CN210199573U - 分层分布冗余式水电站监控系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种分层分布冗余式水电站监控系统，包括电站主控层以及现地控制单元层，所述电站主控层与所述现地控制单元层之间通过以太网进行数据传输，所述电站主控层包括通过CAN总线连接的第一主控计算机、第二主控计算机、第一操作员工作站、第二操作员工作站、工程师工作站以及通信工作站，所述现地控制单元层包括通过CAN总线连接的多个机组LCU、开关站LCU、厂用电LCU以及公用设备LCU。本实用新型提出的分层分布冗余式水电站监控系统，使得监控系统全面实现冗余，提高了监控系统的安全可靠性能，给监控系统的调试与维护带来了极大方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及监控系统技术领域，特别涉及一种分层分布冗余式水电站监控系统。
背景技术
随着社会的发展以及工业技术水平的不断提高, 水电站趋向于大规模化发展。近年来，不少巨型水电站陆续建成投运，而巨型水电站一般具有地理位置偏远、枢纽及厂区建筑规模大、设备布置分散、机组单机装机容量大、机组台数多、全厂监控测点多分布广、全系统内外部数据通信复杂以及系统可靠性要求高等特点。因此，对水电站计算机监控系统的安全性以及可靠性提出了更高的要求。
水电站监控系统担负着发电过程自动控制、安全监视以及故障处理等重大任务，是水电站自动化管理体系的核心系统，也是实现水电站“无人值班”的关键设备。一旦计算机监控系统存在设计上的疏漏，极易埋下重大安全隐患。现有的水电站监控系统，大多采用二层或三层网络通信结构。
然而，在面对水电站监控设备日益增多、信息与数据交换愈发频繁高速、安全性和可靠性要求不断提高的现状时，出现了网络传输速度低而无法满足实时性的需求、机组之间缺乏更便捷的通信通道、设备间无备用通信通道等问题，直接影响到水电站的安全稳定运行。
实用新型内容
基于此，本实用新型的目的是为了解决现有技术中，网络传输速度低而无法满足实时性需求的问题。
本实用新型提出一种分层分布冗余式水电站监控系统，其中，包括电站主控层以及现地控制单元层，所述电站主控层与所述现地控制单元层之间通过以太网进行数据传输，所述电站主控层包括通过CAN总线连接的第一主控计算机、第二主控计算机、第一操作员工作站、第二操作员工作站、工程师工作站以及通信工作站，所述现地控制单元层包括通过CAN总线连接的多个机组LCU、开关站LCU、厂用电LCU以及公用设备LCU。
本实用新型提出的分层分布冗余式水电站监控系统，一方面，将电站主控层与现地控制单元层通过双交换机光纤以太网进行连接，电站主控层中的主控计算机、操作员工作站、工程师工作站以及通信工作站通过CAN总线进行连接，现地控制单元层中的各LUC通过PLC串联在CAN总线上实现连接，使得整个监控系统的网络通道实现了三层分布，通过网络通道的增设和优化，扩大了信息的流通量，提高了信息传播的速度，满足了数据监测的实时性需求，从而大大提高监控系统的安全可靠性能；另一方面，通过在电站主控层设置双主控计算机以及双操作员工作站，使得整个监控系统中的电站主控层、现地单位控制单元层，以及网络通道全面实现冗余, 提高了监控系统的安全可靠性能，同时给监控系统的调试与维护带来了极大方便。
所述分层分布冗余式水电站监控系统，其中，所述机组LCU、所述开关站LCU、所述厂用电LCU以及所述公用设备LCU均包括触摸屏、PLC以及通讯管理装置，所述PLC与所述触摸屏以及所述通讯管理装置电性连接。
所述分层分布冗余式水电站监控系统，其中，所述公用设备LCU包括公用设备触摸屏、公用设备PLC以及通讯管理装置，所述公用设备PLC与所述公用设备触摸屏以及所述通讯管理装置电性连接。
所述分层分布冗余式水电站监控系统，其中，所述公用设备PLC包括以太网模块、与所述以太网模块电性连接的第一CPU模块以及第二CPU模块，所述第一CPU模块以及所述第二CPU模块通过CAN总线进行数据传输，所述公用设备PLC还包括IO模块以及通讯模块，所述IO模块以及所述通讯模块与CAN总线电性连接。
所述分层分布冗余式水电站监控系统，其中，所述电站主控层包括通过CAN总线连接的第一主控计算机、第二主控计算机、第一操作员工作站、第二操作员工作站、第一GPS时钟服务器、第二GPS时钟服务器、第一不间断电源UPS、第二不间断电源UPS、工程师工作站以及通信工作站。
