CN219843615U - 电站网络控制系统及抽水蓄能电站 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电站网络控制系统及抽水蓄能电站，具体地，电站网络控制系统包括：电站级设备、多个现地级控制设备和以太网通讯网络；其中，电站级设备和现地级控制设备，通过以太网通讯网络连接；以太网通讯网络采用环形拓扑结构，其包括：以太网总线和多个以太网交换机；现地级控制设备包括多台机组现地控制单元，多台机组现地控制单元与以太网络采用星形拓扑结构连接。应用本申请的技术方案能够解决相关技术中，因多台机组相继投产时间有差异而带来的机组投运时网络控制系统均要进行改线的问题。

Description

电站网络控制系统及抽水蓄能电站

技术领域

本申请涉及电站网络控制技术，尤其涉及一种电站网络控制系统及抽水蓄能电站。

背景技术

光伏、风电等新能源具有波动性、间歇性与随机性等特性，属于不稳定电源，影响电力系统稳定性。伴随风电、光伏等新能源装机规模持续增长，新能源发电并网运行利用率低的问题亟待解决。抽水蓄能电站具有调峰、填谷、调频、调相、储能、事故备用和黑启动等多种功能，并同时具备安全性好、度电成本低等多种优势，成为目前世界各国保障电力系统安全稳定运行的重要方式。

相关技术中，抽水蓄能电站一般包括多台机组。以具有4台机组的抽水蓄能电站为例，网络拓扑结构为第一机组现地控制单元、第二机组现地控制单元、第三机组现地控制单元、第四机组现地控制单元、以及其他现地级设备控制单元采用环形拓扑结构通过以太网通讯网络连接。

这种设置方式的问题在于：在实际工程建设中，多台机组并非同时投运，一般每台机组投产时间依次间隔数月。当首台机组准备投运时，其余机组盘柜可能未接线或者未就位。第一台机组投运时，第一机组现地控制单元需要临时与其他现地级设备组成环形网，如公用设备现地控制单元。第二台机组准备投运时，要拆开第一机组现地控制单元与其他现地级控制单元之间的临时光缆，改为第一机组现地控制单元与第二机组现地控制单元联接，第二机组现地控制单元再与其他现地级控制单元联接。其余机组投运时均要进行改线，给施工安装带来不便，同时浪费临时通讯光缆。

实用新型内容

本申请提供一种电站网络控制系统及抽水蓄能电站，用以解决因多台机组相继投产时间有差异而带来的机组投运时电站网络控制系统均要进行改线的问题。

一方面，本申请提供一种电站网络控制系统，包括：电站级设备、多个现地级控制设备和以太网通讯网络；电站级设备和现地级控制设备，通过以太网通讯网络连接；

本方案中，以太网通讯网络包括以太网总线和多个以太网交换机，多个以太网交换机均连接于以太网总线，并形成环线形拓扑结构；现地级控制设备包括多台机组现地控制单元，多个机组现地控制单元与以太网通讯网络采用星形拓扑结构连接，多个机组现地控制单元中包括第一机组现地控制单元，第一机组现地控制单元的以太网交换机作为汇集交换机分别与其余机组现地控制单元的以太网交换机连接。

本方案中，以太网通讯网络包括2个环线且每个环线由多个以太网交换机通过以太网总线构成；其中，每个以太网交换机与对应的现地级控制设备连接，且每个以太网交换机的接口均位于一个环线中。

本方案中，以太网通讯网络包括第一环线和第二环线，以太网交换机包括多个第一以太网交换机和多个第二以太网交换机；多个第一以太网交换机均设置在第一环线中，多个第二以太网交换机均设置在第二环线中，一个现地级控制设备分别与一个第一以太网交换机和一个第二以太网交换机连接。

可选的，以太网交换机和现地级控制设备之间采用交叉连接方式。

可选的，现地级控制设备包括：中央处理器和显示屏；中央处理器包括并列设置的第一处理器和第二处理器，第一以太网交换机分别与第一处理器和第二处理器连接，第二以太网交换机分别与第一处理器和第二处理器连接。

