行業(yè)應(yīng)用特點
水利發(fā)電廠主要由大型水電廠、小型水電站、梯級流域水電廠不同種類的水利樞紐構(gòu)成。為適應(yīng)開放化、標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、高速化和易用化的發(fā)展技術(shù)，計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的軟件支持平臺和應(yīng)用軟件包趨向通用化、開放化、規(guī)范化。而通信傳輸平臺趨向統(tǒng)一的“數(shù)字總線”，便于數(shù)據(jù)交換。監(jiān)控上要求基本實現(xiàn)“無人值守”。
小型分布式水電站向形成獨立簡潔的箱式水電站模式靠攏。而梯級流域型水電站的自動化系統(tǒng)將形成以遠(yuǎn)程控制為主體的分級調(diào)度模式。
水電廠的監(jiān)控系統(tǒng)一般分為：
閘門（泄水閘）計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)
閘門（船閘）計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)
升船機(jī)計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)
流域開發(fā)梯級水電站調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)
閘門（攔河閘）計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)
閘門聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)
提升泵站計算機(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，水能儲量極大。因此采取梯級流域型水電站的自動化系統(tǒng)，
在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上采用分層分布式設(shè)計，對流域覆蓋面積內(nèi)的閘門、機(jī)組、梯級調(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
該典型流域控制系統(tǒng)共計一個監(jiān)控中心、四個電站。以SCALANCE
X400系列交換機(jī)構(gòu)成單環(huán)雙節(jié)點的千兆流域骨干環(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)單點鏈路故障，或單臺設(shè)備故障時，通過300ms內(nèi)的環(huán)網(wǎng)切換保證網(wǎng)絡(luò)通訊不受影響。
每個電站內(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)單點鏈路故障時通訊不受影響。本地環(huán)網(wǎng)與主干環(huán)網(wǎng)對應(yīng)的兩個節(jié)點進(jìn)行主備連接，閘首控制點以主備兩臺SCALANCE X200系列交換機(jī)與本地級環(huán)網(wǎng)相連。各主備鏈路間互相對應(yīng)，提供冗余連接。流域最大的控制站提供兩個以太網(wǎng)鏈路出口，與監(jiān)控中心分別以電信專線（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OPC
server的方式集成在管理平臺中，提供簡便的維護(hù)方式。
方案利益
連接分散分布的四個電站與控制中心
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
隔離各電站不同類別設(shè)備的虛擬子網(wǎng)。
簡便快捷的維護(hù)方式
通過該流域控制系統(tǒng)的應(yīng)用，以計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)來代替人工操作及定時巡回檢查、記錄等繁雜勞動，實現(xiàn)無人值班(或少人值守)。不僅節(jié)省了大量運行人員，提高水電廠的經(jīng)濟(jì)效益，而且各種信息更加集中，便于計算機(jī)進(jìn)行綜合分析處理。實現(xiàn)了梯級電站間水庫的優(yōu)化調(diào)度和負(fù)荷的優(yōu)化分配。
