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计算机监控系统网络结构设计

来源:职称阁分类:电子论文 时间:2019-11-23 09:37热度:

  乌东德水电站监控系统的设计以实现“智慧电站”、“调控一体化”和“无人值班”等为目标,这注定了乌东德电站计算机监控系统的复杂性。经全面梳理分析乌东德电站计算机监控系统网络结构表明,其可靠成熟的通信网络设计,是乌东德电站计算机监控系统稳定运行的可靠保证。

计算机监控系统网络结构设计

  关键词:乌东德电站;监控系统;网络结构;调控一体化

  乌东德水电站位于四川省会东县和云南省禄劝县接壤的金沙江峡谷段,是一座以发电为主,兼有防洪、改善下游航运和发展库区通航等综合效益的大型水电站。乌东德水电站工程于2015年12月16日通过国家核准,2015年12月24日主体工程正式开工。预计2020年8月,电站首批机组投产发电;2022年2月,工程完工。乌东德电站是国内已建和在建的第四大电站、世界已建和在建的第七大水电站,总装机容量10200MW,左右岸各6台850MW水轮发电机组。预计左岸电站以500kV的3回出线接入云南电网;右岸电站以500kV的3回出线接入昆北换流站,再通过±800kV柔性直流为广东、广西送电。

  1乌东德水电站计算机监控系统设计概述

  乌东德左、右岸电站计算机监控系统采用一体化的设计方案,即左、右岸电站和大坝等设备均采用一套计算机监控系统进行监控,左、右岸电站按单一电站设计,左、右岸电站能实现信息互通但不能相互控制。系统通过相应的设计和配置,将实现现地、左/右岸集控室、电站控制楼、昆明调控中心对乌东德水电站的监控。乌东德水电站计算机监控系统为分层式结构,由电站层和现地控制单元层两部分组成。电站层设备分集控层和厂站层,集控层设备包括:布置在集控楼的设备和通过专用网络延伸布置在昆明调控中心的设备。厂站层设备包括:布置在左岸地下副厂房集控室和右岸地下副厂房集控室的设备。现地控制单元层设备包括:12套机组LCU;2套开关站公用LCU;10套开关站GISLCU;2套厂用电LCU;2套厂内公用LCU;1套左岸泄洪洞LCU;1套集控楼LCU;1套大坝LCU。电站计算机监控系统具有以下特点:1)全系统均为计算机监控结构。2)电站控制楼取消常规的集中控制设备,仅利用计算机及其相关设备用以监控相关设备。3)现地LCU不采用常规的逻辑回路布线,由具有双重化设计的计算机及其相关设备进行监控,并且水机后备保护功能由单独设置的PLC完成。4)尽可能采用工业以太网总线及远程测控单元。5)加强现地层控制功能,提高现地层可靠性。

  2乌东德水电站监控系统内部网络结构

  2.1乌东德水电站监控系统网络结构

  电站现地控制单元以上由三层网络结构组成,分别为电站控制网、电站信息网和信息发布网。电站控制网采用双万兆主干环网加双千兆星型接入网的混合网络结构。在左、右岸地下副厂房计算机室、控制楼计算机室分别布置2台控制网主干交换机,各处主干交换机之间通过2路单模光缆互连构成10000Mbps双环型主干网。电站厂站层各计算机节点设备通过2路网络双绞线以双星型方式就近接入控制网交换机,网络传输速率1000Mbps。电站信息网采用双万兆以太网结构,传输速率10000Mbps。在左、右岸地下副厂房计算机室、控制楼计算机室分别布置2台信息网主干交换机。信息网主干交换机之间通过2路单模光缆互连构成10000Mbps双链路聚合主干网。电站厂站层各计算机节点设备通过2路网络双绞线以双星型方式就近接入信息网交换机,网络传输速率1000Mbps。电站信息发布网采用千兆单网结构,传输速率1000Mbps,采用TCP/IP协议,遵循IEEE802.3标准。在控制楼计算机室布置1台电站信息发布网交换机,并通过1000Mbps网络双绞线接口接入2台电站信息查询数据服务器集群、2台WEB发布服务器等电站信息发布层计算机。电站信息网通过电站侧的2台梯调通信网关机经金沙江梯级光传输网实现至昆明调控中心的延伸。在昆明调控中心布置2台延伸网交换机,从而实现电站操作员在昆明调控中心的电站监控网络延伸平台上的远程值班需求。现地控制单元采用以太网总线连接远程I/O及现地智能监测设备,以太网总线采用双冗余结构,传输速率大于100Mbps。

