1、計算機監控系統系統功能和分層電站計算機監控系統無論網絡結構采用何種方式,整個系統的設備可分為廠站控制級及現地控制級兩層,廠站層系統設備包括:監控系統主機、操作員站、工程師站、培訓工作站、通訊工作站、報表及電話語音工作站、外設服務器及外設、生產信息查詢服務器、模擬屏驅動器及模擬屏及相關網絡設備等;現地控制級設備包括:機組現地控制單元、全廠公用現地控制單元、開關站現地控制單元、泄水閘集中控制單元。上述設備依據電站規模不同對設備配置有所不同,電站計算機監控系統功能由廠站層及現地控制級共同完成。計算機監控系統控制調節方式分為控制方式和調節方式二類。控制方式包括現地控制方式、廠站控制方式和遠方控制方式;

2、調節方式包括廠站調節方式和遠方調節方式。現地控制單元設有“現地/遠方”切換開關。在現地控制方式下,現地控制單元只接受通過現地級人機界面、現地操作開關、按鈕等發布的控制及調節命令。廠站級及遠方級只能采集、監視來自電站的運行信息和數據,而不能直接對電廠的控制對象進行遠方控制與操作。在廠站級設有“電站控制/遠方控制”軟切換開關和“電站調節/遠方調節”軟切換開關。當監控系統處于“電站控制”和“電站調節”方式且現地控制單元處于“遠方控制”方式時,廠站級可對電站主輔設備發布控制和調節命令,遠方級則只能用于監視;當監控系統處于“電站控制”和“遠方調節”方式且有現地控制單元處于“遠方控制”方式時,廠站級只能對

3、電站主、輔設備發布控制命令,遠方級則只能發布調節命令;當監控系統處于“遠方控制”和“電站調節”方式且現地控制單元也處于“遠方控制”方式時,遠方只能對電站主、輔設備發布控制命令,廠站級則只能發布調節命令;當監控系統處于“遠方控制”和“遠方調節”方式且現地控制單元也處于“遠方控制”方式時,遠方可對電站主、輔設備發布控制和調節命令,廠站級則只能用于監視。控制調節方式的優先級依次為現地控制級、廠站控制級和遠方控制級。(1數據采集0自動采集各現地控制單元的各類實時數據;0自動采集來自遠方調度的數據;0自動采集電站獨立于監控系統的其它系統數據信息;0接收由操作員向計算機監控系統手動登錄的數據信息。(2數據

4、處理對每一設備和每種數據類型進行定義,用以支持系統完成控制、監視和記錄。數據處理的要求包括如下內容:A.據處理應滿足實時性要求;B.對采集的數據進行可用性檢查,對不可用的數據給出不可用信息,并禁止系統使用;C.對接收的數據進行報警處理檢查,對采集的數據進行數據庫刷新;D.形成各類報警記錄并發出報警音響;E.生成各類運行報表;F.形成歷史數據記錄;G.生成趨勢曲線圖記錄;H.形成分時計量電度記錄和全廠功率總加記錄;I.具有事件順序記錄及處理能力;J.事故追憶數據處理能力(包括記錄事故時刻的相關量;K.主、輔設備動作次數和運行時間的統計處理;L.向遠方調度系統發送其所需要的信息。1模擬量數據處理應

5、包括模擬量數據合理性檢查、工程單位變換、模擬量數據變化(死區、梯度等檢查及越限檢查等,并根據規定的格式產生報警和記錄。2狀態數據處理及記錄根據規定的格式產生報警和記錄。狀態量變化次數也應記錄并歸檔。3事件順序數據處理記錄各個重要事件的動作順序、事件發生時間(年、月、日、時、分、秒、毫秒、事件名稱、事件性質、并根據規定產生報警和記錄。4計算數據A.功率總加;B.機組及輸電線路電流和功率不平衡度計算;C.功率因素計算;D.脈沖累積、電度量的分時累計和總計;E.主、輔設備動作次數和運行時間等的統計;F.進行數字量、模擬量的計算,用于監視、控制和報警。5趨勢記錄應對電站的一些主要參數如機組軸承溫度、軸

