兼容DCS/PLC的水电站一体化监控系统平台的研发与工程应用

     作为优质清洁的可再生能源,水电将在我国能源安全战略中占据十分重要的地位。
    水电站的运行方式正在逐步向 “无人值班,少人值守”方向发展,从单电站级监控方式逐步向流域集控方向发展。但是,目前国内水电站计算机监控系统基本还停留在使用进口PLC配套自行开发的上位机监控软件的水平上,不能满足水电站的发展需求。
    本项目研发出一款兼容DCS/PLC的水电站一体化监控系统平台,主要技术优势如下:
     1、设计出更加先进的无数据服务器的分层结构,采用冗余虚拟控制器与现地控制单元之间一对一的冗余通讯的方案,取代了传统的做为通讯网关的冗余数据服务器,实现了操作员站对现地控制单元的并行通讯,提高了系统通讯效率,打破了关键节点的限制,增强了系统可靠性。现地控制单元可按需求配置为PLC或DCS控制器,支持二者的混合应用。
     2、开发了扩展EIO技术,将多种类型系统对外接口与传统I/O总线技术融为一体,将复杂的接口信息封装到虚拟IO模块中,提高了系统的易用性和开放性。
     3、实现了动态优先级分配的AGC/AVC功能,并采用可视化算法模块组态方式,大大方便了AGC/AVC的组态调试。
     4、开发出水电监控系统的网络状态诊断子系统,可对水电监控系统的状态及时作出报警和故障提示,协助管理人员有效地定位和排除系统中的网络故障,大大提高了水电监控系统的可靠性。
     5、系统的数据处理能力增强,易于扩展,可满足从小水电到特大型水电站的不同需求。
     本项目开发的兼容DCS/PLC的水电监控系统各项技术指标优异。系统采用符合IEC62439标准的高可靠性自动化网络(冗余容错的快速工业以太网),支持网络节点数为100个域×253个站,分布式实时数据库总容量>65000×100点;
     采用低功耗过程控制站(DPU)主频500MHz,双机冗余热备,控制处理能力:9999个控制页/每个DPU,每个控制页A4幅面,算法个数不限,最快处理周期:20ms,局部实时数据库容量≥16000点/每个DPU,支持多种IO总线。
     采用智能化输入/输出模件实现通道级自诊断,高精度数据采集,高速数据输出,跨站SOE分辨率≤1ms;
     人机接口与界面画面分辨率1600×1280或更高,画面刷新时间<1s,画面数据刷新时间<0.5s。
    系统可靠性高,实现了网络多重冗余、DPU冗余,电源冗余,重要I/O冗余,MTBF>200,000小时,可利用率>99.95%。
     本项目实现了水电厂一体化管控,满足流域梯级水电联合调度的要求,显著提高水电厂的一体化运行和管理水平,提升水电厂运行的经济效益和社会效益。对水电监控系统的技术进步起到了推动作用。
    本项目的依托工程获得中国自动化学会颁发的“2011年度十大年度最具影响力的工程项目”奖。