可选的，现地级控制设备包括：主变洞现地控制单元，主变洞现地控制单元通过以太网总线和以太网交换机与电站级设备连接。

可选的，现地级控制设备包括：上水库现地控制单元以及下水库现地控制单元，其中，上水库现地控制单元的控制单元以及下水库现地控制单元的控制单元均通过以太网总线和以太网交换机与电站级设备连接。可选的，现地级控制设备包括：公用设备现地控制单元、开关站现地控制单元以及中控楼现地控制单元，公用设备现地控制单元、开关站现地控制单元以及中控楼现地控制单元均通过以太网总线和以太网交换机与电站控制单元连接。

另一方面，本申请提供一种抽水蓄能电站，包括上述的电站网络控制系统。

本申请提供的电站级设备主要用于实现电站各处的网络系统设备的控制以及电站各处电气设备的信息采集、显示和记录。现地级控制设备主要用于对现场特定位置处的各种设备进行操作和控制。例如可通过现地级控制设备中的控制单元控制与之对应的终端设备，以实现各个终端设备具体执行相应的操作。本实施例的以太网通讯网络的以太网总线采用环形拓扑结构设置，以太网总线上设置多个以太网交换机，以太网交换机作为中转站将各现地级控制设备的数据输送到环网中，负责环网网络通信的连接及数据交换。多台机组现地控制单元组成星型网络拓扑结构，即：多台机组现地控制单元中的第一机组现地控制单元的以太网交换机作为汇集交换机分别与其余机组现地控制单元的以太网交换机连接。解决了每台机组现地控制单元组网时需要重新拆除临时光缆和安装新光缆的问题，方便施工安装同时节约了光缆，提高了网络配置灵活性。同时，这种设置方式在不增加设备和盘柜数量的情况下，仅增加交换机接口，不改变原有布置，简单易行。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1为本申请实施例一提供的电站网络控制系统的拓扑结构示意图；

图2为本申请实施例二提供的电站网络控制系统的拓扑结构示意图；

图3为本申请实施例二提供的电站网络控制系统中机组现地控制单元的拓扑结构示意图。

附图标记说明：

10-电站级设备；

20-现地级控制设备；201-中央处理器；2011-第一处理器；2012-第二处理器；202-显示屏；211-机组现地控制单元；22-主变洞现地控制单元；23-上水库现地控制单元；24-下水库现地控制单元；25-公用设备现地控制单元；26-开关站现地控制单元；27-中控楼现地控制单元；

30-以太网通讯网络；31-以太网总线；311-第一环线；312-第二环线；32-以太网交换机；321-第一以太网交换机；322-第二以太网交换机；323-第一主干线交换机；324-第二主干线交换机；

40-通讯管理机。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

目前，抽水蓄能电站的网络控制系统一般包括电站级设备、现地级控制设备和以太网通讯网络，电站级设备和现地级控制设备，通过以太网通讯网络连接，以太网通讯网络采用环形拓扑结构，以太网通讯网络包括以太网总线和多个以太网交换机。

由于抽水蓄能电站的内的多台机组并非同时投运，一般多台机组投产时间依次间隔3个月左右。当首台机组准备投运时，其余机组盘柜可能未接线或者未就位。

因此，第一机组投运时，第一机组现地控制单元需要临时与其他现地级设备组成环形网，如公用设备现地控制单元。第二台机组准备投运时，要拆开第一机组现地控制单元与其他现地级控制单元之间的临时光缆，改为第一机组现地控制单元与第二机组现地控制单元联接，第二机组现地控制单元再与其他现地级控制单元联接。其余机组投运时均要进行改线，给施工安装带来不便，同时浪费临时通讯光缆。为了解决因多组发电机组投产时间有差异，而带来的机组投运时均要进行改线的问题，本申请提供了一种电站网络控制系统。

下面以具体的实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。

图1为本申请实施例一提供的电站网络控制系统的拓扑结构示意图；如图1所示，本申请实施例提供的电站网络控制系统包括：

电站级设备10、多个现地级控制设备20和以太网通讯网络30；电站级设备10和现地级控制设备20，通过以太网通讯网络30连接。

其中，以太网通讯网络30包括以太网总线31和多个以太网交换机32，多个以太网交换机32均连接于以太网总线31，并形成环线形拓扑结构；现地级控制设备20包括多台机组现地控制单元211，多台机组现地控制单元211与以太网络采用星形拓扑结构连接，多台机组现地控制单元211中的第一机组现地控制单元211的以太网交换机32作为汇集交换机分别与其余机组现地控制单元211的以太网交换机32连接。