6、承溫度變化率、推力軸瓦間溫差、油槽油溫、機組有功及主變溫度等實時數據進行記錄,采樣周期應分別在115s和110min之間可調,采樣點應是可選及可重新定義的。總點數應滿足用戶要求,每點記錄值不少于600個。記錄應滿足用圖形顯示及列表顯示等方式的需要。6事故追憶數據處理對過程點實時數據進行事故追憶記錄處理,其記錄事故前后過程中的數據量不少于60個(記錄格式待定。追憶數據點可增加、刪減或重定義。7事故前后運行方式記錄對事故前后電廠運行方式及主要參數應記錄保存。8設備運行統計對電站主要設備的運行情況進行統計并歸檔,如發電機組和主變的運行時間、斷路器的動作次數、泄水閘的開啟孔數、開度及下泄時間等。對間歇

7、運行的輔助設備的運行狀態進行監視和記錄。如壓油泵、空壓機、排水泵等的啟動次數、運行時間和間歇時間。(3控制與調節運行人員可通過廠站級人機接口設備,完成對全廠被控設備的控制與調節。通常計算機監控系統廠站層應具備下列控制和調節功能:1一般控制與調節運行人員可通過廠站級人機接口設備,完成對全廠被控設備的控制與調節。A.對機組的控制與調節z機組開/停機順序控制(單步或順序、緊急停機控制;z點設備控制:對單個具備ON/OFF操作的設備實現ON/OFF控制操作,并須考慮安全閉鎖(包括對出口斷路器、隔離開關、接地刀閘、進水口閘門的遠方落門等控制;z給定值控制:機組的轉速/有功功率、電壓/無功功率和導葉開限應

8、能按設定值進行閉環控制;z油、氣、水系統的自動控制;z其它相關控制與操作。B.對變電站或開關站斷路器、隔離開關及接地刀閘的控制與操作,主變中性點接地刀閘的分、合操作;C.廠用或站用電設備的控制與操作;D.廠內公共設備(泵、閥的控制與操作;E.泄水閘集控及其配電設備的控制與操作;F.其它相關設備的控制與操作。對電站及泄水閘設備各種控制操作,系統應有操作條件和過程監視及操作故障處理能力(包括手動干預。2自動發電控制A. 自動發電控制電站的自動發電控制應該充分考慮電站運行方式,應具有有功聯合控制、電站給定頻率控制、緊急調頻控制和經濟運行等功能。其中:有功聯合控制系指按一定的全廠有功總給定方式,在所有

9、參加有功聯合控制的機組間合理分配負荷。給定頻率控制系指電站按給定的母線頻率,對參加自動發電的機組進行有功功率的自動調整。緊急調頻控制系指系統頻率異常降低或升高時,自動發電控制應能夠根據頻率降低和升高的程度以及機組當前的運行工況,增加或減少全廠的出力,盡可能使電力系統的頻率恢復到正常范圍。經濟運行系指根據全廠負荷和頻率的要求,在遵循最少調節次數、最少自動開、停機次數的前提下確定最佳機組運行臺數、最佳運行機組組合,實現運行機組間的經濟負荷分配。在自動發電控制時,能夠實現電站機組的自動開、停機功能。自動發電控制應能實現開環、半開環、閉環三種工作模式。其中開環模式只給出運行指導,所有的給定及開、停機命

10、令不被機組接受和執行;半開環模式指除開、停機命令需要運行人員確認外,其他的命令直接為機組接受并執行;閉環模式系指所有的功能均自動完成。AGC自動發電控制應能對電站各機組有功功率的控制分別設置“聯控/單控”控制方式。某機組于“聯控”時,該機組參加AGC聯合控制,處于“單控”時,該機組不參加AGC聯合控制,但可接受操作員對該機組的其它方式控制。B. 自動發電給定值方式自動發電給定值應有如下幾種方式:z給定總有功功率;z給定日負荷曲線;z給定頻率;z給定系統頻率限值。以上各種給定方式可包括電站和遠方給定兩種,各種方式的切換應該做到無擾切換。C. AGC約束條件電站上、下游水位、下游水位單位時間內的變

