摘要：介紹幾種適用于中小型水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)網絡結構設計方案。根據(jù)水電站的具體情況選擇性價比優(yōu)越的綜合自動化系統(tǒng)方案。僅供狼友參考。還有什么好的方案可共同探討。
關鍵詞：中小型水電站 計算機監(jiān)控系統(tǒng)網絡結構 設計
為了適應電力工業(yè)發(fā)展的需要，進一步提高設備安全運行及自動水平，改變我國電廠運行管理用人多，效率低的落后局面，水電站值班方式的改革勢在必行，使水電站運行管理達到無人值班（少人值守）的水平。
　　水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)設計應掌握以下幾個設計原則：
　　● 按照全廠綜合自動化以計算機監(jiān)控為主、常規(guī)控制為輔的指導思想進行總體設計和系統(tǒng)配置，使計算機在水電站的應用達到一個新的水平；
　　● 對于梯級電站，在梯級電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)之間進行通訊，應從安全性和經濟性的角度實現(xiàn)部分梯級調度的能力；
　　● 系統(tǒng)高度可靠、高度冗余，其本身的局部故障不會影響現(xiàn)場設備的正常運行;
　　● 系統(tǒng)配置和設備選型應符合計算機發(fā)展迅速的特點，充分利用計算機領域的先進技術；
　　● 全分布開放式系統(tǒng)，既便于功能和硬件的擴充，又能充分保護用戶的投資。分布式數(shù)據(jù)庫及軟件模塊化、結構化的設計，使系統(tǒng)更能適應功能的增加和規(guī)模的擴充；
　　● 實時性好，抗干擾能力強；
　　● 友好的人機接口功能，操作方便。
　　目前大多數(shù)設計院和計算機監(jiān)控生產廠家，對水電站綜合自動化系統(tǒng)都是按分層分布開放式無人值班（少人值守）的運行方式設計，整個系統(tǒng)在物理上分為兩層：電站主控層和現(xiàn)地控制層。
　　電站控制層即上位機系統(tǒng)主要用于綜合自動化的組態(tài)、維護、水電站運行的監(jiān)視、操作、信息管理、遠動和優(yōu)化控制。其主要設備配置各種工作站、通信網絡設備、打印設備、UPS、GPS對時設備、電話語音報警、模擬返回屏、操作控制臺等。
　　現(xiàn)地控制層由一系列水電站綜合自動化裝置組成，包括機組現(xiàn)地控制單元、開關站及公用現(xiàn)地控制單元、微機保護測控單元、輔機控制單元等。
　　用戶可根據(jù)水電站的實際情況，進行經濟技術比較，選用性能價格比優(yōu)越的方案。下面淺談幾種中小型水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)網絡結構設計方案。
　　
　　圖1 集散式綜合自動化網絡結構圖

一、集散式組網結構
　　該網絡結構是基于RS485/Modbus等現(xiàn)場總線聯(lián)接的實時通訊網絡，如圖1所示。其特點就是所有監(jiān)控功能在一臺主機上運行，簡單、可靠、造價低、投資少。適用于對監(jiān)控系統(tǒng)要求不高的小型水電站綜合自動化系統(tǒng)。
　　二、分層分布式組網結構
　　該網絡結構基于以太網聯(lián)接的實時通訊網絡，如圖2、3、4所示。
　　1、圖2為采用一體化工控機上以太網方式，為全開放、分層、分布式結構，PLC、保護、勵磁、調速器、輔機等設備通過一體化工作站與上位機系統(tǒng)通信。這種設計一般在現(xiàn)地設備的配置上，考慮在工控機故障時仍可獨立運行。即所有現(xiàn)地單元均可以各自獨立運行。每個單元都是由工業(yè)控制微機和可編程控制器（PLC）及各個專用功能裝置或設備構成，并可以設計成具有各自獨立的現(xiàn)地操作、監(jiān)控功能。該系統(tǒng)功能豐富、人機界面友好、可靠性更高，性價比高，但是投資較高，適用于中型水電站綜合自動化系統(tǒng)。
　　2、圖3為采用PLC直接連接以太網的全開放、分層、分布式網絡結構，保護、勵磁調速器、輔機等設備通過PLC與上位機系統(tǒng)通信，采用工業(yè)級觸摸屏作為人機界面，系統(tǒng)可靠性極高、性價比高，設備直接上網便于網絡控制和管理，系統(tǒng)響應速度大大提高。適用于通信協(xié)議較少，對監(jiān)控系統(tǒng)要求較高在中型水電站綜合自動化系統(tǒng)。
　　3、圖4為采用PLC直接連接以太網的全開放、分層、分布式網絡結構，與圖3比較，該方案中保護、勵磁、調速器、直流系統(tǒng)等裝置通過通訊管理機與上位機系統(tǒng)通信，減輕PLC通信負擔。該設計方案考慮到各PLC生產廠家在直接上網哪個（以太網）上并不是支持所有產品，而且價格較高，因此我們可以考慮另外一種現(xiàn)地設備上網配置方案，就是通過多串口通訊轉換裝置（通訊管理機）將PLC和其他現(xiàn)場總線設備接入以太網絡系統(tǒng)。我們可以在每一個LCU設置一臺通訊轉換裝置，也可以全廠集中設備一臺通訊轉換裝置。該方案的特點是成本較低、性能可靠、系統(tǒng)響應速度快。適用于通信協(xié)議復雜，協(xié)議數(shù)較多而PLC通信接口數(shù)較少，對監(jiān)控系統(tǒng)要求較高的中型水電站綜合自動化系統(tǒng)。
　　
　　圖2 一體化工控機組網方式

　　圖3 PLC 組網方式一

　 圖4 PLC 組網方式二

三、冗余組網方式
　　水電站實現(xiàn)“無人值班”（少人值守）后，由于現(xiàn)場值班人員減少，每值班往往只有兩人，當現(xiàn)場設備出現(xiàn)故障時，維護人員一般要等待較長時間才能抵到現(xiàn)場，因此對于監(jiān)控系統(tǒng)可靠性要求極高在中型水電站，可以采用圖5所示的基于以太網聯(lián)接的冗余組網方式。
　　該組網方式的硬件要求可根據(jù)要求采用多層次的冗余措施，如數(shù)據(jù)服務器、操作員工作站、通訊服務器、網絡交換機、網絡通道、UPS、現(xiàn)地總線、機箱電源、機柜電源等，都可以實現(xiàn)冗余配置，并可對PLC擴充雙CPU、雙電源、I/O模塊熱插拔等功能，系統(tǒng)要求由軟件實現(xiàn)冗余設備的檢測與故障診斷，實現(xiàn)冗余部件的無擾動切換，確保系統(tǒng)中某一部件的故障不影響系統(tǒng)的正常運行。故障部件稍后可由維護人員及時處理。該方案系統(tǒng)功能極為豐富，可靠性極高，適用于對監(jiān)控系統(tǒng)要求極高的中大型水電站綜合自動化系統(tǒng)。
　　
　　圖5 冗余組網方式