)是指包含2臺以上的有共享數據存儲空間的服務(wù)器，當一臺服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)，它所運行的應用程序將由其他服務(wù)器自動(dòng)接管。提高了系統的可靠性、可擴充性和抗災難性能，并允許商用數據庫公司如Oracle等在此基礎上實(shí)現完善的冗余軟件開(kāi)發(fā)，實(shí)現真正意義上的熱備用。此外磁盤(pán)陳列還能實(shí)現熱插拔，有利于快速維修和設備恢復。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。