11、幅、機組氣蝕區、機組振動區、機組最大負荷限制、機組開度限制、線路負荷限制、機組事故、機組的當前狀態(健康狀態、累計運行時間、連續停機時間、相應輔助設備狀態、帶廠用電機組優先運行、全廠旋轉備用容量、負荷調整頻度最少、自動開停機頻度最少、全廠耗水量最少、廠內機組事故情況下首先使用全廠旋轉備用容量,同時根據情況決定是否采用冷備用機組容量。其中機組氣蝕區、機組振動區、機組最大負荷限制等是隨水頭變化的非線性函數。不具備自動發電控制的機組應自動退出自動發電控制。自動發電控制應允許運行人員通過人機接口投入或退出。3自動電壓控制A.自動電壓控制AVC對電站各機組無功功率的控制,應按機組分別設置“聯控/單控”方

12、式。當某機組處于“聯控”時,該機組參與AVC聯合控制,當某機組處于“單控”時,該機組不參與AVC聯合控制,但可接受其它方式控制。AVC對機組的“聯控/單控”控制方式可由電站或梯調操作員設定。B.自動電壓給定值方式自動電壓給定值應有如下幾種方式:z母線電壓限值;z運行人員給定母線電壓值;z運行人員給定無功設定值。以上各種方式的切換時應該做到無擾切換。當采用母線電壓限值方式時,AVC應通過調整參加聯合控制的機組的機端電壓或無功功率,自動維持母線電壓。C.自動電壓控制的約束條件自動電壓控制的約束條件至少應該包括:z機組機端電壓限制;z機組進相深度限制;z定子繞組發熱限制;z轉子繞組發熱限制;z機組最

13、大無功功率限制。(4人機接口及操作要求廠站控制級應提供人機接口功能,使電站的運行操作人員、維護人員和系統管理工程師,通過操作員站、工程師站及培訓站等的人機接口設備,如顯示器、通用鍵盤、鼠標以及漢字打印機等,實現對電站的監視、控制及管理功能。其基本功能和操作要求如下:1人機接口原則A.操作員只允許完成對電站設備進行監視、控制調節和參數設置等操作,而不允許修改或測試各種應用軟件;B.人機接口應具有漢字顯示和打印功能,漢字應符合中國國家二級字庫標準;漢字輸入至少應包括五筆、智能ABC漢字輸入法等。C.人機接口操作方法應簡便、靈活、可靠。對話提示說明應清楚準確,在整個系統對話運用中保持一致;D.應給不

14、同職責的運行管理人員提供不同安全等級操作權限;E.畫面調用方式應滿足靈活可靠、響應速度快的原則;畫面的調出應有自動和召喚兩種方式,自動用于事故、故障及過程監視等情況,召喚方式為運行人員隨機調用。F.操作過程中操作步驟應盡可能少,但應有必要的可靠性校核及閉鎖功能;G.任何人機聯系請求無效時應顯示出錯信息;H.任何操作命令進行到某一步時,如不進行下一步操作(在執行以前則應能自動刪除或人工刪除;I.被控對象的選擇和控制中的連續過程應只能在同一個控制臺上進行;J.運行人員應能根據操作權限在控制臺方便準確地設置或修改運行方式、負荷給定值及運行參數限值等;K.運行人員應能根據操作權限完成參數設值及輸入點狀

15、態設值。2畫面顯示運行人員應能通過鍵盤或鼠標選擇畫面顯示。畫面顯示功能應做到組織層次清晰明了,信息主次分明,美觀實用;畫面圖符及顯示顏色定義應符合相關規定。屏幕顯示畫面的編排應至少包括時間顯示區、畫面靜態及動態信息主顯示區、報警信息顯示區及人機對話顯示區。能顯示的主要畫面應包括各類菜單畫面,電站電氣主結線圖(其中主要電氣模擬量應能以模擬表計方式顯示,機組及風、水、油系統等主要設備狀態模擬圖,機組運行狀態轉換順序流程圖,機組運行工況圖(P-Q 圖、各類棒圖、曲線圖,各類記錄報告,操作及事故處理指導,計算機系統設備運行狀態圖等。同一顯示器上,能實現多窗口畫面顯示,對畫面能實現無級縮放功能。3報警A

16、.當出現故障和事故時,應立即發出報警和顯示信息,報警音響應將故障和事故區別開來。音響應可手動或自動解除。B.報警顯示信息應在當前畫面上顯示報警語句(包括報警發生時間、對象名稱、性質等,顯示顏色應隨報警信息類別而改變。若當前畫面具有該報警對象,則該對象標志(或參數應閃光和改變顏色。閃光信號應在運行人員確認后方可解除。C.當出現故障和事故時,應立即發出中文語音報警,報警內容應準確和簡明扼要。中文語音報警應可通過人機接口全部禁止或禁止某個LCU單元。通過在線或離線編輯禁止或允許單個中文語音報警。D.應具備事故自動尋呼功能(ON CALL,當出現故障和事故時,自動通知維護人員。E.當出現重要故障和事故

