康承前
(青海黄河水电公司拉西瓦发电分公司 811700)
摘要：本文提出了一种基于以太网的分布式发电厂电气监控系统，系统由间隔层、通信层、系统层组成。间隔层完成继电保护功能、模拟量和开关量的采集以及断路器的控制；通信层完成所有实时数据的分类转发，并实现与DCS系统的接口通信；系统层实现全厂电气系统信息的集中处理，提供各种站级应用功能。
关键词：以太网，电气监控系统，分布式
引言
拉西瓦电站采用以计算机为基础的开放式环境下分布分层监视控制系统，分设厂站控制层和现地控制层。厂站控制层的网络主要采用双星型以太网结构，在地下中控室和远程控制室里面分别设置冗余的星型以太网交换机，两个控制室里的星型以太网交换机采用千兆光纤环网进行连接；除完成对电站的监视控制外，还实现与省电力调度中心和网调中心的通信，发送上行信号，接受调度中心下行的控制调节命令，是整个电站的控制核心。
1 计算机监控系统基本功能
计算机监控系统基本功能包括：数据采集与处理、运行安全监视、设备操作监视、控制权限、AGC、AVC、运行日志及报表、事件统计、数据通信、人机界面、多媒体功能、自诊断与远方诊断。
2 监控系统结构
监控系统从结构上来说一般分为两层，上位机与下位机。上位机从硬件构成来说一般由通用计算机构成，如PC机、服务器等，运行的软件平台一般为Windows、Unix。下位机从硬件构成来说则都是一些厂家自己开发的硬件平台，种类繁多，如各公司的PLC，其软件平台也因硬件不同而相异，无法互相兼容。2.1 上位机
上位机一般配置有：操作员工作站，通信工作站，工程师工作站，厂级工作站等。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口；通信工作站主要是用来与外部系统进行通信；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；厂级工作站主要用来完成一些后台工作，如AGC、AVC等。
2.1.1数据库
监控系统数据库采用网络型全分布数据库，所有数据的共享由网络通讯来实现。实时数据库和历史数据库构成了监控系统数据资源中心。
实时数据库主要存放LCU采集上送的所有实时数据，它是监控系统数据库中最主要的数据库，其采用按LCU单元存储的结构。
历史数据库由若干历史文件组成，其中每个文件存贮若干数据，对若干个历史文件进行目录管理，并可进行查询、修改、存储等操作。
安全监视及事件报警
运行值班人员可以通过监控系统的大屏幕彩色显示器对全厂各主辅设备、公用设备的运行状态和运行参数进行实时监视。
通过各种一览表可查询设备的运行情况，以便对异常情况分析和处理。
简报信息窗口在有一些重要信息出现时，可自动弹出至显示窗口的最上层，还可根据需要进行语音报警，提醒值班人员注意。
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控制与调节
全厂监控系统能根据电厂当前运行情况、远方及当地的控制命令、自动发电控制(AGC)及自动电压控制(AVC)的计算，按预定的步骤对电厂运行进行控制及调节。包括机组的发电、调相等工况转换；机组有功功率、无功功率的闭环调节；断路器、隔离开关及接地刀闸的分、合操作；辅助设备及公用设备的启、停操作等。
运行日志及报表
监控系统能对各种设备的运行情况进行统计记录，某些信息还将自动提示给操作值班人员，并可以自动生成各类报表、日志，自动生成和打印操作票等。
监控系统能制订如下生产报表：负荷运行电气量参数报表，非电量参数报表，日发电量、厂用电量统计表、生产综合统计报表等。
系统通信
通过主机和通讯机，实现与网调远动、坝区闸门控制系统、直流供电系统、MIS系统及电能计费系统的通讯；通过WEB服务器和路由器可实现厂长终端远程访问；通过Modem拨号上网可实现远方在线诊断等功能.
自诊断和自恢复
完善的系统自检、自诊断与自恢复功能是实现“无人值班”(少人值守)的重要条件。功能包括主机自检、软件任务超时处理及通道故障检测。当工作主机故障(内存、磁盘、I／0及CPU等的故障和软件任务执行异常等)时，能将控制权自动切换到备用主机。软件超时能实现部分功能软件的故障自启动功能。
2.2 下位机
监控系统下位机的控制对象包括：电厂发电设备、开关站、公用设备、闸门设备。一般根据监控对象划分为机组LCU、公用LCU、开关站LCU和闸门LCU，以实现对各个对象的监视和控制。下位机系统的功能主要有：数据采集、流程处理、控制现场设备，现地人机交互，与上位机数据传输以及与现场设备通讯等。
数据采集处理
现地控制单元对电站主要设备的运行状态和参数自动定时采集并处理后，存入实时数据库。对于一些非直接控制的物理量，通常由现地控制单元采集，然后送上级计算机进行处理。按信号性质分为模拟量、开关量及脉冲量等。
控制操作
根据上位机或现地人机接口下达的命令，可进行机组的开、停机顺序控制，开关的分、合操作等控制，可以自动实现紧急开、停机等操作，必要时也可对刀闸进行操作，以确保机组安全。当事故复归时，能立即进行相应的事故复归处理，操作控制都应有校核与闭锁功能。
有功功率和无功功率调节
根据上位机或现地人机接口下达的给定值进行有功、无功的闭环调节控制。
报警
现地控制单元应有一定的报警功能，以便与上位机通讯中断时能独立运行，在电站设备或监控系统本身出现故障或异常情况时，输出报警。报警方式一般为音响、语音、文字显示等。
与上位机通讯
LCU能通过计算机网络(单网或双网)与上位机通讯，通讯协议应符合开放性原则。把采集的数据和有关信息上送给上位机，同时接受上位机的命令。
3 结论
根据拉西瓦水电站机组台数多,监控对象比较分散的特点和监控系统功能设置的要求，为保证电站计算机监控系统具有较强的实时性、高可靠性、高利用率等技术性能，满足系统开放性、可扩充性及运行灵活性等方面的要求，实现电站“无人值班”（少人值守），电站计算机监控系统采用开放式、分层全分布系统结构。整个系统分为电站主控级和现地控制级两层，数据分布管理。主控级采用功能分布结构，现地控制级按监控对象设置现地控制单元。主要设备采用双重冗余方案，以确保系统的运行可靠性。
参考文献：
[1]赵国波,分布式发电作为备用电源的优化配置，电力系统自动化 2009.
[2]王成山，配电网扩展规划中分布式电源的选址和定容，电力系统自动化，2006.
论文作者:康承前
论文发表刊物:《电力设备》2016年1期供稿
论文发表时间:2016/4/18
标签：监控系统论文; 现地论文; 上位论文; 系统论文; 工作站论文; 功能论文; 设备论文; 《电力设备》2016年1期供稿论文;