CN107045315B - 一种水电站监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水电站监控系统及方法。所述系统包括：至少一个主控制单元及任务控制单元，主控制单元与至少一个任务控制单元通信连接；每个任务控制单元按照预设程序单独完成一个特定任务。所述水电站监控系统及方法通过主控制单元或任务控制单元向目标任务控制单元发送任务控制指令，实现主控制单元与各个任务控制单元之间的双向通信和各个任务控制单元之间的信息共享，减少原I/O接口方式的大量输入输出设备和硬接线，减少水电站监控系统的结构层级，提高主控级对各任务控制单元基于数据的控制、诊断和维护能力，提高水电站的控制可靠性和信息化能力，为实现水电站基于数据的智能化监控系统打下基础。

Description

一种水电站监控系统及方法

技术领域

本发明涉及水电站监控技术领域，具体而言，涉及一种水电站监控系统及方法。

背景技术

就目前而言，水电站监控系统由主控制单元与现地控制单元(Local ControlUnits，LCU)组成，LCU通过多个独立控制装置对水电站中各个工作设备(比如，机组、励磁装置、调速器、开关站、公用设备等)执行各自对应的控制任务(如：调速控制、励磁控制、转速控制等)的监控。其中，现地控制单元与各个任务控制装置主要通过输入输出(I/O)接线方式进行信号和控制的连接或增加串口通信方式作为补充。

但是这种连接方式使得现地控制单元与各个控制装置之间的指令传输和数据传输只能单向进行，无法实时地更新指令和数据，且各个任务控制装置之间没有建立通信通道，彼此之间不能共享信息。同时，由于现地控制单元与各个控制装置之间是基于输入输出设备和电缆来创建连接，会导致网络异常复杂，不能实现数据交互应用，严重影响水电站中监视控制的信息化、智能化水平。

发明内容

为了克服现有技术中的上述不足，本发明实施例的目的在于提供一种布局简单、维护难度低的，可实现主控制单元与各个任务控制单元之间双向通信的，各个任务控制单元之间可以共享信息的，信息化、智能化的水电站监控系统及方法。

就水电站监控系统而言，本发明较佳的实施例提供一种水电站监控系统。所述水电站监控系统包括：

至少一个主控制单元及任务控制单元，所述主控制单元与至少一个所述任务控制单元通过通信连接，其中，每个任务控制单元根据预设程序单独完成一个特定任务，所述特定任务包括：开停机控制、调速控制、励磁控制、转速控制、温度控制、振摆控制或辅机控制；

每个任务控制单元包括通信设备、I/O设备、存储器和控制器，所述任务控制单元通过I/O接口与至少一个工作设备连接；

每个任务控制单元之间和/或所述主控制单元与所述任务控制单元之间通过所述通信设备建立数据通信。

就水电站监控方法而言，本发明较佳的实施例提供一种水电站监控方法。所述水电站监控方法包括：

所述主控制单元或所述任务控制单元向目标任务控制单元发送任务控制指令，其中，所述任务控制指令包括目标任务控制单元中的目标工作设备的名称及控制指令的内容；

所述目标任务控制单元根据接收到的所述任务控制指令对所述目标工作设备进行控制；

所述目标工作设备根据所述任务控制指令执行相应的操作。

相对于现有技术而言，本发明实施例提供的一种水电站监控系统及方法具有以下有益效果：所述水电站监控系统包括相互之间通信连接的至少一个主控制单元及至少一个任务控制单元，其中，每个任务控制单元根据预设程序单独完成一个特定任务，所述特定任务包括：开停机控制、调速控制、励磁控制、转速控制、温度控制、振摆控制或辅机控制；每个任务控制单元包括通信设备、I/O设备、存储器和控制器，所述任务控制单元通过I/O接口与至少一个工作设备连接；每个任务控制单元之间和/或所述主控制单元与所述任务控制单元之间通过所述通信设备建立数据通信，从而实现主控制单元与各个任务控制单元之间的双向通信以及各个任务控制单元之间的信息共享，减少原I/O接口方式的大量输入输出设备和硬接线，减少水电站监控系统的结构层级，提高主控级对各任务控制单元基于数据的控制、诊断和维护能力，提高水电站的控制可靠性和信息化能力，为实现水电站基于数据的智能化监控系统打下基础。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对权利要求保护范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明较佳实施例提供的水电站监控系统的一种方框示意图。