17、時,監控系統除了應產生上述規定的報警之外還應產生電話語音自動報警。電話語音自動報警應能根據預先規定進行自動撥號,撥號順序應按從低級到高級方式進行,當某一級為忙音或在規定時間內無人接話時,應自動向其高一級撥號,當對方摘機后,應立即告訴對方報警內容。語音報警電話應能同時撥出至少5個電話,電話號碼與時段應可重新定義。4記錄和打印記錄和打印功能應包括:A.各類操作記錄(包括操作人員登錄/退出、系統維護、設備操作等;B.各類事故和故障記錄(包括模擬量越限及系統自身故障;C.各類異常報警和狀變記錄;D.趨勢記錄(圖形及列表數據;E.事故追憶及相關量記錄;F.報表記錄;G.各種記錄、報表及曲線打印(由運行人

18、員在控制臺上選擇并控制打印機打印;H.畫面及屏幕拷貝。上述記錄報表A、B、C三項應能自動分類,分類類別須有:z按時間分類;z設備范圍;z數據類型;z報警級別。5維護和開發可利用交互式畫面編輯工具和交互式報表編輯工具增加自定義圖塊或圖標,畫面及報表中的動態數據項與數據庫的連接。操作人員能在線和離線編輯畫面、報表及所有報警信息(包括用于顯示的報警信息、語音報警信息、電話語音報警信息應具有功能。(5設備運行管理及指導A.歷史數據庫存儲;B.自動統計機組工況轉換次數及運行、停機、出線運行、停運時間累計;C.被控設備動作次數累計及事故動作次數累計;D.峰谷負荷時的發電量分時累計;E.事故處理指導;F.操

19、作票自動生成;G.操作防誤閉鎖;H.操作指導。(6系統診斷監控系統應提供完備的硬件及軟件自診斷功能,包括在線周期性診斷、請求診斷和離線診斷。診斷內容包括:A.計算機內存自檢;B.硬件及其接口自檢,包括外圍設備、通信接口、各種功能模件等。當診斷出故障時,應自動發出信號;對于冗余設備,應自動切換到備用設備;C.自恢復功能(包括軟件及硬件的監控定時器功能;D.掉電保護;E.雙機系統故障檢測及自動切換。當以主/熱備用方式運行的雙機中的主用機故障退出運行時,備用機應能不中斷任務且無擾動地成為主用機運行。(7系統通信1與遠方調度中心之間的通信實現電站和遠方調度數據的上傳下達。電站在遠方控制方式下,接受并執

20、行遠方調度發出的操作控制指令。2與廠內其他子系統的通訊監控系統通常與下列子系統進行通訊:A.電站MIS系統;B.全廠消防系統;C.其它系統。3監控系統廠站級計算機節點間的通信為滿足監控系統功能要求,實現廠站級計算機節點間的通信,以便進行廠站層節點之間的信息交換。4電站級與現地控制單元的通信實現與現地控制單元節點間的通信,以便實現下列功能:A.數據采集;B.傳送操作控制命令;C.通信診斷。5與時鐘同步裝置的通信系統應能正確接收GPS時鐘信息,以實現監控系統內各節點與系統實時時鐘的同步。(8培訓功能監控系統具有操作、維護、軟件開發和管理等方面的培訓功能。在培訓軟件運行時,其初始信息應來自監控系統。

21、培訓人員在培訓過程中如對某設備進行操作,相應的培訓程序被啟動,對運行和操作過程進行仿真模擬。但不能影響正常的生產過程。(9遠程診斷與維護計算機監控系統具有遠程診斷與維護功能,即可通過電話撥號方式,使電站計算機監控系統與遠方計算機通信,進行在線診斷和遠程維護,但在軟件上應使用“防火墻技術”,以防病毒侵入計算機監控系統。(1數據采集A.應能自動采集DI、SOE、AI、PI等類型的實時數據;B.自動接收來自廠站控制層的命令信息和數據。(2數據處理1現地控制單元數據處理功能應包括如下內容:A.對自動采集數據進行可用性檢查;B.對采集的數據進行數據庫刷新;C.向上級控制層發送其所需要的信息。2模擬量數據

