（电力系统及其自动化专业论文）水电站综合自动化系统的研究.pdf

华南理工大学_ _ 程硕士学位论文 据库接口平台，实现 了水电站综合 自动化系统应用层可适用 于不同类型 数据库环境 。在分析实时数据库的意义、特点和功能的基础上，重点论 述 了如 何 使 用 b + 树 索 引技 术建 立 实 时数 据 库 过程 。本 文 还研 究 了 如何将 生 数据 生 成 编程 熟 数据 的数 据处 理 技术 。 关 键 词 据 库 水 电站 综 合 自动 化 ; s c ad a;面 相 对 象 ; 网络 平 台 :实 时数 ab s t r a c t ab s t r a c t hy d r o p o we r s t a t i o n i n t e g r a t e d a u t o ma t i o n i s a n i mp o r t a n t t o o l t o e n s u r e h y d r o p o we r s t a t i o n g e n e r a t e a n d s u p p l y p o we r s a f e l y , p r i me l y , e c o n o mi c a l l y t h e a n d i n c r e a s e t h e l e v e l o f o p e r a t i o n a l g u i d a n c e . he n c e , t h i s t h e s i s d o e s s o me r e s e a r c h w o r k i n h y d r o p o we r h y d r o p o w e r s t a t i o n s t at i oni n t e g r a t e da u t o ma t i o n s y s t e m a n d d e v e l o p sa p owe r f u l i n t e g r a t e d a u t o ma t i o n s y s t e m s cut 2 0 0 8 s u c c e s s f u l l y b a s e d o n t h e a n a t o mi z a t i o n o f t h e s i g n i f i c a n c e , s t a t u s , b u i l d u p , f u n c t i o n a n d s t r u c t u r e o f h y d r o p o w e r s t a t i o n i n t e g r a t e d a u t o m a t i o n s y s t e m, a d i s t r i b u t e d o p e n s t r u c t u r e i s a d o p t e d a n d a n a d v a n c e d s t r u c t u r e o f cl i e n t / s e r v e r wh i c h i s b a s e d o n t h e p o we r f u l o b j e c t o r i e n t a n d v i s u a l p r o g r a m t o o l mi c r o s o f t vi s u a l c + + 6 . 0 o n t h e p l a t f o r m wi n d o w s 2 0 0 0 a n d s y b a s e i s c h o s e n t o d e s i g n s c a d a / e ms s y s t e m i n t h i s p r o j e c t . th i s s y s t e m h a s t h e c h a r a c t e r i s t i c o f c o mp l e t e f u n c t i o n , e a s y e x p a n s i o n a n d h i g h r e l i a b i l i t y , s o i t c a n r e a l i z e t h e f u n c t i o n o f d a t a a c q u i s i t i o n , s u p e r v i s o r y a n d c o n t r o l , e v e n t ma n a g e me n t a n d r e c o r d o f e v e n t d a t a , e t c . an d r e s e a r c h t h e d a t a f l o w o f t h e s y s t e m. t h e i d e a o f o b j e c t o r i e n t i s p e n e t r a t e d i n t h e wh o l e s y s t e m a r c h i t e c t u r e a n d f u n c t i o n r e a l i z a