大朝山水电厂计算机监控系统的技术特点

电力18讯：    摘  要：大朝山水电厂大量采用了数字通信技术，全厂各种信息中，超过半数是经由数字通信方式传送的。为了实现与不同厂家的设备之间的通信，监控系统采用了统一的EIA 232／485转换器，以全双工的EIA 485总线完成了各系统之间的连接；系统在总体设计上实现了系统配置网络化、对外连接数字化、系统配合标准化、开发维护参数化。

    云南大朝山水电厂是我国西电东送首批投产的电源点项目之一，也是我国在21世纪投产的第一个大型水电站。为了确保电站的安全可靠运行，该电厂计算机监控系统的设计中，选用了先进的产品设备。2001年底，全套系统已随主设备稳定投运。 2002年4月第2台机组投运后，电厂的联合控制系统也随即投入运行，云南电力调度中心已经可以通过远程通道直接对电厂进行整体控制。大朝山水电厂监控系统的设计与技术方案文献［１］中已有介绍。本文将重点介绍系统的几个突出的技术特点及其对性能、成本、设计、配合、调试等产生的影响。

1监控系统的内部连接
    大朝山水电厂计算机监控系统主体拓扑结构是100 Mb／s快速交换式冗余以太网。在中控室设置了2套互联、冗余的中央交换机，构成网络中心。厂级系统所有重要设备，如2套数据库服务器，与电厂远程监视系统的通信及与MIS系统的通信(后二者均经过路由器)，都冗余地接于上述2个交换机上，从而提高了可靠性。系统中凡是有独立处理器的设备，包括电厂级设备和现地级设备、远程输入／输出设备，全部采用网络连接，以TCP／IP标准接入，并以IEC 60870－5－104规约通信。全系统中按照IP地址统计的网络站点多达149个，这在同类项目中是少见的。该水电厂监控系统内部连接的主要特点如下所述。
1.1充分实现了分层分布
    分层分布这种方式在设备布置和功能实现等方面都满足了工业控制系统“分布”的要求，而从功能、网络数据流向的角度来看，则充分体现了“分层”的设计思想。例如，厂级数据库计算机，虽然在网络拓扑中与各操作员站、各现地控制单元甚至各远程站是平等的，但它对各操作员站依然是以服务器／客户机的机制提供服务的，各操作员站的控制命令也依然是发往服务器记录存档，而后编址发往相应的现地站点的。又如，机组远程输入／输出装置的控制命令，也仍然要接受负责机组起停机流程、安全保护的现地单元处理器(冗余配置)的协调，在收到该处理器的指令后，才能向现场设备发送命令。
1.2合理均衡了各节点的数据发送量
    全面采用网络结构后，配合IEC 60870－5－104规约中“自发传送”技术的使用，使网络中各节点发送的数据量得到均衡，避免了中央站点出现过大的通信负担进而影响其他性能的发挥。例如，500 kV开关站除设置现地控制单元外，还设置了4个远程输入／输出单元，对各回路及开关站400 V附属系统实施监控。各远程单元采集到的信号直接上送到厂级数据库，而不再经现地单元转发，避免了现地控制单元通信量的不必要的增加。另一方面，快速以太网的传输速度，是以往的现场总线无法相比的，这对于整个系统的性能是一个有力的提升。
1.3实现了各子系统的高度自治，提高了可靠性
    （1）现地。每个LCU设置1个现地网络交换机，各交换机的连接属于各现地控制单元的所有上网设备，同时，经2个不同通道和路径，连接2台中央交换机。这种连接方式不仅解决了中央交换机端口(以公用LCU为例，它所连接的网络设备有18个)不足的问题；更重要的是，现地相关设备之间的大量数据交换，被分散在各自治系统内部完成，不占用中央交换机的资源，从而降低了中央交换机的负荷，提高了整体效率；从施工、维护方面讲，现地交换机的使用，节省了大量光缆，并方便了维护。
    （2）各现地交换机与中央交换机之间，采用双通道连接。如果各现地交换机分别与2个中央交换机采用2路不同的光缆连接，则其可靠性虽然较高，但需要的光缆较多；且各现地交换机将经由2台中央交换机构成10个环形连接，使得网络交换机进行支撑树计算的工作量较大，网络故障时重新进行支撑树计算的时间较长，相应地网络自恢复较慢。如果将多个现地交换机串接，再将其首尾的2个交换机分别接至2个中央交换机上，则在节省光缆、网络恢复方面有较大的优势；但其可靠性却有所降低。经过权衡，大朝山水电厂最终采用的方案是将现地交换机每2个为1组互连，然后再分别接入中央交换机。
1.4方便了系统的诊断维护
    所有的站点在网络上是平等、直连的，这给系统诊断、维护提供了极大便利。将维护计算机接入网络上任一交换机后，即可与全系统任一设备进行网络连接、诊断维护。在进行远程维护时，远程拨号登录进入计算机室的一台路由器之后，即可对全系统中任一设备进行诊断、修改、软件下载等。在ISDN或ADSL开通以后，用户将可以使用便携式计算机进行远程登录，