22、處理包括模擬數據的濾波、數據合理性檢查、工程單位變換、模擬數據變化(死區檢查及越限檢查等,并根據規定產生報警和記錄。3狀態數據處理及記錄應包括防抖濾波狀態輸入變化檢查,并根據規定產生報警和記錄。4事件順序數據處理記錄各個重要事件的動作順序、事件發生時間(年、月、日、時、分、秒、毫秒、事件名稱、事件性質、并根據規定產生報警和記錄。5計算數據A.機組電流和功率不平衡度計算;B.功率因素計算;C.脈沖累積、電度量的分時累計和總計,并記錄及越限報警等;D.機組電氣量的綜合計算;E.進行數字量、模擬量及允許計算點計算,用于監視、控制和報警。6事故前后機組運行狀況記錄對事故前后機組運行狀況及主要參數應記錄

23、保存并報送廠站層歸檔。(3控制與調節1控制與調節A.機組開/停機順序控制;B.點設備控制:對單個具備ON/OFF操作的設備實現控制操作,并須考慮安全閉鎖(包括對斷路器、隔離開關、接地刀、進水口閘門的遠方落門等控制;C.設點控制:機組的轉速/有功功率、電壓/無功功率和導葉開限應能按設定值進行閉環控制;D.油、氣、水系統的自動控制;E.其它相關控制與操作。2安全穩定自動控制當發電機組超過規定進相、過流/過壓、過負荷、穩定儲備系數超出規定范圍、振動等非安全工況時,監控系統能識別并能夠自動將機組拉回穩定運行工況內。(4人機接口現地控制單元人機接口設備包括:A.觸摸顯示屏;B.便攜式工作站;C.其它指示

24、儀表、開關、按鈕等。機組現地控制單元通常配有觸摸顯示屏。機組現地控制單元觸摸顯示屏能顯示機組單元接線模擬畫面、主要電氣量和溫度量測量值、技術供水狀態信息,當運行人員進行操作登錄后,可通過觸摸顯示屏進行開停機操作及其它操作;機組現地控制單元通常設有必要的通訊接口,以便能使便攜式的計算機接入,在進行現場調試或廠站設備故障的情況下,運行人員可通過便攜式工作站實現現地控制單元級的交互式控制功能,完成所屬設備的相關操作和處理,以便現場調試和保證設備的安全運行。(5通訊系統通信應實現如下功能:1與廠站層計算機節點的通信A. 上送采集到的各類數據;B. 接受操作控制命令;C. 通信診斷。2與現地智能設備的通

25、信機組現地控制單元應能實現與下列現地智能設備的通信:A.機組保護;B.勵磁控制系統;C.調速器控制系統;D.其它(6自診斷自診斷內容包括:A.計算機內存自檢;B.硬件及其接口自檢:包括外圍設備、通信接口、各種功能模件等,當診斷出故障時,應自動發出信號;對于冗余設備,應自動切換到備用設備。對于I/O模件診斷,至少要達到診斷到通道;C.自恢復功能(包括軟件及硬件的監控定時器功能;D.掉電保護;E.冗余模件檢測及自動切換。當以主/熱備用方式運行的模件故障退出運行時,備用模件應能不中斷任務且無擾動地成為主用模件。變電站或開關站現地控制單元中的數據采集、數據處理、人機接口、通訊、自診斷等功能與電站機組現

26、地控制單元基本相同,只是對象不同而已,如在數據處理中的“計算數據”通常為:A. 線路電流和功率不平衡度計算;B. 線路功率因素計算;C. 線路脈沖累積、電度量的分時累計和總計并記錄,以及越限報警等;D. 線路電氣量的綜合計算;E. 進行數字量、模擬量及允許計算點計算,用于監視、控制和報警。在變電站或開關站現地控制單元中的“控制與操作”功能相對機組現地控制單元要簡單得多,僅對高壓斷路器、隔離開關和接地刀閘等對象進行操作。電站公用現地控制單元中的數據采集、數據處理、人機接口、通訊、自診斷等功能與電站機組現地控制單元也基本相同,只是對象不同而已,如在數據處理中的“計算數據”僅為:A. 廠用支路脈沖累