t i o n . ne t wo r k , a n i mp o r t a n t p a r t o f h y d r o p o we r s t a t i o n i n t e g r a t e d a u t o ma t i o n s y s t e m, i s d i s c u s s e d i n t h i s t h e s i s a t l a r g e . a n i d e a i s p r e s e n t e d o f h o w t o m a k e u s e o f t h e l a t e s t n e t wo r k t e c h n o l o g y b a s e d o n t h e n e w一 a g e d n e t wo r k o p e r a t i o n a l s y s t e m wi n d o ws 2 0 0 0 t o c o n s t i t u t e a r e a l - t i me n e t wo r k c o mmu n i c a t i o n p l a t f o r m o n t h e b a s i s o f n e t wo r k me s s a g e t r a n s mi t s y s t e m i n o r d e r t o r e a l i z e a r e a l - t i me e f f e c t i v e r e l i a b l e i n f o r ma t i o n t r a n s mi s s i o n b e t we e n d i f f e r e n t h o s t c o mp u t e r s o r d i f f e r e n t p r o c e s s . t h i s t h e s i s a l s o d i s c u s s e s h o w t o ma k e u p a s y s t e m c o n f i g u r a t i o n d a t a b a s e t o r e c o r d t h e c u r r e n t c o n f i g u r a t i o n s t a t u s o f s y s t e m s o t h a t t h e w h o l e s y s t e m c a n o p e r a t e n o r ma l l y . i n t h i s t h e s i s a d i s t r i b u t e d o p e r a t i o n a l e n v i r o n me n t a n d i t s ma n a g e me n t s y s t e m a r e r e s e a r c h e d a n d e s t a b l i s h e d , wh i c h i n c l u d e s t h e c h o i c e o f n e t wo r k c o mmu n i c a t i o n p r o t o c o l s a n d a l l o c a t i o n o f n e t wo r k n o d e , r e a l i z a t i o n o f n e t wo r k r e d u n d a n c y , mo n i t o r i n g a n d c o n t r o l l i n g o f o p e r a t i o n a l c o n f i g u r a t i o n , e s t a b l i s h me n t o f r e a l 一 t i m e t a s k p r o c e s s ma n a g e me n t s y s t e m a n d r e a l 一 t i me c o mmu n i c a t i o n o n l i n e s y s t e m, u n i f i c a t i o n s y s t e m o f d r a wi n g f i l e s , r e p e a t e r c o mmu n i c a t i o n s y s t e m, e t c . a r e a l 一 t i me ma i l b o x s u b 一 s y s t e m, a s y s t e m f o r mu t u a l c o mmu n i c a t i o n b e t w e e n d i f f e r e n t p r o c e s s , wh i c h c a n r e a l i z e r e a l 一 t i me 一 f i t - 华南理_ 大学工程硕十学位论文 c o mmu n i c a t i o n a n d d a t a e x c h a n g i n g , i s s t a t e d i n t h