图2为本发明较佳实施例提供的应用于图1所示的水电站监控系统的水电站监控方法的第一种流程示意图。

图3为本发明较佳实施例提供的应用于图1所示的水电站监控系统的水电站监控方法的第二种流程示意图。

图4为本发明较佳实施例提供的应用于图1所示的水电站监控系统的水电站监控方法的第三种流程示意图。

图5为本发明较佳实施例提供的应用于图1所示的水电站监控系统的水电站监控方法的第四种流程示意图。

图6为本发明较佳实施例提供的应用于图1所示的水电站监控系统的水电站监控方法的第五种流程示意图。

图标：10-水电站监控系统；20-任务组；100-主控制单元；200-任务控制单元；300-工作设备。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参照图1，是本发明较佳实施例提供的水电站监控系统10的一种方框示意图。所述水电站监控系统10包括：至少一主控制单元100及至少一个任务控制单元200。所述主控制单元100与至少一个所述任务控制单元200通信连接。在本发明实施例中，所述主控制单元100为所述水电站监控系统10运行的核心，所述任务控制单元200的数目可为多个，所述任务控制单元200用于对水电站中工作的各个电子设备的任务进行控制，所述主控制单元100配合至少一个所述任务控制单元200构成对水电站的数据采集与监视控制(Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA)系统，实现对所述水电站的数据采集和监视控制功能。在本发明实施例中，所述主控制单元100通过网络与至少一个所述任务控制单元200通信连接，所述网络可以是，但不限于，有线网络或无线网络，优选地，所述网络为有线网络，以使所述主控制单元100通过所述网络与所述任务控制单元200实现双向通信。

所述任务控制单元200包括：通信设备、I/O设备、存储器和控制器等，所述任务控制单元200通过I/O接口与至少一个工作设备300连接。其中，每个所述任务控制单元200根据预设程序单独地执行一项特定任务，所述特定任务包括：开停机控制、调速控制、励磁控制、转速控制、温度控制、振摆控制或辅机控制等。多个任务控制单元200可构成对一发电机组或公用设备中所有任务进行控制的任务组20。在一个水电站中可根据发电机组及公用设备的数量设置相应数量的任务组20。

在本发明实施例中，所述通信设备用于在所述任务控制单元200之间进行数据和指令的传输，所述任务控制单元200之间通过所述通信设备通信连接，建立数据通信，以实现各个工作设备300之间的信息共享。所述通信设备还用于所述主控制单元100与所述任务控制单元200之间的双向通信，所述主控制单元100与所述任务控制单元200通过所述通信设备建立数据通信，实现所述主控制单元100与所述任务控制单元200之间的双向通信。

在本发明实施例中，所述工作设备300通过I/O接口与所述任务组20中的任务控制单元200连接，所述工作设备300为水电站中执行与水电转换相关任务的电子设备，所述工作设备300可以是，但不限于，励磁装置、调试装置、调速装置、微机保护装置、辅机控制装置等。在本实施例中，所述工作设备300可以是上述装置中的一种或多种任意组合。

在本实施例中，每个所述任务控制单元200中的通信设备可以根据需要接入所述任务控制单元200的工作设备300的任务及所述工作设备300对应的空间位置分别关系进行设置，以保证所述任务控制单元200中的通信设备的设置位置可以满足接入所述任务控制单元200中的工作设备300的通信需求。

请参照图2，是本发明较佳实施例提供的应用于图1所示的水电站监控系统10的水电站监控方法的第一种流程示意图。所述水电站监控系统10包括上述的至少一个主控制单元100及至少一个任务控制单元200，所述主控制单元100与至少一个所述任务控制单元200通信连接，每个所述任务控制单元200包括通信设备、I/O设备、存储器和控制器；所述任务控制单元200通过I/O接口与至少一个工作设备300连接。其中，每个所述任务控制单元200根据预设程序单独完成一个特定任务，所述特定任务包括：开停机控制、调速控制、励磁控制、转速控制、温度控制、振摆控制或辅机控制。下面对所述水电站监控方法的具体流程和步骤进行详细阐述。

在本发明实施例中，所述水电站监控方法包括以下步骤：

步骤S310，主控制单元100或任务控制单元200向目标任务控制单元200发送任务控制指令，其中，所述任务控制指令包括目标任务控制单元200中的目标工作设备300的名称及控制指令的内容。

