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1、基于以太网技术的中小水电站监控系统建设 摘 要：近年来，随着科技的进步，水利水电工程“扶摇直上九万里”。在水电站的发展过程中，实现“无人值守，少人值守”，促进电力工程的智能化，是现阶段技术人员重点攻关的对象，尤其是中小水电站计算机监控系统的建设，更是我国水利水电行业的重要建设目标。在工业发达的国家，水电站的自动化限制系统已经趋于完善，但是我国在这方面的建设仍旧任重而道远。文章对基于以太网技术的中小水电站监控系统进行了深化探讨和分析，以期为促进中小型水电站的现代化作出贡献。 关键词：以太网；中小型水电站；监控系统；无人值班 中图分类号：TV663.8 文献标识码：A 文章编号：1016-8937
2、29-0080-02 1 探讨背景 随着我国电力设施的不断完善，生产和生活用电基本得到满意，但是“电荒”现象依旧没有完全杜绝，电力行业发展的脚步从未停止过。 现阶段，随着我国生态文明建设的开展，符合环境爱护要求、具有可再生能源性质的水电行业更加须要抓住发展的机遇，尤其是在我国水电资源极为丰富的地区，发展中小型水电站，将资源优势转化为经济优势势在必行。而随着科技的进步，新建水电站的监控系统也采纳基于以太网的现代化模式，促进了我国水电行业的发展。 2 基于以太网技术的中小水电站监控系统建设 2.1 系统关键技术 在以太网技术支持下，水电站监控系统的关键技术主要有以下几方面。 首先，具有完全开放性的
3、分层分布式网络系统结构是关键技术之一，在这种网络系统结构下，不同的PLC可以凭借以太网模块接入以太网，由PLC与各种智能设备相连接，数据的分布式采集结构、功能的完全分布结构就此完成。 其次，系统的关键技术应当还包括水轮发电机组不同工况的定义和监视。 第三，限制操作权限的闭锁爱护诚然也是监控系统建设的关键之一。 此外，对机组负荷突变检测和仿人工智能功率调整技术、无扰动切换开闭环运行方式等也都是中小水电站监控系统建设的关键技术。 2.2 系统功能 系统能够对水电站实现平安监控，具有显著的快速性、精确性和高效性。在计算机监控系统下，分为电站限制层和现地限制层。 电站限制层具有数据采集、数据处理、实时
4、限制、实时调整、平安监视、屏幕显示、事故处理、运行维护管理、数据通信和软件开发等功能；现地限制层具有与电站限制层相同的几项功能，如数据采集、处理、平安监控、实时限制调整、数据通信等，还具有故障爱护和事务依次检测等功能。 2.3 系统特点 基于以太网的中小水电站监控系统的特点主要体现在以下几个方面。 采纳具有完全开放意义的分层分布式系统结构，主机与不同工作站之间的操作系统均为具有开放性质Windows操作系统，网络协议统一为TCP/IP。操作以图形化方式进行。 不同的设备功能有所差异，实现功能分布，即使某一设备发生故障，系统的整体功能也不会受到影响。 系统的牢靠性符合当下无人值守的要求。 数据通
5、信协议和规约形式丰富，既能满意本系统的要求，同时也能够满意远程调度、MIS、水情预料、大坝监测等系统的通讯要求。 用软件代替冗余设备，硬件切换装置被取消，系统硬件故障率得到有效限制。 2.4 系统网络结构 从物理层面划分，整个监控系统可以被看作是电站限制层和现地限制层的结合。电站限制层和现地限制层之间以101MB快速以太网的形式进行连接，而电站限制层不同设备之间的连接也是采纳这种方式，使得整个监控系统的牢靠性、实时性和敏捷性都有所保障。电站限制层的主要作用有两个，其一，用于监控系统的组态和维护；其二，用于监控、操作、优化限制水电站的运行，优化信息管理。而现地限制层主要包括一系列的水电站自动扮装
6、置，机组现地限制单元、微机爱护测控单元、公用设备现地限制单元、开关站现地限制单元、协助限制单元、机组调速器、励磁装置等都属于现地限制层的重要组成部分。 3 基于以太网技术的中小水电站监控系统性能指标 3.1 电站限制层性能 中小水电站监控系统的限制层性能主要从数据采集和人机接口响应时间以及牢靠性来推断。关于数据采集，从任一现地限制单元数据采集改变的混合信息数据到达数据库的时间应当不超过2 s，从全部现地限制单元采集可能出现最终负担信息数据到数据库内的时间应当不超过3 s。 关于人机接口响应时间，对于调用新画面、限制吩咐的响应时间以及动态数据和实时数据库的更新时间都应当限制在1s以内。对于联合限
7、制有功功率的执行时间，应当确保其周期不超过10 s。对于SOE辨别率，以低于2 ms为最佳。关于牢靠性，MTBF应当不低于3万h，MTTR应当限制在0.5 h以内，并确保系统的利用率在101.101%以上。 3.2 现地限制单元性能 关于数据采集时间，详细的性能指标应当包括开关量、电气量、非电气量、温度量和脉冲量。为了保证系统性能的稳定发挥，开关量、电气量和非电量的数据采集时间应当以低于1 s为佳，温度量的采集应当限制在2 s以内，脉冲量以连续、无延迟为标准。 关于限制响应时间，为了保证系统运行具有牢靠性和高效性，回答和接受限制吩咐的响应时间也应当保持在1 s以内。 关于I/O接口，详细的性能
8、指标如下： 第一，关于开关量输入，每一路都应当有特定的LED状态显示，输入接口的信号类型以空接点为准，弹跳时间限制在230 ms之间。 其次，关于模拟量输入，采纳沟通量信号输入的方式，信号范围PT为101 V，CT为5 A/1 A。输入温度量时，应当与现场三线电阻温度探头连接，测温电阻Pt101、Cu50。非电量信号范围以420 mA、05 V为佳。模拟量转换辨别率以14位为标准。 第三，关于脉冲量输入，详细的参数标准也不是随意确定的，脉冲宽度应当不低于101 ms，负载实力最低限度为10 mA，超过10 mA对于系统性能的发挥更加有利，输入电平为24 VDC。 第四，关于开关量输出，输出信号
9、采纳继电器输出、LED状态显示的方式。开关量输出接口的参数标准也有既定的标准：输出形式为空接点；沟通接点容量为220 V AC，5 A；直流接点接通容量为220 V DC，3 A；直流接点断开容量为20 VA。 4 结 语 现阶段，以太网在工业限制领域中的应用非常普遍。随着电力行业的发展，电力行业的现代化、智能化、信息化趋势更加明显，特殊是无人值班管理模式的推广，为电站设备的监控系统带来了挑战。电站工作人员迫切希望建立起无人值班环境下的完善的监控系统，通过视频图像的形式解决电站的平安防卫问题。以以太网为基础，建立中小水电站的计算机监控系统，为水电站自动化监控的实现奠定了坚实的基础，同时，由于基
10、于以太网的计算机监控系统具有良好的牢靠性、高效性和可移植性，必定成为今后中小水电站自动化发展的主流。 参考文献： 1 刘会遵.基于以太网技术的中小水电站计算机监控系统J.产业与 科技论坛，2022，. 2 劳增江.渡口坝水电站计算机监控系统的结构与特点J.科技创新 与应用，2022，. 3 张煦，刘晓波.以太网I/O扫描通信技术在监控系统中的应用J.水电 站机电技术，2022，. 4 刘晓彤，文正国，杨春霞，等.巨型水电机组在线监测系统与监控系统 数据交换的探讨J.水电站机电技术，2022，. 第7页 共7页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页