所述分层分布冗余式水电站监控系统，其中，所述电站主控层包括通过CAN总线连接的第一主控计算机、第二主控计算机、第一操作员工作站、第二操作员工作站、第一以太网交换机、第二以太网交换机、工程师工作站以及通信工作站。
本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
图1为本实用新型第一实施例提出的分层分布冗余式水电站监控系统的整体结构示意图；
图2为图1所示的分层分布冗余式水电站监控系统中电站主控层的结构放大图；
图3为图1所示的分层分布冗余式水电站监控系统中现地控制单元层的结构放大图；
图4为图3所示的现地控制单元层中公用设备LCU的结构放大图；
图5为图4所示的公用设备LCU中公用设备PLC的结构放大图；
图6为本实用新型第二实施例提出的分层分布冗余式水电站监控系统的整体结构示意图；
图7为图6所示的分层分布冗余式水电站监控系统中电站主控层的结构放大图；
图8为本实用新型第三实施例提出的分层分布冗余式水电站监控系统的整体结构示意图；
图9为图8所示的分层分布冗余式水电站监控系统中电站主控层的结构放大图。
主要符号说明：
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在面对水电站监控设备日益增多、信息与数据交换愈发频繁高速、安全性和可靠性要求不断提高的现状时，出现了网络传输速度低而无法满足实时性的需求、机组之间缺乏更便捷的通信通道、设备间无备用通信通道等问题，直接影响到水电站的安全稳定运行。
实施例一
为了解决上述技术问题，本实用新型提出一种分层分布冗余式水电站监控系统，请参阅图1至图5，对于本实用新型第一实施例提出的分层分布冗余式水电站监控系统，包括电站主控层100以及现地控制单元层200。其中，该电站主控层100与现地控制单元层200之间通过以太网进行数据传输。
请参阅图2，上述的电站主控层100包括通过CAN总线连接的第一主控计算机111、第二主控计算机112、第一操作员工作站121、第二操作员工作站122、工程师工作站131以及通信工作站141。
请参阅图3，现地控制单元层200包括通过CAN总线连接的多个机组LCU、开关站LCU23、厂用电LCU24以及公用设备LCU25。上述的机组LCU的数量为N个。也即在本实施例中，上述的机组LCU包括第一机组LCU21、第二机组LCU至第N机组LCU22。由于通过CAN总线进行理解，在机组采用背靠背启动方式进行水泵工况启动时，此时各LUC之间的通信不必经电站主控层100与现地控制单元层200之间的以太网，而可以直接通过各个PLC之间的CAN总线这一更便捷的通信通道，提高通信速度，同时此通道也可作为机组间通信的一个备用通道，提高通信的安全可靠性。
在此需要说明的是，对上述的各机组LCU而言，机组LCU、开关站LCU23、厂用电LCU24以及公用设备LCU25均包括触摸屏、PLC以及通讯管理装置，且上述的PLC与触摸屏以及通讯管理装置电性连接。
下面以公用设备LCU25为例进行结构说明。如图4所示，上述的公用设备LCU25包括公用设备触摸屏251、公用设备PLC252以及通讯管理装置253，其中公用设备PLC252与公用设备触摸屏251以及通讯管理装置253电性连接。
请参阅图5，上述的公用设备PLC252包括以太网模块2520、与以太网模块2520电性连接的第一CPU模块2521以及第二CPU模块2522，第一CPU模块2521以及第二CPU模块2522通过CAN总线进行数据传输。此外，公用设备PLC252还包括IO模块2523以及通讯模块2524，IO模块2523以及通讯模块2524与CAN总线电性连接。在此需要指出的是，由于采用了双CPU结构，可以提高公用设备PLC252的运行速度，同时上述的第一CPU模块与第二CPU模块之间可互为备用，提高了公用设备PLC252的安全性。
本实用新型提出的分层分布冗余式水电站监控系统，一方面，将电站主控层与现地控制单元层通过双交换机光纤以太网进行连接，电站主控层中的主控计算机、操作员工作站、工程师工作站以及通信工作站通过CAN总线进行连接，现地控制单元层中的各LUC通过PLC串联在CAN总线上实现连接，使得整个监控系统的网络通道实现了三层分布，通过网络通道的增设和优化，扩大了信息的流通量，提高了信息传播的速度，满足了数据监测的实时性需求，从而大大提高监控系统的安全可靠性能；另一方面，通过在电站主控层设置双主控计算机以及双操作员工作站，使得整个监控系统中的电站主控层、现地单位控制单元层，以及网络通道全面实现冗余, 提高了监控系统的安全可靠性能，同时给监控系统的调试与维护带来了极大方便。
