水电站管控自动一体化的探讨.pdf

建材与装饰 2 0 0 9年 O 7月 水利 · 水· 电 水电站管控 自动一体化的探讨 梁 炎军 摘 要 ： 随着现代科学技 术的快速发展， 当今的人类社会 已经进 入 了以计算机 、 多媒体技术为标 志的信息时代 现代 工业 化建设离不 开信息化 而管控 ‘ ‘ 体 的综合 自动化信 息管理系统则是信息时代工业革命的核心 关键词 ： 水 电站 ； 系统 ； 方案 ； 计算机 I硐络 ； 管理： 控制 ； 自动化 1水电站管控一体化的必要性 管控 一体化是企业为适应 市场经济环 境．存寻求 自身发展 的基础上建立起 来的 是 业 自动化发展之方 向企业生产控制 和经营管理的集成 已经成 为企业i 面向市场 争夺生存 权、 发 展权 的关键要素， 特别是在 目前电力体 制改革 的紧迫形势下 ． 不 断提 高企业牛产和经营管理 的综合 自动化水 平 增强企业在 市场 中 的竞争力， 实现牛产现 场无 人值班 、 少人值 守 以达 到水 电站减人 增效之 目的已成 为 目前水 电站必须解 决的当务之 急 随着 科学技术 的不断推， ‘ 应用 根 据生产 管理 的需要． 目前 在水 电站 般都建立有发 电机微机监 控 自动化系统 、_ _厂 业 电视 监测系统 、 水情 自动 化测报系统 、 水库 调度 自动化 系统 、 水库 大 坝观 测 自动化系统和办公 自动 化管理系统等．由于建设 时间或 实 际状 况等原因． 这些系统大 都是单独运 作相互独 立的． 各个子 系统之 间的数据是封 闭的． 不能进行横 向的数据传 输 数据资源 不能共享 。

如何将这砦系统进行有效 的联络集成． 并通过 网络进 行数据传 输， 从而 实现异地对 生产现场 的管理和控制 ． 是摆在] 一 程技术人 员面前的一道难题 目前 单个系统 的开发和研究技术 已趋于成熟，而存管控一体化集 成及远程 数据传输领域 却相对 比较薄弱 ， 解决好 这个 问题． 无疑将对 企业带来 明显 的经 济和社 会效益 在近 几年 的实际应用 中 电厂 自动化 系统正在 从单元级 、 机 9 土工合成材料 土工合成材料具有反滤、 排水、 隔离、 防渗、 防护、 加筋等多 种功 能它具有重量轻 、 施工简易、 运输 方便、 价 格低 廉、 料源 丰 富等优 点 在人洪水 防洪抢 险中发挥 了重要 作用 在实施过程中 取得 了以下主要成果 ( 1 ) 垂直铺膜 采用 垂直铺膜 防渗 的工程有 1 0余项 用于堤 防、 大坝及透 水地基 据观 测结果： 可削减水头 6 0 ～ 9 0 ％目前的 最大铺膜深度达 1 9 m ( 2 ) 冰上沉排 利用 冬季冰封 的季 节， 铺设石笼 ， 下铺 设无纺 土工织物 在春天天气转 暖时， 冰 面开冻 ， 石笼下沉到设计位置 。

该技术在东北寒冷地区应用十分成功 它省去 了许多机械设备 ， 避免 了水下施工 ， 保证 了工程质量 ( 3 ) 模袋混凝 土 用于江河湖海堤岸防护 ， 以代替砌石 护坡 组控制 级向系统 级集成级 方向发展． S C A D A ( S u p e r v i s o r y C o n t r o l A n d D a t a A c q u i s i t o n )系统的应用最 为广泛．技术发展也最为成 熟， 在信 息的完整性 、 高效率 、 正确反映设备 的运 行状态 、 帮助快 速诊断系统设备故障 、 加快管理决策等方面均有其独 到的优 势 随着水 电厂 自动 化应用范 围的不断拓 展 电厂 自动化 系统本身 与应用 多样化 的适配性，以及 电厂 自动化 系统 向更大 集成度发 展所需 的一 体化 互连性 的不足显得 日趋 明显．其局 限性严重制 约 了电厂生产和管理水平的提高 从 电厂 自动化 系统的开放系 统环境 ( O S E ) 考虑 上述不足可定位于 O S E的各项子集： 应用的 互操作 性， 互连 性 应 用 的可移植性／ 可伸缩 ． 以及 应用 的集 成性／ 拓展性中。