在本实施例中，所述目标任务控制单元200为所述主控制单元100或任务控制单元200发送的任务控制指令所指向的任务控制单元200，所述目标任务控制单元200的目标工作设备300为所述任务控制指令指向的任务控制单元200中与所述任务控制指令相对应的工作设备300。所述任务控制指令包括执行所述任务控制指令的目标任务控制单元200及所述目标任务控制单元200中的目标工作设备300的名称及控制指令的内容。所述控制指令的内容可以是，但不限于，启动所述目标工作设备300，暂停所述目标工作设备300，关闭所述目标工作设备300等。

所述主控制单元100或任务控制单元200通过所述任务控制指令中目标任务控制单元200的名称信息向所述目标任务控制单元200发送所述任务控制指令。在本实施例中，所述目标任务控制单元200可以是发送任务控制指令的任务控制单元200本身，也可以是其他的任务控制单元200。

步骤S320，所述目标任务控制单元200根据接收到的所述任务控制指令对所述目标工作设备300进行控制。

在本实施例中，所述目标任务控制单元200通过所述目标任务控制单元200中的通信设备接收所述任务控制指令，并根据所述任务控制指令包括的所述目标工作设备300的名称，通过所述目标任务控制单元200中的通信设备将所述任务控制指令发送给所述目标工作设备300，以按照所述人物控制指令对所述目标工作设备300进行控制。

步骤S330，所述目标工作设备300根据所述任务控制指令执行相应的操作。

在本实施例中，所述目标工作设备300根据所述任务控制指令中的控制指令的内容，对所述目标工作设备300执行对应的操作。当所述任务控制指令中的内容为启动所述目标工作设备300时，启动并运行所述目标工作设备300；当所述任务控制指令中的内容为暂停所述目标工作设备300时，暂停运行所述目标工作设备300；当所述任务控制指令中的内容为关闭所述目标工作设备300时，关闭所述目标工作设备300。

请参照图3，是本发明较佳实施例提供的应用于图1所示的水电站监控系统10的水电站监控方法的第二种流程示意图。在本发明实施例中，所述水电站监控方法还包括以下步骤：

步骤S301，主控制单元100或任务控制单元200向目标任务控制单元200发送调试指令。

在本实施例中，所述调试指令是对所述目标任务控制单元200中各个设备的设备版本信息或设备信息进行诊断调试的指令，所述设备版本信息包括设备的软件版本或设备的硬件版本，所述设备信息包括设备生产厂商、设备型号、设备类型或设备序列号。

步骤S302，所述目标任务控制单元200响应所述主控制单元100或所述任务控制单元200发出的对所述目标任务控制单元200的调试指令，对所述目标任务控制单元200进行在线诊断，并根据诊断结果对所述目标任务控制单元200进行调试。

在本实施例中，所述目标任务控制单元200根据所述调试指令对所述目标任务控制单元200中所述调试指令所指向的设备进行在线诊断。具体地，将所述调试指令所指向的设备信息或设备版本信息与当前运行的所述水电站监控系统10中记录的设备信息或设备版本信息进行对比，得到相应的诊断结果。当诊断结果显示不匹配时，对所述调试指令所指向的设备进行相应设备或设备版本进行调试(比如，软件版本更新、硬件设备维护、硬件设备更新等)，并对设备信息或设备版本信息进行记录。

请参照图4，是本发明较佳实施例提供的应用于图1所示的水电站监控系统10的水电站监控方法的第三种流程示意图。在本发明实施例中，所述水电站监控方法还包括以下步骤：

步骤S303，主控制单元100或任务控制单元200向目标任务控制单元200发送数据采集指令。

在本实施例中，所述主控制单元100或所述任务控制单元200通过与所述主控制单元100或所述任务控制单元200通信连接的所述目标任务控制单元200中的通信设备向所述目标任务控制单元200发送数据采集指令，所述数据采集指令为控制所述目标任务控制单元200中的目标工作设备300进行工作数据采集的指令。

步骤S304，所述目标任务控制单元200响应所述主控制单元100或所述任务控制单元200发出的数据采集指令，控制所述目标任务控制单元200中的工作设备300进行工作数据的采集，并对所述工作数据进行保存和处理。

