西门子SCALANCE X在水利枢纽控制系统的应用_电机_opc

西门子SCALANCE X在水利枢纽控制系统的应用

2008/4/21 11:13:00

行业应用特点
水利发电厂主要由大型水电厂、小型水电站、梯级流域水电厂不同种类的水利枢纽构成。为适应开放化、标准化、网络化、高速化和易用化的发展技术，计算机监控系统中的软件支持平台和应用软件包趋向通用化、开放化、规范化。而通信传输平台趋向统一的“数字总线”，便于数据交换。监控上要求基本实现“无人值守”。小型分布式水电站向形成独立简洁的箱式水电站模式靠拢。而梯级流域型水电站的自动化系统将形成以远程控制为主体的分级调度模式。

水电厂的监控系统一般分为：
 闸门（泄水闸）计算机监控系统
 闸门（船闸）计算机监控系统
 升船机计算机监控系统
 流域开发梯级水电站调度监控系统
 闸门（拦河闸）计算机监控系统
 闸门联网通信系统
 提升泵站计算机监控系统
 供水工程通信网络系统（泵站联网通信系统）

应用需求
我国西南地区水利资源丰富，名列世界第一。流域覆盖面积大，支流分布分散。水流湍急，落差集中，流量稳定，水能储量极大。因此采取梯级流域型水电站的自动化系统，在系统结构上采用分层分布式设计，对流域覆盖面积内的闸门、机组、梯级调度等系统进行控制。一般流域内各系统间距离保持在10km以上。由于海拔较高，温度跨度范围较大，极端温度可达-5℃-40℃，湿度平均60%以上。因此对设备的传输距离及环境耐受力都有相当程度的要求。由于西南地区交通不便，控制中心一般距离流域各闸首位置较远，需要以卫星或其他方式对各系统进行远程控制。

解决方案
网络结构特点

该典型流域控制系统共计一个监控中心、四个电站。以SCALANCE X400系列交换机构成单环双节点的千兆流域骨干环网。由于工业以太环网的自愈能力，流域骨干环网可以在出现单点链路故障，或单台设备故障时，通过300ms内的环网切换保证网络通讯不受影响。
每个电站内部以SCALANCE X200系列交换机构成本地的引水洞环网，引水洞环网保证电站内部网络在出现单点链路故障时通讯不受影响。本地环网与主干环网对应的两个节点进行主备连接，闸首控制点以主备两台SCALANCE X200系列交换机与本地级环网相连。各主备链路间互相对应，提供冗余连接。流域最大的控制站提供两个以太网链路出口，与监控中心分别以电信专线（主要链路）与卫星信道（备用链路）相连。完成远程监控中心与流域各电站的稳定有效连接。
由于各电站间隔距离较远，骨干环网采用单模光纤以满足大于10km的传输要求。本地环网根据引水洞内设备摆放位置，可以采用光纤或双绞线连接环网。
为了保证监控网内部数据安全性以及隔离不同电站间的控制指令，通过在各电站与主干环网的连接端口上划分VLAN，将各电站子系统隔离。各交换机以及连接设备的管理信息，可通过OPC server的方式集成在管理平台中，提供简便的维护方式。
方案利益
 连接分散分布的四个电站与控制中心
 高度冗余的千兆光纤主干环网
 稳定可靠的百兆本地环网
 与控制中心的冗余连接
 隔离各电站不同类别设备的虚拟子网。
 简便快捷的维护方式

通过该流域控制系统的应用，以计算机监控系统来代替人工操作及定时巡回检查、记录等繁杂劳动，实现无人值班(或少人值守)。不仅节省了大量运行人员，提高水电厂的经济效益，而且各种信息更加集中，便于计算机进行综合分析处理。实现了梯级电站间水库的优化调度和负荷的优化分配。