  2.2乌东德水电站现地层与厂站层通信

  在每个LCU柜内均配置2台控制网子交换机和1台信息网子交换机,均采用工业级以太网交换机,传输速率1000Mbps。各LCU分别通过配置的2台控制网子交换机通过单模光缆以双星型方式就近接入控制网主干交换机,网络传输速率1000Mbps。各LCU分别通过配置的1台信息网子交换机通过单模光缆以单星型方式就近接入信息网主干交换机,网络传输速率1000Mbps。

  2.3乌东德水电站现地层与现地智能设备通信

  现地智能设备主要信号通过双星型或环型以太网接入对应LCU,部分重要信号通过硬接线方式接入相应LCU。另外发变组继电保护系统,通过现地控制单元控制网交换机直接与监控系统上位机通信,其数据不进入现地控制单元;保护信息管理系统,通过现地控制单元控制网交换机直接与监控系统上位机通信,其数据不进入开关站公用单元。

  3乌东德水电站监控系统外部网络结构

  电站监控系统主要与昆明调控中心、云南电网、南方电网进线通信。电站监控系统的所有数据都传送至昆明调控中心,由昆明调控中心工作人员进行乌东德电站设备运行的监控。电站左、右岸相关重要数据,按调度要求上送至南网总调及其备调和云南省调及其备调。

  3.1乌东德水电站与昆明调控中心的通信

  为满足昆明调控对乌东德水电站全方位的监控功能,需按要求上送电站全部信息。乌东德水电站监控系统与昆明调控中心监控系统之间采用光传输网作为主用通信方式(见图1),该传输网采用双通道通信。在紧急情况下,电站采用三峡集团公司内部组建的卫星应急通道向昆明电调监控系统传送电站主要设备信息。三通道相对独立,从而确保昆明调控中心监控系统与乌东德水电站监控系统之间的通信不间断。电站监控系统通过配置的4台通信网关机和金沙江下游梯级光传输网的两条完全独立的光传输通道实现电站监控系统网络至昆明调控中心的延伸,通过在延伸网络上部署电站操作员工作站实现电站运行人员在昆明调控中心远程值班要求。

  3.2乌东德水电站与电力调度部门的通信

  电站监控系统通过布置在集控楼的2台南网通信服务器,通过南网调度数据网接入平台接入南网调度数据网(见图2),实现与南网总调及备调、云南省调之间的通信。乌东德水电站与南网调度中心的数据传输06以电力调度数据网络传输方式为主,以2M专线传输方式为辅。

  4乌东德水电站时钟同步系统

  根据乌东德水电站设备分布和通信线缆的敷设情况,卫星时钟同步系统采用三级时钟的方案。时钟同步设备的数量及布置位置见表1。卫星时钟同步系统采用双重化配置,其一级主时钟能分别接收GPS和北斗星授时信号,且两种时钟的信息互通,互为热备用。两台一级主时钟通过单模光缆将同步信号分别输出至双机热备的二级扩展子时钟。两台二级扩展子主时钟通过扩展光纤时钟信号接口将同步信号分别输出至各三级扩展时钟单元。一级、二级和三级卫星时钟同步系统具有多种输出接口,用以满足电站各种自动装置所需的时间同步信号。一级主时钟利用以太网接入监控系统信息网并为其对时,利用网络时间协议通过生产控制网并为其对时。

  5结语

  乌东德水电站监控系统网络结构传承于三峡、向家坝、溪洛渡监控系统,并具有一定的创新性。乌东德水电站具有机组单机容量大、设备多、设备分布广等特点,这些都对计算机监控系统通信提出了更高的要求。乌东德水电站监控系统通信系统采用分层分布式体系结构,使散落在电站各个地方的各种设备严格执行指定的任务并通过系统网络与系统进行通信,用以提高系统的实时性和稳定性,为系统的可靠运行提供了保证。

  参考文献:

  [1]樊启祥,杨宗立.践行新发展理念建好乌东德水电站[J].中国水利,2017(s1):1-10

  [2]丁伦军,夏建华,迟海龙.溪洛渡电站计算机监控系统网络结构分析[J].水电站机电技术,2012,35(3):60-62

  [3]DLT578-2008,水电厂计算机监控系统基本技术条件[S]

