水电站监控系统概述

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　　水电厂计算机监控系统通常分成两大部分，一是用于全厂范围设备控制的部分，称为厂级监控系统(也称为上位机系统)，另一部分是水轮发电机层的控制部分，称为现地控制系统(也称为下位机控制系统)。

　　水力发电厂的电厂级监控系统的目的是要实现集中控制或远方控制。对于前者来说，是要将检测到的数据集中起来进行分析处理，然后再由中控室控制台发出相应的控制命令。而后者主要是将数据发给调度所(梯调或地区调度所)，并接收和执行调度所的命令。

　　电厂级的监控设备一般布置在水电厂的控制室和计算机机房，为了完成上述功能，按照常规的配置方式，电厂级监控层的设备有控制台、模拟屏、光字牌、音响信号器及远动设备等。在采用计算机监控系统后，其总体配置则由操作员工作站、通信工作站、厂级工作站、工程师工作站以及语音处理机、通道切换装置、打印机等构成，各种工作站的作用如下。

　　(1)操作员工作站。操作员工作站常被称为控制台，是全厂集中监视和控制的中心和人机接1：3，用来实现水电厂的实时图形显示、各种事件的发布、各种报表显示、报警和复归的显示、系统自诊断信息的显示、操作员操作权限的登录及其管理、设备的控制操作、系统配置等各种操作处理。操作员工作站的显示器、标准键盘和功能键盘一般布置在电厂中控室的控制台上，而主机放置在计算机房。

　　(2)通信工作站。通信工作站主要是用来与外部系统进行通信。如在大范围内可用于与网调、省调、梯调进行通信，在小范围内也可用来与水情测报系统、航运过坝系统、闸门启闭系统以及电厂管理信息系统等进行通信。在该水电厂与外部联系较少时，可与其他工作站合并来完成通信功能，而不单独设置通信工作站。

　　(3)工程师工作站。工程师工作站除具有程序开发、调试以及培训仿真等功能外，并兼有操作员工作站全部功能，是水电厂进行设备维护、程序改进的重要工具。

　　(4)厂级工作站。厂级工作站主要用来完成一些后台工作，或计笋量较大的工作，如自动发电控制(AGC)、自动电压控制(AVC)、历史数据库、数据统计处理、人工智能、专家系统等有关功能等。有时可替代通信工作站来完成与外部系统的通信功能以及打印制表等。

　　此外，也可根据实际情况单独设置培训工作站、历史数据站、打印作站等。上述这些工作站各构成一个节点，常由符合IEEE802.3规约的以太网连接，传输介质可选用同轴电缆或光缆。

　　上位机的冗余方式也有其特点，一般采用全冗余的方式，厂级计算机、操作员工作站、通信服务器等都是采用全冗余的方式。另外有些水电厂的操作员工作站还有采用三重冗余方式的，如加拿大CAE公司为古里水电厂提供的监控系统，甚至还采用了操作员工作站和监视员工作站冗余的方式，但新系统中应用极少，国内研制的计算机监控系统一般只采用双重冗余方式。

　　上位机系统采用网络通信也是一种常用的方式，其中采用总线方式的为多，也有一些采用环形网络和星形网络的。其频率为l0Mbps或l00Mbps的以太网用得较普遍，1000Mbps的网络目前已有个别电站试用过。采用冗余以太网时，按现在的工作方法，两个网络不分主用网络与备用网络，而是处于同等地位并行工作的，也就是说对于通过网络发送的数据可以由1号网络传输，也可以由2号网络传输。但具体对每一个发送请求使用哪个网络，则由客户进程根据网络的健康状况和忙闲程度自动选择其中的一个网络将数据发送出去。这样可以充分发挥网络的通信能力。

　　为了提高系统性能，上位机有时选用服务器的配置方式，如在福建水口和湖北葛洲坝水电厂，其电厂级计算机、历史数据站、通信站、Web站点等都采用服务器来实现。采用服务器的目的是提高系统可靠性，增大系统容量。由于服务器的综合处理能力强，整个系统吞吐量也大。服务器的高可靠性主要是由于采用了磁盘陈列技术而得到的。采用磁盘陈列后能实现自动容错功能，还能实现磁盘陈列数据的检验和恢复。所谓集群(C1uster)是指包含2台以上的有共享数据存储空间的服务器，当一台服务器发生故障时，它所运行的应用程序将由其他服务器自动接管。提高了系统的可靠性、可扩充性和抗灾难性能，并允许商用数据库公司如Oracle等在此基础上实现完善的冗余软件开发，实现真正意义上的热备用。此外磁盘陈列还能实现热插拔，有利于快速维修和设备恢复。采用服务器的主要问题是价格高，是使用工作站价格的若干倍。