因此 必须将 电厂 的全方位开放系统定位为建设 目标 构建更大开放度 的支撑 与应用系统．以及 电厂企业 网的横 向与 纵 向联系系统 水力发 电站 由于受地理条件 等客观 因素 的限制 一般都建 在边 远 山区， 交通 不便 ， 信息 闭塞 生活条件差 随着人 民生活水 平 的提高． 水 电站 的办 公和生活 区纷 纷迁往城市 ． 这对职 工生活 无疑 是件大好事 ． 但 随之 而来 的是． 电站 的生产 管理成 为企业管 理的难 点发 电企业的生产 安全 是企业 的生命线． 生产和 生活办 公分 离的模式为确保发 电设备安全 稳定运行 带来 困难．为解决 这些 矛盾， 就必 须建立起 一整套 安全稳定 的管理 、 监测 、 控 制系 统 通过 远程 数据传输 ， 实现异地对 现场 的监 测和控制 它的特点是： 整体性好、 适应性强、 便于水下施工、 不做围堰、 施 工机械化 、 速度快 ( 4 ) 三维植草土工 网它不仅可保 护边坡主要是背水坡 ， 免 遭雨水冲刷 ， 且 能美化环境 ， 具有 良好的社会和环保效益 l 0 结束语 综上所述 ， 土石坝 、 混 凝土坝 、 碾压混 凝土坝 施工技术进 展 情况． 并阐述土石方明挖、 高边坡开挖、 大型地下工程及长隧洞 开挖 以及 堤防、 地基 防渗墙 的施工深度和接头技术 。

参考文献 [ 1 l S L ／ T1 9 1 — 9 6 ．水 工混凝 土结构设计规 范[ s ] [ 2 ] S L 2 2 7 — 9 8 ． 水利土坝设计规范【 S 】 ． · 29l · 水利 · 水· 电 建材与装饰 2 0 0 9年 0 7月 2 水 电站管控一体化 的可行性 2 ． 1 S C A D A的发 展现状 S C A D A系统经历 了几 的发展历程： 在 7 0年代是 基于专 用计算机和专用操作 系统 第二 代 的 S C A D A系统是基于通用计 算机的系统 ( 如电网 渊度 自动化 和 自动发 电控制 ( A G C ) 中的应 用) 其特 点都是基于集中式计算机系统． 系统的开放性、 技术升 级和 日常维护都有很大的局限性刽 9 0年代． 按照 开放 的原则 设计的基于分布式计 算机 网络 以及关 系式 数据库技 术的 出现 成 为第三代 S C A D A系统 的标志． 在此 阶段． 各种新的 计算机技术 融汇在 S C A D A系统 r t ， 是该系统发展最快 的阶段 进入 2 1 世纪． 出现 了具有 We b功 能的 S C A D A系统．也有人称 为第 四代 S C A — D A ， 它集 成了 I n t e r i l e t 、 面 向对象 、 D N A神经元等技 术 内核 ， 使采 集和监控的数据得以开放． 能被更多的管 理系统、 控制系统和 使 用者所访问。

只有基于 We b的技术才能真 正实现管控一体化． 由 于它能把企业从生产计划 的制定 、 牛产过程 的控制、 产 品质量 的 控制到营销过程的管理统 起来 进行 及时有效的管理． 所 以它 是企业 自动控制的新动 向 We b S C A D A将会成为众多电力企业 实现管控一体化所选择 的第 步 2 ． 2 主要技术问题 管控一体化是在企业 内部通过 网络技术将各 个部 门的数据 形成一个有效 的整体但是 [ 】 前 业集成系统需要考虑的因素 很 多在企业的车 间级． 存 在有各类 的 P L C 、 控制程序 和 D C S 、 H MI 、 组态及 控软件： 纽 业管珲级 ． 有 斧种管理平 台、 数据库 及管理软件 而构成这 系统的 络和总线结构更是种类繁多． 加之不 同的] 程 人员 、 设计规范 、 设计标准和 版本． 想 把它们连 成一个有效整体实非易事 笔者认为 需要考虑 的技术问题主要 有： 2 ． 2 ． 1 网络的拓扑结构、 协议和带宽控制 企业所需要 的不仅是将光缆延 伸到各个 办公室和 乍间， 更 重要 的是在企业网 内各部门的数据流 是否 能够 畅通 ．能否方便 地被共享。