在本实施例中，所述目标任务控制单元200接收到由所述主控制单元100或所述任务控制单元200发出的数据采集指令后，控制所述目标任务控制单元200中的与所述数据采集指令相对应的工作设备300进行工作数据的采集，所述工作数据包括所述工作设备300运行的工作量，所述工作设备300运行的工作时间、工作效率等。在本实施例的一种实施方式中，所述目标任务控制单元200将所述工作设备300采集到的工作数据存储在所述目标任务控制单元200的存储设备或其他的任务控制单元200的存储设备中，其中，所述工作数据在被存储时将进行格式处理或分类处理等数据处理。

请参照图5，是本发明较佳实施例提供的应用于图1所示的水电站监控系统10的水电站监控方法的第四种流程示意图。在本发明实施例中，所述水电站监控方法还包括以下步骤：

步骤S305，主控制单元100或任务控制单元200向目标任务控制单元200发送数据传输指令。

在本实施例中，所述主控制单元100或所述任务控制单元200通过与所述主控制单元100或所述任务控制单元200通信连接的所述目标任务控制单元200中的通信设备向所述目标任务控制单元200发送数据传输指令，所述数据传输指令为将存储在所述目标任务控制单元200中的工作数据传输给所述主控制单元100或所述任务控制单元200或其他的任务控制单元200的指令。

步骤S306，所述目标任务控制单元200响应所述主控制单元100或所述任务控制单元200发出的数据传输指令，通过所述目标任务控制单元200中的通信设备将存储在所述目标任务控制单元200中的工作数据发送给所述主控制单元100或其他任务控制单元200进行存储和处理。

在本实施例中，所述目标任务控制单元200接收到由所述主控制单元100或所述任务控制单元200发出的数据传输指令后，将存储在所述目标任务控制单元200中的工作数据通过所述目标任务控制单元200中的通信设备发送给所述数据传输指令指向的设备单元，所述设备单元接收所述工作数据，并对其进行存储以及相应的格式处理或分类处理等数据处理，所述设备单元包括发出所述数据传输指令的所述主控制单元100或所述任务控制单元200，与所述目标任务控制单元200不同的其他的任务控制单元200。

在本发明实施例中，所述任务控制单元200可以按照预设的时间间隔将存储在所述任务控制单元200中的工作数据发送给其他任务控制单元200或所述主控制单元100进行存储以及相应的格式处理或分类处理等数据处理。

请参照图6，是本发明较佳实施例提供的应用于图1所示的水电站监控系统10的水电站监控方法的第五种流程示意图。在本发明实施例中，所述水电站监控方法还包括以下步骤：

步骤S307，主控制单元100或任务控制单元200向目标任务控制单元200发送工作状态监控指令。

在本实施例中，所述主控制单元100或所述任务控制单元200通过与所述主控制单元100或所述任务控制单元200通信连接的所述目标任务控制单元200中的通信设备向所述目标任务控制单元200发送工作状态监控指令，所述工作状态监控指令为对所述目标任务控制单元200中的目标工作设备300的工作状态进行监控的指令。

步骤S308，所述目标任务控制单元200响应所述主控制单元100或所述任务控制单元200发出的工作状态监控指令，对所述目标任务控制单元200中的工作设备300进行工作状态的监控，并将监控结果发送给所述主控制单元100或所述任务控制单元200进行处理。

在本实施例中，所述目标任务控制单元200接收到由所述主控制单元100或所述任务控制单元200发出的工作状态监控指令后，对所述目标任务控制单元200中的与所述工作状态监控指令相对应的工作设备300进行工作状态的监控，所述工作状态包括暂停运行，正常运行，超负荷运行等。

所述目标任务控制单元200通过所述目标任务控制单元200中的通信设备将得到的监控结果发送给所述主控制单元100或所述任务控制单元200，所述监控结果可以反映所述目标任务控制单元200中的目标工作设备300的真实工作状态，所述主控制单元100或所述任务控制单元200可以根据所述监控结果向所述目标任务控制单元200发送相应的任务控制指令、数据采集指令或数据传输指令。