在本实施例中，电站级设备10包括操作员工作站、历史数据服务器、工程师工作站等，具有数据采集与处理、实时控制和调节、参数设定、监视、记录、报表、运行参数计算、通信控制、系统诊断、系统仿真、软件开发和画面生成、运行管理和操作指导等功能。现地级控制设备20现地级控制单元主要用于对现场特定位置处的各种设备进行数据采集、处理、操作和控制。

本实施例的以太网通讯网络30的以太网总线31采用环形拓扑结构设置，以太网总线31上设置多个以太网交换机32，以太网交换机32作为中转站将各现地级控制设备20的数据输送到环网中，负责环网网络通信的连接及数据交换。多台机组现地控制单元211组成星型网络拓扑结构，即：多台机组现地控制单元211中的首台机组现地控制单元211的以太网交换机32作为汇集交换机分别与其余机组现地控制单元211的以太网交换机32连接。解决了新投产机组现地控制单元组网时需要重新拆除临时光缆和安装新光缆的问题，方便施工安装同时节约了光缆，提高了网络配置灵活性。

示例性地，以具有4台机组的电站为例，利用第一机组现地控制单元的以太网交换机作为该星型网络汇集交换机，第二机组现地控制单元、第三机组现地控制单元、第四机组现地控制单元的以太网交换机分别与汇集交换机连接，在不增加设备和盘柜数量的情况下，仅增加交换机接口，不改变原有布置，简单易行。

示例性地，电站级设备10可以包括主计算机服务器、历史数据服务器、操作员工作站、调度远动工作站、工程师工作站、培训工作站、语音电话自动告警工作站、厂内通信工作站等。现地级控制设备20可以包括第一机组现地控制单元（第一机组LCU）、第二机组现地控制单元（第二机组LCU）、第三机组现地控制单元（第三机组LCU）、第四机组现地控制单元（第四机组LCU）、公用设备现地控制单元（公用设备LCU）、主变洞现地控制单元（主变洞LCU）、开关站现地控制单元（开关站LCU）、上水库现地控制单元（上库LCU）、下水库现地控制单元（下库LCU）和中控楼现地控制单元（中控楼LCU）等。

本实施例对于电站级设备10和现地级控制设备20中的具体设备类型、数量等不做任何限制，只要可以满足电站的实际需求即可。

图2为本申请实施例二提供的电站网络控制系统的拓扑结构示意图，在上述图1所示实施例的基础上，如图2所示以太网通讯网络30包括2个环线，且每个环线由多个以太网交换机32通过以太网总线31构成；每个以太网交换机与对应的现地级控制设备连接，且每个以太网交换机的接口均位于一个环线中。

为了实现以太网数据传输，以太网通讯网络30还包括两个以太网交换机32，如图2所示，每个以太网交换机与对应的现地级控制设备连接，以太网交换机32是基于以太网传输数据的交换机，以太网采用共享总线型传输媒体方式的局域网。本申请实施例对以太网交换机32的数量不做具体限制，只要满足实际需求即可。另外，本实施例对于以太网交换机32的以太网接口类型也不做限制，只要可以满足以太网接口需求即可，在一种可能的实施方式中，以太网交换机32和系统设备上均采用工业用标准的M12以太网接口。

为了保证以太网数据传输质量，以太网通讯网络30采用环形拓扑结构，环形拓扑结构是一种由多个网络节点构成一个封闭回路的网络拓扑结构。

具体地，在实施例二中，以太网通讯网络30包括2个环线，即：第一环线311和第二环线312，以太网交换机32包括多个第一以太网交换机321和多个第二以太网交换机322。

其中，多个第一以太网交换机321均设置在第一环线311中，多个第二以太网交换机322均设置在第二环线312中，一个现地级控制设备20分别与一个第一以太网交换机321和一个第二以太网交换机322连接。

