基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的水電站計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與研究

王達(dá)

【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水電資源的需求量的不斷提升，人們對(duì)水電站技術(shù)和管理水平優(yōu)化的關(guān)注程度越來越高，而水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和使用是提升水電站管理和技術(shù)水平的有效途徑，所以本文針對(duì)以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的水電站計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與研究展開探索，為提升水電站的水電資源生產(chǎn)能力提供參考。

【關(guān)鍵詞】網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；水電站；計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)

前言

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)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(luò)、傳感器等資源有機(jī)結(jié)合為整體，實(shí)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(shù)，如資源管理、寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)等均屬于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行水電站計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)，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(fēng)險(xiǎn)防范的能力。

1、基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)組成

水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要任務(wù)是監(jiān)視水電站設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)控制LCU、自動(dòng)處理水電站運(yùn)行中發(fā)生的事故，而現(xiàn)階段水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要包括傳統(tǒng)的由監(jiān)控層和按設(shè)備單元分組分布的控制層構(gòu)成的兩級(jí)分布式、由混合分布的控制層和監(jiān)控層構(gòu)成的分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)兩種，由于后一種對(duì)資金的需求量相對(duì)較少，而且可以保證功能實(shí)現(xiàn)，所以在基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的水電站計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)過程中采用后種結(jié)構(gòu)。其主要包括以下部分：首先，由具有獨(dú)立LCU的多個(gè)機(jī)組構(gòu)成的現(xiàn)地控制層，其通過綜合自動(dòng)化裝置、PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組狀態(tài)和相關(guān)參數(shù)的采集，并結(jié)合上位機(jī)的調(diào)節(jié)控制命令實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)控制。其次，上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成的水電站監(jiān)控層，其可以對(duì)各機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的在線監(jiān)測，并將上個(gè)結(jié)構(gòu)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行有效的處理。再次，具有遠(yuǎn)程監(jiān)控和調(diào)控功能的遠(yuǎn)程WEB瀏覽監(jiān)控層，其主要功能的實(shí)現(xiàn)建立在通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之上，如CAN網(wǎng)絡(luò)、RS485/RS232網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)等。

2、基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在采用PLC進(jìn)行LCU控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電站層監(jiān)控結(jié)構(gòu)的監(jiān)控工作站和電站保護(hù)結(jié)構(gòu)的機(jī)組保護(hù)、主變壓器保護(hù)、線路保護(hù)均設(shè)計(jì)完成后，需要進(jìn)行基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，在組態(tài)軟件選擇方面，雖然現(xiàn)階段可選的國內(nèi)外此類產(chǎn)品較多，但從經(jīng)濟(jì)性和設(shè)計(jì)要求角度，筆者認(rèn)為應(yīng)選擇現(xiàn)階段在我國工業(yè)領(lǐng)域領(lǐng)用較為廣泛的、運(yùn)行結(jié)構(gòu)和擴(kuò)展性優(yōu)越的組態(tài)王6.55通用版。由于計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件由對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控的前臺(tái)主監(jiān)控軟件和對(duì)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行存儲(chǔ)和管理的后臺(tái)管理軟件構(gòu)成，所以基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)計(jì)的水電站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在通訊線程采集LCU數(shù)據(jù)后，需要針對(duì)水電站對(duì)象形成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和隸屬數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，并在人機(jī)接口相關(guān)對(duì)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(yīng)用處于存儲(chǔ)和更新運(yùn)行的過程中。

3、基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的水電站計(jì)算機(jī)組現(xiàn)地控制單元的設(shè)計(jì)

機(jī)組LCU對(duì)發(fā)電機(jī)組和其輔助設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，是計(jì)算機(jī)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(duì)機(jī)組進(jìn)行有效的控制，所以在利用信息技術(shù)對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，要針對(duì)其自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)采集、通信功能和輔助等功能分別進(jìn)行。在選擇LCU微機(jī)控制器的過程中，筆者選擇PLC+綜合自動(dòng)化裝置式的控制方式，而且將自動(dòng)化儀表、輸出驅(qū)動(dòng)繼電器等輔助設(shè)備結(jié)合應(yīng)用，保證水電站相關(guān)設(shè)備的信號(hào)可以得到采集并向上位工控機(jī)傳輸，為自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)提供依據(jù)。考慮到在數(shù)據(jù)采集的過程中主要針對(duì)開關(guān)量、數(shù)碼量和模擬量、綜合量等方面進(jìn)行，所以在針對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的處理，保證計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的警告、報(bào)告生成等輔助功能的實(shí)現(xiàn)。除此之外，為實(shí)現(xiàn)水電站的安全運(yùn)行監(jiān)視功能、控制和調(diào)節(jié)功能、事故停機(jī)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(luò)的溫度巡檢裝置、三菱FX2N系列編程控制器、自動(dòng)化綜合裝置上自帶的觸控屏和操作鍵、EDCS-7030智能轉(zhuǎn)速測控裝置、EDCS-7040智能溫度表、EDCS-7340系列綜合自動(dòng)化裝置等對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行完善，所選擇的EDCS-7340系列綜合自動(dòng)化裝置通常應(yīng)由變電站層、通訊層和間隔層構(gòu)成，具有保護(hù)和配置功能、測控功能。在此種設(shè)計(jì)下，利用各種自動(dòng)化儀表和輸入隔離繼電器等可以對(duì)水電站各類設(shè)備的信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并在對(duì)其進(jìn)行運(yùn)算處理后，利用設(shè)計(jì)的EDCS-7340系列綜合自動(dòng)化裝置和PLC等可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，而且可以對(duì)機(jī)組進(jìn)行開機(jī)控制、停機(jī)控制、事故停機(jī)控制和緊急停機(jī)控制，保證了水電站機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)可以在任何情況下，通過計(jì)算機(jī)直接調(diào)整，降低了水電站事故所造成的影響。在對(duì)機(jī)組的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整的過程中，計(jì)算機(jī)需要結(jié)合對(duì)各設(shè)備采集的信號(hào)數(shù)據(jù)，對(duì)各設(shè)備原有的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行確定，所以需要將設(shè)備在不同狀態(tài)下的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)向計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)，為計(jì)算機(jī)判斷提供直接的依據(jù)。

結(jié)語

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行水電站計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的重要性，并在實(shí)踐中有意識(shí)的結(jié)合水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的功能，進(jìn)行以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)，這是水電站主動(dòng)適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，提升自身管理水平的具體體現(xiàn)，應(yīng)在不斷優(yōu)化的基礎(chǔ)上積極推廣。

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