i s t h e s i s . an d h o w t o e s t a b l i s h a n d s e t a e v e n t a l a r m s y s t e m i s a l s o d i s c u s s e d h e r e . t h e d a t a a c q u i s i t i o n s y s t e m i s a n a l y z e d a n d r e a l i z e d i n t h i s t h e s i s . b a s e d o n t h e r e s e a r c h o f t h e ma i n f u n c t i o n o f d a t a a c q u i s i t i o n s u b - s y s t e m, a n i d e a o f h o w t o u s e f i e l d b u s t o c o n s t r u c t b a y n e t w o r k i s p r e s e n t e d , t h a t i s , h o w t o u s e can t o c o n f o r m a p e r f e c t d a t a c o mmu n i c a t i o n n e t wo r k . ast o t h e c om m u ni c a t i o n s t a n d a r d b a y n e t w o r k i s r e a l i z e d a c c o r d i n g t o i n t e r n a t i o n a l s t a n d a r d p r o t o c o l s , a 1 0 3 p r o t o c o l s t r i c t l y . m e a n w h i l e , a d e t a i l e d p r e f i x p r o c e s s i n g f l o w i s a n a l y z e d h e r e , a n d c o o r d i n a t i o n b e t w e e n r e a d / w r i t e t h r e a d , m a i n t h r e a d a n d o p e n t h r e a d i s p u t f o r w a r d a n d r e a l i z e d s o t h a t p r e f i x p r o c e s s i s a c c o mp l i s h e d . f i n a l l y , t h e s c a d a r e a l 一 t i m e d a t a b a s e , a s t h e k e r n e l o f h y d r o p o w e r s t a t i o n i n t e g r a t e d a u t o ma t i o n s y s t e m, i s r e s e a r c h e d i n t h i s t h e s i s . an d a d a t a b a s e mo d e l o f n o r m a l d a t a b a s e c o m b i n e d w i t h r e a l 一 t i m e d a t a b a s e i s p u t f o r w a r d h e r e . d l l t e c h n o l o g y i s u s e d t o e s t a b l i s h i n t e r f a c e o f d a t a b a s e p l a t f o r m t o r e a l i z e h y d r o p o w e r i n t e g r a t e d a u t o ma t i o n s y s t e m a p p l i c a t i o n l a y e r b e i n g u s e d u n d e r d i f f e r e n t d a t a b a s e . b a s e d o n t h e a n a l y s i s o f s i g n i f i c a n c e , c h a r a c t e r i s t i c a n d f u n c t i o n o f r e a l 一 t i me d a t a b a s e i s d i s c u s s e d h e r e , e s p e c i a l l y h o w t o e s t a b l i s h r e a l 一 t i me d a t a b a s e i s p r e s e n t e d , h o w t o u s e b + t r e e i n d e x t e c h n o l o g y t o e s t a b l i s