上述结构中，第一环线311和第二环线312构成以太网通讯网络30的双环网结构，双环网结构的优点为采用全双工通信，可以避免CSMA/CD中的碰撞，能够方便地实现优先级机制。

示例性地，如图2所示，4个机组LCU中，每个机组LCU均与一个第一以太网交换机321和一个第二以太网交换机322连接。公用设备LCU、主变洞LCU、开关站LCU、上水库LCU、下水库LCU和中控楼LCU中的每一个均与一个第一以太网交换机321和一个第二以太网交换机322连接。

需要说明的是，第一环线311上设置有第一主干线交换机323，第二环线312上设置有第二主干线交换机324，第一主干线交换机323和第二主干线交换机324为工业级网管型三层交换机，具有6个百兆单模光口，24个千兆电口。第一机组LCU的以太网交换机32作为汇集机使用，采用工业级网管型二层交换机，具有8个100M单模光口，8个百兆电口。其余LCU中采用工业级网管型二层交换机，具有4个100M单模光口，8个百兆电口。第二机组LCU、第三机组LCU、第四机组LCU分别用光缆接入到第一机组LCU的汇集交换机，第一机组LCU与公用设备LCU、主变洞LCU、开关站LCU、上库LCU、下库LCU、中控楼LCU、主干网交换机手拉手形成双环网结构，均由光缆联接。

可选的，图3为本申请实施例二提供的电站网络控制系统的机组现地控制单元的拓扑结构示意图，如图3所示，以太网交换机32和现地级控制设备20之间采用交叉连接方式。

具体地，如图2和图3所示，现地级控制设备20包括：中央处理器201和显示屏202；其中，中央处理器201包括并列设置的第一处理器2011和第二处理器2012，第一以太网交换机321分别与第一处理器2011和第二处理器2012连接，第二以太网交换机322分别与第一处理器2011和第二处理器2012连接；每个现地级控制设备20的信息显示在显示屏202上。

采用将中央处理器201（CPU）设置成第一处理器2011（第一CPU）和第二处理器2012（第二CPU）的双处理器模式配合双环网的结构，解决了交换机和处理器交叉故障时通讯中断的问题，提高了网络拓扑的可靠性。

可选的，现地级控制设备20包括：主变洞现地控制单元22、上水库现地控制单元23以及下水库现地控制单元24，主变洞现地控制单元22的控制单元、上水库现地控制单元23的控制单元以及下水库现地控制单元24的控制单元均通过以太网总线31和以太网交换机32与电站级设备10连接。

可选的，现地级控制设备20包括：公用设备现地控制单元25、开关站现地控制单元26以及中控楼现地控制单元27，公用设备现地控制单元25的控制单元、开关站现地控制单元26的控制单元以及中控楼现地控制单元27的控制单元均通过以太网总线31和以太网交换机32与电站级设备10连接。

具体地，主变洞、上水库、下水库、公用设备室、开关站以及中控楼均为抽水蓄能水电站施工标准里需要进行建造施工的建筑，由于上述位置之间分散设置，因此需要再每个场地设置相应的现地控制系统来检测该区域内的电气设备的运行状态以及对电气设备进行控制。

因此，本实施例设置主变洞现地控制单元22（主变洞LCU）、上水库现地控制单元23（上水库LCU）、下水库现地控制单元24（下水库LCU）、公用设备现地控制单元25（公用设备LCU）、开关站现地控制单元26（开关站LCU）以及中控楼现地控制单元27（中控楼LCU）以控制对应位置的电气设备。

可选的，电站级设备10还包括通讯管理机40，通讯管理机40通过以太网总线31和以太网交换机32与电站级设备10相连接，用于采集并分析电站运行数据。

另一方面，本申请提供一种抽水蓄能电站，包括上述的电站网络控制系统。

本申请实施例提供的电站网络控制系统及抽水蓄能电站，通过电站级设备、多个现地级控制设备中的控制单元通过以太网通讯网络相连接，且以太网通讯网络采用双环形拓扑结构，提高了数据传输速率，满足大数据量传输需求。多台机组现地控制单元组成星型网络拓扑结构，解决了新机组LCU组网时需要重新拆除临时光缆和安装新光缆的问题，方便施工安装同时节约了光缆，提高了网络配置灵活性。采用将中央处理器201设置成第一处理器2011和第二处理器2012的双处理器模式配合双环网的结构，解决了交换机和处理器交叉故障时通讯中断的问题，提高了网络拓扑的可靠性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施方式对本申请已经进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施方式技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电站网络控制系统，其特征在于，包括：电站级设备（10）、多个现地级控制设备（20）和以太网通讯网络（30）；其中，