27、積、電度量的分時累計和總計,并記錄及越限報警等;B. 進行數字量、模擬量及允許計算點計算,用于監視、控制和報警。在電站公用現地控制單元中的“控制與操作”功能更為簡單,僅對高低(1數據采集A.閘門開度、位置、電機運行狀態及故障報警、液壓系統運行狀態及故障報警、閘門運行狀態及故障報警;B.供電系統的各類實時數據。C.接收廠站層及以上控制層下傳的閘門控制信息和水情數據,主要包括:閘門開啟運行的控制條件,如:大壩上、下游水位、庫區上游來水量、水庫庫容、發電用水量等;計劃下泄流量及下泄時間;閘門開啟數及開度;其它。(2數據處理與公用現地控制單元相同(3控制與操作1泄水閘的控制應按機械對閘門控制的要求進行

28、,通常對同一泵站控制的多個閘門采用分時啟閉方式,即當泵站啟閉一扇閘門時,同一泵站控制的其它閘門不得啟閉,一扇閘門啟閉到位后,可再啟閉另一扇閘門;2開啟后的閘門在泄洪過程中,因油泄漏使閘門的下滑達100mm時,應有報警信號,并自動啟動泵站,提升閘門至原來位置。自動提升功能由現地子站完成;3泄洪閘集中運行方式主要依據水工的要求,對閘門進行編組控制;4泄水閘的控制功能:A.閘門遠方/集中/現地控制方式和對象的設置;B.選孔開啟/關閉或成組開啟/關閉控;C.事故停機等操作。泄水閘現地控制單元的人機接口、通訊、自診斷等功能與電站公用現地控制單元基本相同。3.2.4.1 對系統的總體要求A. 為了提高系統

29、的實時性及可靠性,監控系統通常采用全分布式體系結構,即功能分布和分布式數據庫系統。整個系統分成廠站層和現地控制單元兩層。全廠數據庫和歷史數據庫分布在廠站層計算機中,各單元數據庫分布在各個現地控制單元LCU中,系統各功能分布在系統的各個節點上,每個節點嚴格執行指定的任務和通過系統網絡與其它節點進行通訊;B. 現地控制單元應盡可能采用智能化結構,即所有的I/O板均應設置有自己獨立的CPU和配置有雙電源,以保證各I/O模板能完成獨立的工作,達到加強現地層控制功能,提高現地層可靠性的目的;C. 整個系統采用全計算機監控結構。取消常規的集中控制設備,采用計算機作為唯一的監控設備;現地控制單元取消常規布線

30、邏輯回路,由具有冗余設計的計算機設備執行監控;D. 盡可能采用現場總線及遠程I/O單元;E. 盡可能地少用或不用變送器,以提高測量的精確度;F. 中央控室模擬屏信息直接由計算機系統提供。(2節點配置如上所述,水電站計算機監控系統通常為分層式結構,由廠站層和現地控制單元層二部分組成。1廠站層節點設備配置如下:A.數據服務器(或主機;B.操作員工作站;C.工程師工作站;D.培訓工作站;E.通訊工作站;F.報表及電話語音報警工作站;G.外設服務器及外設(打印、存儲設備等;H. GPS時鐘裝置;I.監測終端;J.模擬屏驅動裝置及模擬屏;2現地控制單元節點配置如下:A.機組現地控制單元LCU;B.變電站

31、或開關站現地控制單元LCU;C.電站公用現地控制單元LCU;D.泄水閘現地控制單元LCU。3.2.4.2 網絡結構分層分布式結構的計算機監控系統可以采用星形網絡、環形網絡和總線網絡。具體方式應根據工程規模和重要性進行技術經濟比較。必要時可以采用雙重化網絡。目前,在水電站或變電站中,采用交換式以太網絡(Ethernet方式比較普遍,這主要是該網絡結構簡單、傳輸較高、協議標準化程度高、可擴性強、系統設計易于組合等優點。網絡介質采用光纖或網絡電纜,廠站層與現地控制單元層間的數據傳輸速率一般為10/100Mbps,傳輸速率應為自適應式,采用TCP/IP協議,遵循IEEE802.3標準。現地控制單元LC