h r e a l 一 t i m e d a t a b a s e i s f o c u s e d o n . an d h o w t o c h a n g e r a w d a t a i n t o c o o k e d d a t a i s s t a t e d h e r e . ke y w o r d s : h y d r o p o w e r ne t wo r k pl a t f o r m; r e a l t i me s t a t i o n i n t e g r a t e d a u t o ma t i o n ; s ca da; oo p ; da t a ba s e i v 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重 声 明:所 呈交 的论 文是本人在 导师的指导下 独立 进 行研究所 取得 的研 究成果 。除了文中特别加 以标注 引用 的内 容外 ，本论文 不包 含任 何其他个人 或集体 已经 发表或撰写 的成 果 作品 。对 本文的研 究做 出重要 贡献的个人和 集体 ，均 已在文 中 以明确 方式标 明。本 人 完全 意识到本声 明的法律后果 由本人 承担 。 作 ” ” “ : 赵 琴 么 日 期: ; , 0 厂 年/ 么 月 / 日 学位 论文版权使用授权书 本 学 位 论 文 作 者 完 全 了解 学 校 有 关 保 留 、 使 用 学 位 论 文 的 规 定 ，同意学校保 留并 向国家有 关部 门或机 构送交论文 的复印 件 和 电子版 ，允许论 文被 查阅和 借阅。本人授权 华南理工 大学 可 以将本 学 位 论 文的 全部 或 部分 内容编 入有 关 数据 库进 行 检 索 ，可 以采用影 印、缩 印或扫描 等复制手段保 存和汇编本 学位 论 文 。 保密 口，在年解密后适用本授权书 。 本 学 位 论 文 属 于 不 保 密 口 。 ( 请在 以上相应 方框 内打 “j ) 作 者 签 名 : 导 师 签 名 : 日期 : 日期 :之沙 a 年 k 年 么 月 /日 / 胡 /日 么 廖蔚1 渗不 第 一 章 绪论 第一章 绪论 水 电站综 合 自动化 系 统 的意 义 我 国有 丰 富 的 中小 水 电 资源 ，现 阶段 积极 开 发 中小 水 电 资源 是发 展 地 方 经济 的 一个 重 要途 径 。 由 于中 小 水 电站 大 多 地处 偏 僻 ，条 件艰 苦 ， 因此有 必要 采 用 计算 机 为 基础 的 自动化 监 控 ， 实现 无 人 值班 或 少人 值 守 以改 善运 行 人 员条 件 ， 降低 水 电站 运 营成 本 。 现 随着 电力 工 业 的快 速 发展 ，电力 系 统 的结 构 和运 行 方 式越 来 越 复 杂 多变 ，同 时对 电能 质量 、供 电可靠 性 和 经 济运 行 性 的 要求 也越 来 越 高 。 而 许 多水 电 站现 有 的 设 备陈 旧 ， 主要 依 靠 人工 抄 表 、 记录 ， 以人 工操 作 为主 。安 全 性 、可 靠 性 、经 济 性 已不 能 满 足现 代 电力 系统 高 可靠 性 的要 求 ，供 电质 量也 缺 乏科 学 的 保 证 。为 贯 彻落 实 水 利 部农 村 水 电现 代化 建 设工作会议精神 ，加快我省农村水 电现代化建设，突破小水 电传统技术 低 水 平 的模 式 ，推 动 水 电行 业 科 技创 新 ， 全 面 提 高技 术 水平 和 管 理水 平 ， 迫切需要建设水电站综合 自动化系统。本论文的设计方案针对水电站现 有 设 备 的条 件和 特 点 提 出来 的 ，实 现 以 下 目的 : 1提 高 发 电质 量 ，提 高 电压 合 格 率: 2 提 高 水 电站 的安 全 、 可靠 运 行 水平 : 3 提 高 设 备的 可利 用 率和 全 年 发 电总 量 ; 4 提 高 水 电站 的运 行 、管 理 水平 : 5缩小水 电站占地面积 ，降低造价，减少总投资，达到经济最优; 6 减 少维 护 工 作量 ，减 少工 作人 员 劳 动 ，实 现减 人 增 效 。 华南理_ l _ 人学工程硕士学位论文 2 水 电站 综 合 自动 化 的设 计 原 则 ( 1 ) 先进性 : 系统配置和 设备选 型， 应符合计算机发展迅速 的特点， 充 分 利用 计算 机 领域 的 先进 技 术 ， 采 用 分层 分 布 式全 开放 的系统 结 构 。 2 ) 实用性: 功能的配置、结构的选择、设备的造型、性能指标的确定 及现场布置， 均以满足生产过程 的实际需要为主要 目标 。 3 ) 可靠性: 系统应满足高可靠性的要求， 应采用高可靠性的工业控制 设备， 如工业控制微机和工业控制可编程控制器， 按对象设置控制和保护 设备， 并采用冗余技术和模块化技术， 使系统的 自身局部故障不影响系统 的正常运 行 。 ( 4 ) 经 济 性 : 注 重 系统 的 性 能价 格 比， 使 投 资得 到 满意 的 收益 。 ( 5 ) 可操作性 : 运行人员可进行常规 自动操作或微机 自动操作 : 系统维 护人员可 自行确定允许的操作权限。 ( 6 ) 可维护性 : 用户能 自行方便维护。系统采用模块式结构， 设备 自检 到达板、 块级， 当出现设备故障时， 维护检修人员只需更换相应模块即可。 在保证安全 可靠的前提下， 方案的确 定力求先进合理， 性能价格 比最优 。 其重点在于计算机 系统配置的可靠性 、控制的全面性和运行维护的方便 性 。 ( 7 ) 根据 “ 无 人 值班 、少人 值 守 ”模 式进 行 总 体 设计 ， 按 “ 微 机综 合 自 动化监控为主、现场直接监控为辅 ”进行系统设备配置。水 电站的日常 运行 完 全 由微 机 综 合 自动 化 系 统 实现 ， 直 接 控 制 层 一 般 设有 手动 操 作 部 件， 当管理层故障时， 可实现所属对象的现场手动控制。 ( 8 ) 系统 采 用分 层 分 布 式全 开 放 系统 结 构， 便 于 功 能和 硬件 的 扩 充 。 分 布式 数 据库 及 软 件模 块 化 、 结 构化 的 设 计， 使 系统 能 实 现功 能 增加 和 规模 扩充 的 要求 。 ( 9 ) 系 统 应能 适 应 水 电站 现 场环 境 的要 求 ， 实 时性 好 、抗 干 扰 能 力强 。 ( 1 0 ) 采 用微 机 保护 装 置， 操 作 灵 活 、运 行可 靠 、便 于 维护 。 ( 1 1 ) 人机界面友善， 全中文界面， 操作和维护方便， 符合水 电站运行人 员操 作 习惯 。 ( 1 2 ) 系统可 以手动优先、 下层优先或其他用户指定的方式进行硬件设 置， 使运行操作人员能够方便执行n i r _ 1 根 据 以上 设 计 原则 ，决定 采用 开 放 、分 层 分布 式 进行 设计 ，由 主站层 和 n j 隔层 两 层构 成 。主站 层 主 要 由监 控 主站 和 远动 主 站组 成 ; 间 隔层 采 用组 屏 设 计 ，包括 发 电机 保护 监 控综 合 装 置 、变压 器 保护 监 控 综合 装 置 、 第一章 绪 论 母线保护监控综合装置、水机保护监控综合装置及励磁系统。微机保护 监控 综 合 装 置对 各 水 轮机 组 ， 母线 、变 压 器 及断 路 器等 设 备进 行 自动 监 视 、保 护 和 控制 ，后 台监 控 主 站和 远 动 主 站 设在 集 控室 ，负 责与 保 护监 控子 系 统 通 讯 ，收 集 全站 信 息 并进 行 处 理 ，采 用 人机 界面 ，易 于 值班 人 员监 视 和控 制 ， 易 于操 作 ，易 于 维护 。 3 水 电站综 合 自动 化的 发展 趋 势 随 着 时代 的 发展 ，计 算机 技 术 和通 信 技 术 的发 展 ，水 电站 综合 自动 化 的 发展 出现如 下 趋 势 。 i 主 站 功 能 一体 化 传 统概 念的 水 电站 综 合 自动 化 是 面 向水 电站 的 。各种 功 能 都是 为 水 电 站值班人员提供方便。以后的发展则是 以 s c a d a系统为基础，走出集控 室，面 向整个电力网络 。称之为一体化系统 ，要点是:将 s c a d a采集的 实 时数 据 为 各部 门 共享 ，二 是 各业 务 部 门共 享 数 据处 理 后 的结 果 反馈 到 实 时 系 统 中 2 1 3 ; 二 。 2网 络 化 一是水电站综合 自动化系统内部 由多台主机组成， 通过构建一个分布 式 开 放 的统 一 的 网络 运 行 环境 ， 由多 台主 机 实现 了强 大 的水 电 站综 合 系 统。二是水 电站内的后台监控 s c a d a系统与现场控制单元 l c u的连接， 三是调度 中心与水 电站间的远程通信 。即调度 自动化与水 电站综合 自动 化的接日问题5 。 3开放 化 和标 准化 开放 式 s c a d a系统 是 s c a d a发展 的方 向 ， 为此 i e e e专 门成 立 了控 制 中心工作组 ( p c c w g ) ，讨论和制定水电站综合自动化 的标准。 开放化主要是软件的开放化， 不 同厂商的系统要做到开放必须在 软件 上遵循下列标准:( 1 )操作系统接 口标准;( 2 )图形界面标准 ( 3 )数据 库 访 问标准 ( 4 )网络通 信 标 准 ( 5 )语言 标 准 ( 6 )文件 标 准 。一个 s c a d a 系 统 符 合这 些 标 准 ，则 在 系统 任 意 部件 或 子 系统 更换 时 ，就 不 会 引起 整 个系统 的变动，而整个系统更换时 ，应用软件也不受影响 6 日 。 4高可 靠 性和 高 冗余 为 了提 高可 靠 性 ，不 仅 实现 了硬 件 的冗 余 ， 而且 也 实现 了软件 冗 余 ， 不 同主 机 上 的所 有 进程 在 通 用 软总 线 下 工 作 。一 旦 软件 或 硬件 部 件 发生 故障 ，自动 快速 的实 现 切换 。通 过 软 硬件 的冗 余 ，实现 了高度 的可 靠性 。 第一章 绪 论 母线保护监控综合装置、水机保护监控综合装置及励磁系统。微机保护 监控 综 合 装 置对 各 水 轮机 组 ， 母线 、变 压 器 及断 路 器等 设 备进 行 自动 监 视 、保 护 和 控制 ，后 台监 控 主 站和 远 动 主 站 设在 集 控室 ，负 责与 保 护监 控子 系 统 通 讯 ，收 集 全站 信 息 并进 行 处 理 ，采 用 人机 界面 ，易 于 值班 人 员监 视 和控 制 ， 易 于操 作 ，易 于 维护 。 