  作者:赵亮 杨赛 单位:乌东德水力发电厂筹建处

  乌东德水电站监控系统的设计以实现“智慧电站”、“调控一体化”和“无人值班”等为目标,这注定了乌东德电站计算机监控系统的复杂性。经全面梳理分析乌东德电站计算机监控系统网络结构表明,其可靠成熟的通信网络设计,是乌东德电站计算机监控系统稳定运行的可靠保证。

  关键词:乌东德电站;监控系统;网络结构;调控一体化

  乌东德水电站位于四川省会东县和云南省禄劝县接壤的金沙江峡谷段,是一座以发电为主,兼有防洪、改善下游航运和发展库区通航等综合效益的大型水电站。乌东德水电站工程于2015年12月16日通过国家核准,2015年12月24日主体工程正式开工。预计2020年8月,电站首批机组投产发电;2022年2月,工程完工。乌东德电站是国内已建和在建的第四大电站、世界已建和在建的第七大水电站,总装机容量10200MW,左右岸各6台850MW水轮发电机组。预计左岸电站以500kV的3回出线接入云南电网;右岸电站以500kV的3回出线接入昆北换流站,再通过±800kV柔性直流为广东、广西送电。

  1乌东德水电站计算机监控系统设计概述

  乌东德左、右岸电站计算机监控系统采用一体化的设计方案,即左、右岸电站和大坝等设备均采用一套计算机监控系统进行监控,左、右岸电站按单一电站设计,左、右岸电站能实现信息互通但不能相互控制。系统通过相应的设计和配置,将实现现地、左/右岸集控室、电站控制楼、昆明调控中心对乌东德水电站的监控。乌东德水电站计算机监控系统为分层式结构,由电站层和现地控制单元层两部分组成。电站层设备分集控层和厂站层,集控层设备包括:布置在集控楼的设备和通过专用网络延伸布置在昆明调控中心的设备。厂站层设备包括:布置在左岸地下副厂房集控室和右岸地下副厂房集控室的设备。现地控制单元层设备包括:12套机组LCU;2套开关站公用LCU;10套开关站GISLCU;2套厂用电LCU;2套厂内公用LCU;1套左岸泄洪洞LCU;1套集控楼LCU;1套大坝LCU。电站计算机监控系统具有以下特点:1)全系统均为计算机监控结构。2)电站控制楼取消常规的集中控制设备,仅利用计算机及其相关设备用以监控相关设备。3)现地LCU不采用常规的逻辑回路布线,由具有双重化设计的计算机及其相关设备进行监控,并且水机后备保护功能由单独设置的PLC完成。4)尽可能采用工业以太网总线及远程测控单元。5)加强现地层控制功能,提高现地层可靠性。

  2乌东德水电站监控系统内部网络结构

  2.1乌东德水电站监控系统网络结构

  电站现地控制单元以上由三层网络结构组成,分别为电站控制网、电站信息网和信息发布网。电站控制网采用双万兆主干环网加双千兆星型接入网的混合网络结构。在左、右岸地下副厂房计算机室、控制楼计算机室分别布置2台控制网主干交换机,各处主干交换机之间通过2路单模光缆互连构成10000Mbps双环型主干网。电站厂站层各计算机节点设备通过2路网络双绞线以双星型方式就近接入控制网交换机,网络传输速率1000Mbps。电站信息网采用双万兆以太网结构,传输速率10000Mbps。在左、右岸地下副厂房计算机室、控制楼计算机室分别布置2台信息网主干交换机。信息网主干交换机之间通过2路单模光缆互连构成10000Mbps双链路聚合主干网。电站厂站层各计算机节点设备通过2路网络双绞线以双星型方式就近接入信息网交换机,网络传输速率1000Mbps。电站信息发布网采用千兆单网结构,传输速率1000Mbps,采用TCP/IP协议,遵循IEEE802.3标准。在控制楼计算机室布置1台电站信息发布网交换机,并通过1000Mbps网络双绞线接口接入2台电站信息查询数据服务器集群、2台WEB发布服务器等电站信息发布层计算机。电站信息网通过电站侧的2台梯调通信网关机经金沙江梯级光传输网实现至昆明调控中心的延伸。在昆明调控中心布置2台延伸网交换机,从而实现电站操作员在昆明调控中心的电站监控网络延伸平台上的远程值班需求。现地控制单元采用以太网总线连接远程I/O及现地智能监测设备,以太网总线采用双冗余结构,传输速率大于100Mbps。