32、U與現地控制設備的連接方式目前有直接I/O、現場總線、遠程I/O及串行通信等方式,其主要優缺點為:用直接I/O接入方式現地控制設備中的各種信息量直接用電纜連至現地監控單元LCU。這種方式無論對哪種型式的現地控制保護設備,即無論現地控制保護設備是繼電器型、集成電路型、還是數字型均可適用。各種接點信號直接引入監控單元PLC的I/O模塊,對模擬量采用變送器變為4-20mA后再引入LCU模擬量模塊。這種方式是過去水電站的一種最常用方式,其特點是比較直觀、可靠,但當LCU單元所轄現地控制設備較多且布置分散、信息量較多時,則所耗電纜較多、安裝調試比較復雜,由此也可引起系統可靠性降低,對大型水電站尤為顯著。

33、采用數字通信方式。現地控制保護設備各種信息上送或計算機監控系統命令下行,按不同的接口種類可以分為兩種不同的數字通信方式:A. 采用標準串行通信口方式目前,現地設備越來越多地采用數字式智能裝置進行控制,這為現地控制設備與計算機監控單元直接數字通信、克服直接I/O接入方式中電纜過多等弊病創造了條件。如果一些智能裝置離現地監控單元較近(在15m 以內,則可以采用串口RS-232C方式接口。如果大于此距離則可以采用RS-422/485方式接口,這樣現地控制設備中的各種信息量或計算機監控系統的下行命令均通過串行通信方式進行。但當一個監控單元的串行接口過多、信息量較大且實時性要求較強時,這種通信方式則難以

34、滿足要求。這種通信方式的最遠距離為1km左右,通信速率通常為19.2kbps。B. 采用現地總線方式。這是現地控制設備與監控單元間采用數字通信的另一種方式。這種通信方式的出現引起了人們的廣泛關注,受到了不少行業的青睞。由于現場總線具有系統的開放性、互可操作性、現場設備的智能化和功能自治性、系統結構的分散性以及對現場環境的適應性等技術特點,此項技術發展非常快。目前較為流行的現場總線有CAN、LonWorks Profibus等。這種現場總線技術在性能上大大優于上述傳統的RS-485方式,它可解決RS-485鏈路信息傳輸的實時性問題以及信號傳輸容量問題(傳輸速率通常為1Mbps以上。 CAN BU

35、S是由德國BOSCH公司為汽車監控而設計的,逐步發展為工業系統控制。CAN的最高通信速率達1Mbps(距離在40m以內,最遠通信距離為10km(速率在5kbps; LONWORKS 是美國ECHELON公司于1993年推出的局部網絡技術,當時主要用于工廠自動化等,目前已廣泛用于電力行業。LONWORKS的通信速率可達1.25Mbps(距離為130m以內時,最大通信距離為2700m(雙絞線,78kbps; PROFIBUS 是德國SIEMENS公司開發并用于不同工業領域的一種現地總線,最高通信速率為12Mbps,最遠通信距離為1.2km。現已成為德國國家標準和歐洲標準。目前存在著多種現場總線組織

36、和標準,還沒有一個統一的、開放的、通用的、國際性的現場總線,當控制系統采用多家設備時,在不同廠家控制設備中采用不同的總線協議,而導致各設備間相互通信實現較難。C. 采用遠程I/O方式除上述數字通信方式外,可采用計算機監控系統現地控制單元自帶的遠程I/O模塊對現地設備運行信息進行采集。這種方式可免除因各設備間通信協議不同所造成的通信困難。采用I/O與數字通信混合方式根據設備的實際情況,可采用不同的接口方式。如對一些距離較近、信息較少的情況,可能采用直接I/O方式;而對距離較遠、信息量較多的情況可采用數字混合通信的方式。這樣既保證了設備運行的安全可靠性,也減少了設備間的連接電纜,這種接口方式目前采用也比較普遍。3.2.4.3 廠站層節點設備(1數據服務器(主機數據服務器主要負責廠站層的數據采集、處理、歸檔、歷史數據庫的生成和轉儲、系統時鐘管理以及高級應用軟件(AGC、AVC等其它應用軟件運行。(2操作員工作站操作員工作站通常每個配置2臺大屏幕液晶顯示器。主要作為操作員人機接口工作臺,負責監視、控制及調節命令發出、報表打印等人機界面(MMI功能。(3培訓工作站培訓工作站往往硬件配置與