3 水 电站综 合 自动 化的 发展 趋 势 随 着 时代 的 发展 ，计 算机 技 术 和通 信 技 术 的发 展 ，水 电站 综合 自动 化 的 发展 出现如 下 趋 势 。 i 主 站 功 能 一体 化 传 统概 念的 水 电站 综 合 自动 化 是 面 向水 电站 的 。各种 功 能 都是 为 水 电 站值班人员提供方便。以后的发展则是 以 s c a d a系统为基础，走出集控 室，面 向整个电力网络 。称之为一体化系统 ，要点是:将 s c a d a采集的 实 时数 据 为 各部 门 共享 ，二 是 各业 务 部 门共 享 数 据处 理 后 的结 果 反馈 到 实 时 系 统 中 2 1 3 ; 二 。 2网 络 化 一是水电站综合 自动化系统内部 由多台主机组成， 通过构建一个分布 式 开 放 的统 一 的 网络 运 行 环境 ， 由多 台主 机 实现 了强 大 的水 电 站综 合 系 统。二是水 电站内的后台监控 s c a d a系统与现场控制单元 l c u的连接， 三是调度 中心与水 电站间的远程通信 。即调度 自动化与水 电站综合 自动 化的接日问题5 。 3开放 化 和标 准化 开放 式 s c a d a系统 是 s c a d a发展 的方 向 ， 为此 i e e e专 门成 立 了控 制 中心工作组 ( p c c w g ) ，讨论和制定水电站综合自动化 的标准。 开放化主要是软件的开放化， 不 同厂商的系统要做到开放必须在 软件 上遵循下列标准:( 1 )操作系统接 口标准;( 2 )图形界面标准 ( 3 )数据 库 访 问标准 ( 4 )网络通 信 标 准 ( 5 )语言 标 准 ( 6 )文件 标 准 。一个 s c a d a 系 统 符 合这 些 标 准 ，则 在 系统 任 意 部件 或 子 系统 更换 时 ，就 不 会 引起 整 个系统 的变动，而整个系统更换时 ，应用软件也不受影响 6 日 。 4高可 靠 性和 高 冗余 为 了提 高可 靠 性 ，不 仅 实现 了硬 件 的冗 余 ， 而且 也 实现 了软件 冗 余 ， 不 同主 机 上 的所 有 进程 在 通 用 软总 线 下 工 作 。一 旦 软件 或 硬件 部 件 发生 故障 ，自动 快速 的实 现 切换 。通 过 软 硬件 的冗 余 ，实现 了高度 的可 靠性 。 华南理 不人学上程硕十学位论文 4 本 论 文 的主要 工 作 本 论文 的 研 究来 源 于 韶关 水 电站 综 合 自动化 系 统项 目， 针 对 水 电站 综 合 自动 化 问题 做 了 以下 工作 。 1论 述 了水 电站 综 合 自动 化 的 意义 ， 设 计原 则和 发 展趋 势 。 2 分析了水电站综合 自动系统结构 、组成、特 点和功能 。以建立开放 性 、“ 一 体化 系统 ” 的设 计 模式 、功 能 分布 的 多服 务 器 总体 框架 为 目标 ， 采 用面 向对 象 的 开 放 分布 式 结 构 ，在s y b a s e 商 用 关 系型 数 据库 平 台上 ， 利用面 向对象的可视化编程工具一一mi c r o s o f t v i s u a l c + + 6 . 0 软件开发 环 境选 择 先进 的 客 户 机 /服 务 器 结 成 功 地 开 发 出 一 套 水 电站 综 合 系 统 s c u t 2 0 0 8 。重点论述 了里面主要用 到的几个关键技术一一 面 向对象技 术 、 内存共 享 技术 、文 件 映射 、多线 程 和d l l 技 术 。 3着重论述如何建立水 电站综合 自动化系统的网络平台， 包括实时网 络报 文 收 发系 统 和 系 统 配 置 数据 库 ，建 立 分 布 式 运行 环 境 及 管 理 系 统 ， 进程 之 间通 信 的 实 时 邮箱 子 系统 和事 项 告 警处 理 系统 。 4着 重 研究 了水 电站综 合 自动 化 系统 的前 置进 程 的功 能 ，以及如 何 通 过多线程技术实现 了适应 多种现场总线 ( 包括 c a n 总线和以太网)和适 应于多种规约解释的数据采集系统 ( 前置系统 ) 。 研究如何使用 c a n 总线 和 以国标 1 0 3规约为基础实现了前置功能的完善间隔层网络。实现了 s c a d a系统的四遥功能 ( 遥信、遥测、遥控和遥调 ) 。 5着 重 论 述 了如 何 实现 基 于 c l i e n t / s e r v e r 体 系 开放 的 数据 库 平 台 。研 究了历史数据库和实时数据库的设计原理及其实现 。研究如何建立一个 通用数据库接口平台，满足在不同商业数据库下实现完整数据库功能。 研 究如 何 建 立分 布 的 ，具 有 冗 余 的， 实 时性 强 ， 多种 通 用总 线 结构 、安 全 可靠 的实 时数 据 库 。最 后 研 究 了如 何将 生 数 据 变成 熟 数据 的 数据 处 理 进 程 。 第二章 s c u r 2 0 0 8水电站综合自动化系统 第二章 s c u t 2 0 0 8水电站综合自动化系统 2 . 