2 ． 2 ． 2 系统的可靠性 、 稳 定性及 冗余 系统的可靠性建立在 良好的 络结构、精 良的硬件和稳定 的软件平 台的基础上 系统问各组成部分的协调和适 当的冗余 才能保证系统的稳定 叫 靠 2 ． 2 ． 3 系统的安全性及使用者级别和权限的控制 管控 一 体化形成后． 业 的安全 性成为重要 的问题 ． 同时难 度将增大 日益成熟的防火墙技术将成为控制系统安全性的另 一层保障但也因为管理 的高度集 巾 使全企业 的人员可以划分 为不同级别和权限的使用群体对 操作进行必要的跟踪 2 ． 2 ． 4 数据的开放性及过程 I ／ O信号的透明化 数据的开放性是管控 一体化 的核心所在 We b技术 的渗透 使过程 I ／ O信号不再专属于某一 个控制系统： 虚拟仪器 的出现更 使 多个用户能够不必亲临现场 就可以临控 多个过程．管控 一体 化 的所有优 势都基于数据 的丌放性 2 - 3 当前技术状况 虽然业 内人士 已将 管控 体化 的前景描述 得灿烂美好 ． 并 且正在 强 力推 出 各种 新 概念 和 产 品．如西 门子 的 We b化 的 Wi n C C ， T h i n k&D o的 E — C o n f r o ／ 解 决方案 美 爱克新 公 司的 ·2 9 2· We b S C A D A系统等 。

但企业如何实施呢?控制产业倡 导的内置 We b技术新产品无疑是首选． 在企业重构 We b化的控 制系统之 前，与原有的 P L C ／ D C S系统能否做到有效连接将 是实现管控一 体化 的关键 We b S C A D A系统 与传 统的 S C A D A系统相比 具有以下优 点： 可以远程访 问 使用户虽远离现场． 亦可 了解现场情况； 广泛 的技术 合作成为可 能． 多人在 多方 ( 甚 至在全世界) 对 同一 问题可进行会诊： 报警方式的多途径实现， 不仅能在 S C A D A监控系统 中显示 还可 以通过传呼 、 E — ma i l 甚至短信实现： 一个用户可监控多个过 多个用户 可以监控 同一过程 真 正实现 了数据的开放性及过程信号的透 明化： 最 终用 户参与设计， 使控制过程 更趋于合理 生产工艺得到 更完美 的体现： 仪器虚拟化， 操作简单． 不仅可进 行现场数据记录． 更可 以进 行智能化分析： 多种仪器、 多种控制系统的协 工作 使全局 自动诊断能力 增 强： 既可在 原有 P L C ／ D C S基础上 安装． 也可 以独立安装． 能够 实 现与原系统 的无缝连接。

2 ． 4 网络组建方式 组建管控一体化 的集成网络基本思路是 以在建的 MI S系统 为中心， 制定整体规划， 进 行可行性研究 基本原则是保持现有的 各 子系统能独立运行， 针对各 予系统进 行技术改造， 开放 系统数 据 然后运用计算机通信技 术将各 予系统连 接起 来， 利用 各设备 的串行通信 口即可实现通信联接 这种 组网方式在国 内水电厂 综合 自动化系统的应用 已有先例．如 四川宝珠 寺水 电厂 综合 自 动化系统 传统 的 P L C ／ D C S 、 现场 总线等控制方式有如下 问题： 传感器 数据经 由各 自的 C P U和驱动程序 传输速率低． 开发和维护都相 当困难； 控制器与控制 器不 能 自主通讯： 所有控制器独立地运行， 实现数据交换需要高成本 的专用硬件和软件支持：不同的控制 系统很 难实现数据的共用． 更 无法 实现 系统的联动： 专用 的现场 总线设备 昂。