所述电站级设备（10）和所述现地级控制设备（20）通过所述以太网通讯网络（30）连接；

所述以太网通讯网络（30）包括以太网总线（31）和多个以太网交换机（32），多个所述以太网交换机（32）均连接于所述以太网总线（31），并形成环形拓扑结构；

所述现地级控制设备（20）包括多台机组现地控制单元（211），多台所述机组现地控制单元（211）与所述以太网通讯网络（30）采用星形拓扑结构连接，多个所述机组现地控制单元（211）中包括第一机组现地控制单元，所述第一机组现地控制单元的以太网交换机（32）作为汇集交换机分别与其余机组现地控制单元的以太网交换机（32）连接。

2.根据权利要求1所述的电站网络控制系统，其特征在于，所述以太网通讯网络（30）包括2个环线且每个所述环线由多个所述以太网交换机（32）通过所述以太网总线（31）构成；

其中，每个所述以太网交换机（32）与对应的所述现地级控制设备（20）连接，且每个所述以太网交换机（32）的接口均位于一个所述环线中。

3.根据权利要求2所述的电站网络控制系统，其特征在于，所述以太网通讯网络（30）包括第一环线（311）和第二环线（312），所述以太网交换机（32）包括多个第一以太网交换机（321）和多个第二以太网交换机（322）；

其中，多个所述第一以太网交换机（321）均设置在所述第一环线（311）中，多个所述第二以太网交换机（322）均设置在所述第二环线（312）中，一个所述现地级控制设备（20）分别与一个所述第一以太网交换机（321）和一个所述第二以太网交换机（322）连接。

4.根据权利要求3所述的电站网络控制系统，其特征在于，所述以太网交换机（32）和现地级控制设备（20）之间采用交叉连接方式。

5.根据权利要求4所述的电站网络控制系统，其特征在于，现地级控制设备（20）包括：中央处理器（201）和显示屏（202）；其中，

所述中央处理器（201）包括并列设置的第一处理器（2011）和第二处理器（2012），所述第一以太网交换机（321）分别与所述第一处理器（2011）和第二处理器（2012）连接，所述第二以太网交换机（322）分别与所述第一处理器（2011）和第二处理器（2012）连接。

6.根据权利要求1所述的电站网络控制系统，其特征在于，现地级控制设备（20）包括：主变洞现地控制单元（22），所述主变洞现地控制单元（22）通过所述以太网总线（31）和所述以太网交换机（32）与所述电站级设备（10）连接。

7.根据权利要求1所述的电站网络控制系统，其特征在于，现地级控制设备（20）包括：上水库现地控制单元（23）以及下水库现地控制单元（24），其中，

所述上水库现地控制单元（23）和所述下水库现地控制单元（24）均通过所述以太网总线（31）和所述以太网交换机（32）与所述电站级设备（10）连接。

8.根据权利要求1所述的电站网络控制系统，其特征在于，所述现地级控制设备（20）包括：公用设备现地控制单元（25）、开关站现地控制单元（26）以及中控楼现地控制单元（27），其中，

所述公用设备现地控制单元（25）、所述开关站现地控制单元（26）以及所述中控楼现地控制单元（27）均通过所述以太网总线（31）和所述以太网交换机（32）与所述电站级设备（10）连接。

9.根据权利要求1所述的电站网络控制系统，其特征在于，所述电站级设备（10）包括：

通讯管理机（40），所述通讯管理机（40）通过所述以太网总线（31）和所述以太网交换机（32）与所述电站级设备（10）连接，用于采集电站运行数据。

10.一种抽水蓄能电站，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的电站网络控制系统。