1水 电站 综 合 自动 化 的结 构 水 电站 综 合 自动 化 是将 水 电站 二 次设 备 ( 包 括 测量 仪 表 、信号 系 统 、 继 电保护 、自动装置和远动装置等)经过功能的组合和重新设计 ，利用 先进的计算机技术 、现代 电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对 全水电站主要设备和输、配 电线路的 自动监视 、测量， 自动控制和微机 保 护 以及 与 调度 通信 等 功 能 。 水 电 站 综 合 自动 化 的 基 础 是 数 据 采 集 与 监 视 控 制 系 统s c a d a ( s u p e r v i s o r y c o n t r o l a n d d a t a a c q u i s i t i o n ) . s c a d a对计算机的要 求 是可 靠 性 、速 度 、 容量 和 可扩充 性 ，s c a d a 的 硬件 体 系 结构 即 指 所用 计 算机 的 体 系结 构 ，它 是 沿着 集 中 式 一分 布式 一开放 式 的 道路 发 展 。 ( 1 )集 中式计算机体系结构 集 中式 硬 件 体 系结 构 的特 点 是 所 有处 理 任 务 由 2 台 ( 或 多 台) 计算 机 纵 向分 担 ，实 施 方案 分 为双 主 机配 置 、前 置机 配 置 、多 机配 置 。 ( 2 )分布式计算机体系结构 人 机 界 面 服 务 通 信 远 动 服 务 局 域 网 数 据 服 务器应 用服 务 器 图 2 . 1分 布 式系 统 配置 图 f i g 2 . 1 d i s t r i b u t e d s y s t e m s t r u c t u r e 采 用 前 置机 或 多机 配 置 将 不 同 的任 务分 配 给 不 同 的处 理 机 去执 行 ， 导致分布式计算机系统的出现。分布式结构采用通信系统将多处理机连 接 在 一起 ，各处 理 机 分担 s c ada 不 同的 功能 ，并共 享 输 入输 出 处理 器 及外部设备 。分布式结构的操作系统是针对整个计算机系统设计的。由 此可见 ，分布式结构的特点主要表现在硬件和任务的分布 上，管理软件 仍然具有集中的特点。分布式系统配置如图 2 . 1 所示 。它由四个子系统 组 成 ， 中 间通 过 符合 工 业 标 准 的通 信 网 络 相联 ( 一 般 是局 域 网) 。通 信 远 第二章 s c u r 2 0 0 8水电站综合自动化系统 第二章 s c u t 2 0 0 8水电站综合自动化系统 2 . 1水 电站 综 合 自动 化 的结 构 水 电站 综 合 自动 化 是将 水 电站 二 次设 备 ( 包 括 测量 仪 表 、信号 系 统 、 继 电保护 、自动装置和远动装置等)经过功能的组合和重新设计 ，利用 先进的计算机技术 、现代 电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对 全水电站主要设备和输、配 电线路的 自动监视 、测量， 自动控制和微机 保 护 以及 与 调度 通信 等 功 能 。 水 电 站 综 合 自动 化 的 基 础 是 数 据 采 集 与 监 视 控 制 系 统s c a d a ( s u p e r v i s o r y c o n t r o l a n d d a t a a c q u i s i t i o n ) . s c a d a对计算机的要 求 是可 靠 性 、速 度 、 容量 和 可扩充 性 ，s c a d a 的 硬件 体 系 结构 即 指 所用 计 算机 的 体 系结 构 ，它 是 沿着 集 中 式 一分 布式 一开放 式 的 道路 发 展 。 ( 1 )集 中式计算机体系结构 集 中式 硬 件 体 系结 构 的特 点 是 所 有处 理 任 务 由 2 台 ( 或 多 台) 计算 机 纵 向分 担 ，实 施 方案 分 为双 主 机配 置 、前 置机 配 置 、多 机配 置 。 ( 2 )分布式计算机体系结构 人 机 界 面 服 务 通 信 远 动 服 务 局 域 网 数 据 服 务器应 用服 务 器 图 2 . 1分 布 式系 统 配置 图 f i g 2 . 1 d i s t r i b u t e d s y s t e m s t r u c t u r e 采 用 前 置机 或 多机 配 置 将 不 同 的任 务分 配 给 不 同 的处 理 机 去执 行 ， 导致分布式计算机系统的出现。分布式结构采用通信系统将多处理机连 接 在 一起 ，各处 理 机 分担 s c ada 不 同的 功能 ，并共 享 输 入输 出 处理 器 及外部设备 。分布式结构的操作系统是针对整个计算机系统设计的。由 此可见 ，分布式结构的特点主要表现在硬件和任务的分布 上，管理软件 仍然具有集中的特点。分布式系统配置如图 2 . 1 所示 。它由四个子系统 组 成 ， 中 间通 过 符合 工 业 标 准 的通 信 网 络 相联 ( 一 般 是局 域 网) 。通 信 远 华南理_ 人学_ f 程硕士学位论文 动服务器提供外部数据源 的接 口， 数据服务器提供数据的安全有效管理， 人机 接 口服 务器 提 供 用户 对 控 制 中心 操 作 的有 效 界 面 ，应用 服 务器 为实 时和研究方式应用 软件提供数据。