  2.2乌东德水电站现地层与厂站层通信

  在每个LCU柜内均配置2台控制网子交换机和1台信息网子交换机,均采用工业级以太网交换机,传输速率1000Mbps。各LCU分别通过配置的2台控制网子交换机通过单模光缆以双星型方式就近接入控制网主干交换机,网络传输速率1000Mbps。各LCU分别通过配置的1台信息网子交换机通过单模光缆以单星型方式就近接入信息网主干交换机,网络传输速率1000Mbps。

  2.3乌东德水电站现地层与现地智能设备通信

  现地智能设备主要信号通过双星型或环型以太网接入对应LCU,部分重要信号通过硬接线方式接入相应LCU。另外发变组继电保护系统,通过现地控制单元控制网交换机直接与监控系统上位机通信,其数据不进入现地控制单元;保护信息管理系统,通过现地控制单元控制网交换机直接与监控系统上位机通信,其数据不进入开关站公用单元。

  3乌东德水电站监控系统外部网络结构

  电站监控系统主要与昆明调控中心、云南电网、南方电网进线通信。电站监控系统的所有数据都传送至昆明调控中心,由昆明调控中心工作人员进行乌东德电站设备运行的监控。电站左、右岸相关重要数据,按调度要求上送至南网总调及其备调和云南省调及其备调。

  3.1乌东德水电站与昆明调控中心的通信

  为满足昆明调控对乌东德水电站全方位的监控功能,需按要求上送电站全部信息。乌东德水电站监控系统与昆明调控中心监控系统之间采用光传输网作为主用通信方式(见图1),该传输网采用双通道通信。在紧急情况下,电站采用三峡集团公司内部组建的卫星应急通道向昆明电调监控系统传送电站主要设备信息。三通道相对独立,从而确保昆明调控中心监控系统与乌东德水电站监控系统之间的通信不间断。电站监控系统通过配置的4台通信网关机和金沙江下游梯级光传输网的两条完全独立的光传输通道实现电站监控系统网络至昆明调控中心的延伸,通过在延伸网络上部署电站操作员工作站实现电站运行人员在昆明调控中心远程值班要求。

  3.2乌东德水电站与电力调度部门的通信

  电站监控系统通过布置在集控楼的2台南网通信服务器,通过南网调度数据网接入平台接入南网调度数据网(见图2),实现与南网总调及备调、云南省调之间的通信。乌东德水电站与南网调度中心的数据传输06以电力调度数据网络传输方式为主,以2M专线传输方式为辅。

  4乌东德水电站时钟同步系统

  根据乌东德水电站设备分布和通信线缆的敷设情况,卫星时钟同步系统采用三级时钟的方案。时钟同步设备的数量及布置位置见表1。卫星时钟同步系统采用双重化配置,其一级主时钟能分别接收GPS和北斗星授时信号,且两种时钟的信息互通,互为热备用。两台一级主时钟通过单模光缆将同步信号分别输出至双机热备的二级扩展子时钟。两台二级扩展子主时钟通过扩展光纤时钟信号接口将同步信号分别输出至各三级扩展时钟单元。一级、二级和三级卫星时钟同步系统具有多种输出接口,用以满足电站各种自动装置所需的时间同步信号。一级主时钟利用以太网接入监控系统信息网并为其对时,利用网络时间协议通过生产控制网并为其对时。

  5结语

  乌东德水电站监控系统网络结构传承于三峡、向家坝、溪洛渡监控系统,并具有一定的创新性。乌东德水电站具有机组单机容量大、设备多、设备分布广等特点,这些都对计算机监控系统通信提出了更高的要求。乌东德水电站监控系统通信系统采用分层分布式体系结构,使散落在电站各个地方的各种设备严格执行指定的任务并通过系统网络与系统进行通信,用以提高系统的实时性和稳定性,为系统的可靠运行提供了保证。

  参考文献:

  [1]樊启祥,杨宗立.践行新发展理念建好乌东德水电站[J].中国水利,2017(s1):1-10

  [2]丁伦军,夏建华,迟海龙.溪洛渡电站计算机监控系统网络结构分析[J].水电站机电技术,2012,35(3):60-62

  [3]DLT578-2008,水电厂计算机监控系统基本技术条件[S]

  作者:赵亮 杨赛 单位:乌东德水力发电厂筹建处

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文章名称:计算机监控系统网络结构设计

文章地址:http://www.zhichengg.com/dzlw/14308.html

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