综上所述，本发明实施例提供的一种水电站监控系统及方法。至少一个主控制单元及任务控制单元，主控制单元与至少一个任务控制单元通信连接；每个任务控制单元按照预设程序单独完成一个特定任务。所述水电站监控系统及方法通过主控制单元或任务控制单元向目标任务控制单元发送任务控制指令，实现主控制单元与各个任务控制单元之间的双向通信和各个任务控制单元之间的信息共享，减少原I/O接口方式的大量输入输出设备和硬接线，减少水电站监控系统的结构层级，提高主控级对各任务控制单元基于数据的控制、诊断和维护能力，提高水电站的控制可靠性和信息化能力，为实现水电站基于数据的智能化监控系统打下基础。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水电站监控系统，其特征在于，所述水电站监控系统包括：

至少一个主控制单元及任务控制单元，所述主控制单元与至少一个所述任务控制单元通过通信连接，其中，每个任务控制单元根据预设程序单独完成一个特定任务，所述特定任务包括：开停机控制、调速控制、励磁控制、转速控制、温度控制、振摆控制或辅机控制；

每个任务控制单元包括通信设备、I/O设备、存储器和控制器，所述任务控制单元通过I/O接口与至少一个工作设备连接；

每个任务控制单元之间和/或所述主控制单元与所述任务控制单元之间通过所述通信设备建立数据通信，其中每个任务控制单元可向其他任务控制单元发送任务控制指令，使所述其他任务控制单元按照所述任务控制指令对其连接的工作设备进行控制。

2.根据权利要求1所述的水电站监控系统，其特征在于，每个任务控制单元根据需要接入所述任务控制单元的工作设备的任务及对应空间位置分布关系进行设置。

3.根据权利要求1所述的水电站监控系统，其特征在于，每个任务控制单元还包括存储设备；

所述存储设备用于存储所述任务控制单元中工作设备的相关数据，及来源于其他任务控制单元中的工作设备的相关数据。

4.一种水电站监控方法，应用于权利要求1-3中任意一项所述的水电站监控系统，其特征在于，所述水电站监控方法包括：

所述主控制单元或所述任务控制单元向目标任务控制单元发送任务控制指令，其中，所述任务控制指令包括目标任务控制单元中的目标工作设备的名称及控制指令的内容；

所述目标任务控制单元根据接收到的所述任务控制指令对所述目标工作设备进行控制；

所述目标工作设备根据所述任务控制指令执行相应的操作。

5.根据权利要求4所述的水电站监控方法，其特征在于，所述目标任务控制单元根据接收到的所述任务控制指令对所述目标工作设备进行控制的步骤包括：

所述目标任务控制单元接收所述任务控制指令，并依据所述任务控制指令对所述目标工作设备进行控制。

6.根据权利要求4所述的水电站监控方法，其特征在于，所述水电站监控方法还包括：

所述主控制单元或所述任务控制单元向目标任务控制单元发送调试指令；

所述目标任务控制单元响应所述主控制单元或所述任务控制单元发出的对所述目标任务控制单元的调试指令，对所述目标任务控制单元进行在线诊断，并根据诊断结果对所述目标任务控制单元进行调试。

7.根据权利要求4所述的水电站监控方法，其特征在于，所述水电站监控方法还包括：

所述主控制单元或所述任务控制单元向目标任务控制单元发送数据采集指令；

所述目标任务控制单元响应所述主控制单元或所述任务控制单元发出的数据采集指令，控制所述目标任务控制单元中的工作设备进行工作数据的采集，并对所述工作数据进行保存和处理。

8.根据权利要求7所述的水电站监控方法，其特征在于，所述水电站监控方法还包括：

所述主控制单元或所述任务控制单元向目标任务控制单元发送数据传输指令；

所述目标任务控制单元响应所述主控制单元或所述任务控制单元发出的数据传输指令，通过所述目标任务控制单元中的通信设备将存储在所述目标任务控制单元中的工作数据发送给所述主控制单元或其他任务控制单元进行存储和处理。

9.根据权利要求7所述的水电站监控方法，其特征在于，所述水电站监控方法还包括：

所述任务控制单元按照预设的时间间隔将存储在所述任务控制单元中的工作数据发送给其他任务控制单元或所述主控制单元进行存储和处理。

10.根据权利要求4所述的水电站监控方法，其特征在于，所述水电站监控方法还包括：

所述主控制单元或所述任务控制单元向目标任务控制单元发送工作状态监控指令；

所述目标任务控制单元响应所述主控制单元或所述任务控制单元发出的工作状态监控指令，对所述目标任务控制单元中的工作设备进行工作状态的监控，并将监控结果发送给所述主控制单元或所述任务控制单元进行处理。