行業(yè)應(yīng)用特點(diǎn)
水利發(fā)電廠主要由大型水電廠、小型水電站、梯級(jí)流域水電廠不同種類(lèi)的水利樞紐構(gòu)成。為適應(yīng)開(kāi)放化、標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、高速化和易用化的發(fā)展技術(shù)，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的軟件支持平臺(tái)和應(yīng)用軟件包趨向通用化、開(kāi)放化、規(guī)范化。而通信傳輸平臺(tái)趨向統(tǒng)一的“數(shù)字
總線”，便于數(shù)據(jù)交換。監(jiān)控上要求基本實(shí)現(xiàn)“無(wú)人值守”。 小型分布式水電站向形成獨(dú)立簡(jiǎn)潔的箱式水電站模式靠攏。而梯級(jí)流域型水電站的自動(dòng)化系統(tǒng)將形成以遠(yuǎn)程控制為主體的分級(jí)調(diào)度模式。
水電廠的監(jiān)控系統(tǒng)一般分為：
閘門(mén)（泄水閘）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)
閘門(mén)（船閘）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)
升船機(jī)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)
流域開(kāi)發(fā)梯級(jí)水電站調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)
閘門(mén)（攔河閘）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)
閘門(mén)聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)
提升泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)
供水工程通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（泵站聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)）
應(yīng)用需求
我國(guó)西南地區(qū)水利資源豐富，名列世界第一。流域覆蓋面積大，支流分布分散。水流湍急，落差集中，流量穩(wěn)定，水能儲(chǔ)量極大。因此采取梯級(jí)流域型水電站的自動(dòng)化系統(tǒng)， 在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上采用分層分布式設(shè)計(jì)，對(duì)流域覆蓋面積內(nèi)的閘門(mén)、機(jī)組、梯級(jí)調(diào)度等系統(tǒng)進(jìn)行控制。一般流域內(nèi)各系統(tǒng)間距離保持在10km以上。由于海拔較高，溫度跨度范圍較大，極端溫度可達(dá)-5℃-40℃，濕度平均60%以上。因此對(duì)設(shè)備的傳輸距離及環(huán)境耐受力都有相當(dāng)程度的要求。由于西南地區(qū)交通不便，控制中心一般距離流域各閘首位置較遠(yuǎn)，需要以衛(wèi)星或其他方式對(duì)各系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。
解決方案
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
該典型流域控制系統(tǒng)共計(jì)一個(gè)監(jiān)控中心、四個(gè)電站。以SCALANCE X400系列交換機(jī)構(gòu)成單環(huán)雙節(jié)點(diǎn)的千兆流域骨干環(huán)網(wǎng)。由于工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)的自愈能力，流域骨干環(huán)網(wǎng)可以在出現(xiàn)單點(diǎn)鏈路故障，或單臺(tái)設(shè)備故障時(shí)，通過(guò)300ms內(nèi)的環(huán)網(wǎng)切換保證網(wǎng)絡(luò)通訊不受影響。
每個(gè)電站內(nèi)部以SCALANCE X200系列交換機(jī)構(gòu)成本地的引水洞環(huán)網(wǎng)，引水洞環(huán)網(wǎng)保證電站內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)在出現(xiàn)單點(diǎn)鏈路故障時(shí)通訊不受影響。本地環(huán)網(wǎng)與主干環(huán)網(wǎng)對(duì)應(yīng)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行主備連接，閘首控制點(diǎn)以主備兩臺(tái)SCALANCE X200系列交換機(jī)與本地級(jí)環(huán)網(wǎng)相連。各主備鏈路間互相對(duì)應(yīng)，提供冗余連接。流域最大的控制站提供兩個(gè)以太網(wǎng)鏈路出口，與監(jiān)控中心分別以電信專(zhuān)線（主要鏈路）與衛(wèi)星信道（備用鏈路）相連。完成遠(yuǎn)程監(jiān)控中心與流域各電站的穩(wěn)定有效連接。
由于各電站間隔距離較遠(yuǎn)，骨干環(huán)網(wǎng)采用單模光纖以滿足大于10km的傳輸要求。本地環(huán)網(wǎng)根據(jù)引水洞內(nèi)設(shè)備擺放位置，可以采用光纖或雙絞線連接環(huán)網(wǎng)。
為了保證監(jiān)控網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)安全性以及隔離不同電站間的控制指令，通過(guò)在各電站與主干環(huán)網(wǎng)的連接端口上劃分VLAN，將各電站子系統(tǒng)隔離。各交換機(jī)以及連接設(shè)備的管理信息，可通過(guò)OPC server的方式集成在管理平臺(tái)中，提供簡(jiǎn)便的維護(hù)方式。
方案利益
連接分散分布的四個(gè)電站與控制中心
高度冗余的千兆光纖主干環(huán)網(wǎng)
穩(wěn)定可靠的百兆本地環(huán)網(wǎng)
與控制中心的冗余連接
隔離各電站不同類(lèi)別設(shè)備的虛擬子網(wǎng)。
簡(jiǎn)便快捷的維護(hù)方式
通過(guò)該流域控制系統(tǒng)的應(yīng)用，以計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)代替人工操作及定時(shí)巡回檢查、記錄等繁雜勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班(或少人值守)。不僅節(jié)省了大量運(yùn)行人員，提高水電廠的經(jīng)濟(jì)效益，而且各種信息更加集中，便于計(jì)算機(jī)進(jìn)行綜合分析處理。實(shí)現(xiàn)了梯級(jí)電站間水庫(kù)的優(yōu)化調(diào)度和負(fù)荷的優(yōu)化分配。