近年分布式系统配置发展很快。 ( 3 )开放式计算机体系结构 开 放 式 计 算 机 体 系 结 构 是 在 分 布 式 计 算 机 结 构 的基 础 上 发 展 起 来 的， 其差别在于逐步实现软件上的独立， 是 s c a d a技术当前发展的方向。 s c u t 2 0 0 8系统属于开放式体系结构。 水 电站 分 为三 个层 : ( 1 )过程层 ( p r o c e s s l e v e l )功能 过 程 层 是一 次 设备 与 二 次 设备 的 结合 面 。过 程层 的 功 能可 为三 类 : 水 电站运 行 的实 时参 数 测量 。 水 电站运行设备的状态检测 。 操作控制 的执行与驱动 ( 2 )间隔/ 单元层 ( b a y l e v e l )功能 间隔层 设备是水电站 自动化系统的核心部件，主要包括继电保护装 置 、测量 装 置 与 控制 装 置 等 ，i e c对 间 隔的 定 义 为 :“一个水 电站 由具 有 一 些 相 同功 能 的紧 密连 接 的子 部 分组 成 。 间隔 层 代表 一 个在 变 电层 之 下 的 另 外一 个 控制 层 ” 。 水 电站 自动 化 系 统 面 向对 象 设 计就 是 应 面 向 间隔 设 计 ， 而 不是 面 向 电力 系统 的 一 次元 件设 计 。 ( 3 )水电站层 水 电站 层 的 主要 任 务是 : 按规 定 的规 约 将有 关 的 数据 信 息送 向调度 或 控 制中 心 。 接受调度或控制中心有关命令并转发主间隔层，使过程层执行。 与 操 作 员 有 关 的 人 机 接 口 功 能 9 i o i r i 2 . 2 水 电站 综合 自动 化 系统 的组 成 水 电站综合 自动化系统分 为以下 4个子系统 : 信息采集及控制命令子 系统;信息传输子系统;信息管理子系统 ;人机联系子系统 。而信息采 集子系统和 信息传输子系统是保证各项功能实现的基础， 也就是基础 自 动化部分 。 s c u t 2 0 0 8 水电站综合 自动化系统在系统 设计上严格按照分层开放 的思 想 进 行设 计 ， 系统 软 件 分支 撑 平 台和 应 用 软件 部 分 ，方 幢平 合部分 华南理上人学【：稃硕士学位论文 动服务器提供外部数据源的接口，数据服务器提供数据的安全有效管理， 人机接口服务器提供用户对控制中心操作的有效界面，应用服务器为实 时和研究方式应用软件提供数据。近年分布式系统配置发展很快。 ( 3 ) 开放式计算机体系结构 开放式计算机体系结构是在分布式计算机结构的基础上发展起来 的，其差别在于逐步实现软件上的独立，是s c a d a 技术当前发展的方向。 s c u t 2 0 0 8 系统属于开放式体系结构。 水电站分为三个层： ( 1 ) 过程层( p r o c e ssl e v e l ) 功能 过程层是一次设备与二次设备的结合面。过程层的功能可为三类： 水电站运行的实时参数测量。 水电站运行设备的状态检测。 操作控制的执行与驱动 f 2 ) 间隔单元层( b a yl e v e i ) 功能 间隔层设备是水电站自动化系统的核心部件，主要包括继电保护装 置、测量装置与控制装置等，i e c 对间隔的定义为：”一个水电站出具有 一些相同功能的紧密连接的子部分组成。间隔层代表一个在变电层之下 的另外一个控制层”。 水电站自动化系统面向对象设计就是应面向间隔设计，而不是面向 电力系统的一次元件设计。 ( 3 ) 水电站层 水电站层的主要任务是： 按规定的规约将有关的数据信息送向调度或控制中心。 接受调度或控制中心有关命令并转发主间隔层，使过程层执行。 与操作员有关的人机接口功能”h ”。 2 2 水电站综合自动化系统的组成 水电站综合自动化系统分为以下4 个子系统：信息采集及控制命令子 系统；信息传输子系统；信息管理子系统；人机联系子系统。而信息采 集子系统和信息传输子系统是保证各项功能实现的基础，也就是基础自 动化部分“。 s c u t 2 0 0 8 水电站综合自动化系统在系统设讨上严格按照分层开放 的思想进行设计，系统软件分支撑平台和应用软件部分，支撑平台部分 6 第1 二章s c u t 2 0 0 8 水电站综合自动化系统 包括网络管理、数据库管理、图形管理三部分，应用软件包括s c a d a 、 数据采集、报表、监控界面等。 s c u t 2 0 0 8 水电站综合自动化系统的软件功能是严格按照模块进行 划分的，每个功能都单独是一个程序模块，各程序模块可以在同一个节 点上运行，也可以根据需要分布在不同的节点上运行，所有程序集中在 一台主机上运行时要把主机的性能配置高以保证各程序的运行速度。 s c u t 2 0 0 8 的硬件组成一般分别有以下几部分组成： 1 ) 前置机 运行数据采集程序的主机叫做前置机，该主机上安装了数据采集装置 包括c a n 通信卡，负责把由r t u 和l c u 送来信号，把间隔层通道信息接收， 并进行必要的处理，前置机一般冗余配置两台。 2 ) s c a d a 服务器 运行s c a d a 数据处理程序