实施例二
请参阅图6与图7，对于本实用新型第二实施例提出的分层分布冗余式水电站监控系统，其具体实施方式与上述第一实施例中的大致相同，其区别在于，
电站主控层100包括通过CAN总线连接的第一主控计算机111、第二主控计算机112、第一操作员工作站121、第二操作员工作站122、第一GPS时钟服务器151、第二GPS时钟服务器152、第一不间断电源UPS161、第二不间断电源UPS162、工程师工作站131以及通信工作站141。
在本实施例中，由于设置了双GPS时钟服务器以及双不间断电源UPS，双套设备之间均可相互切换、互为备用，使得整个监控系统无论电站主控层还是现地单位控制单元层,或是网络通道全面实现冗余, 大大提高了监控系统的安全可靠性能。
实施例三
请参阅图8与图9，对于本实用新型第三实施例提出的分层分布冗余式水电站监控系统，其具体实施方式与上述第一实施例中的大致相同，其区别在于，
电站主控层100包括通过CAN总线连接的第一主控计算机111、第二主控计算机112、第一操作员工作站121、第二操作员工作站122、第一以太网交换机171、第二以太网交换机172、工程师工作站131以及通信工作站141。
在本实施例中，由于设置了双套以太网交换机，两套设备之间均可相互切换、互为备用，提高了监控系统的安全可靠性能。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种分层分布冗余式水电站监控系统，其特征在于，包括电站主控层以及现地控制单元层，所述电站主控层与所述现地控制单元层之间通过以太网进行数据传输，所述电站主控层包括通过CAN总线连接的第一主控计算机、第二主控计算机、第一操作员工作站、第二操作员工作站、工程师工作站以及通信工作站，所述现地控制单元层包括通过CAN总线连接的多个机组LCU、开关站LCU、厂用电LCU以及公用设备LCU。
2.根据权利要求1所述的分层分布冗余式水电站监控系统，其特征在于，所述机组LCU、所述开关站LCU、所述厂用电LCU以及所述公用设备LCU均包括触摸屏、PLC以及通讯管理装置，所述PLC与所述触摸屏以及所述通讯管理装置电性连接。
3.根据权利要求2所述的分层分布冗余式水电站监控系统，其特征在于，所述公用设备LCU包括公用设备触摸屏、公用设备PLC以及通讯管理装置，所述公用设备PLC与所述公用设备触摸屏以及所述通讯管理装置电性连接。
4.根据权利要求3所述的分层分布冗余式水电站监控系统，其特征在于，所述公用设备PLC包括以太网模块、与所述以太网模块电性连接的第一CPU模块以及第二CPU模块，所述第一CPU模块以及所述第二CPU模块通过CAN总线进行数据传输，所述公用设备PLC还包括IO模块以及通讯模块，所述IO模块以及所述通讯模块与CAN总线电性连接。
5.根据权利要求1所述的分层分布冗余式水电站监控系统，其特征在于，所述电站主控层包括通过CAN总线连接的第一主控计算机、第二主控计算机、第一操作员工作站、第二操作员工作站、第一GPS时钟服务器、第二GPS时钟服务器、第一不间断电源UPS、第二不间断电源UPS、工程师工作站以及通信工作站。
6.根据权利要求1所述的分层分布冗余式水电站监控系统，其特征在于，所述电站主控层包括通过CAN总线连接的第一主控计算机、第二主控计算机、第一操作员工作站、第二操作员工作站、第一以太网交换机、第二以太网交换机、工程师工作站以及通信工作站。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN112526951A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-03-19 | 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司 | 一种运用在升鱼机系统中控制系统 |
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2019
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