本文簡述了內(nèi)水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)變化發(fā)展歷史和變化過程，對計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制單元的結(jié)構(gòu)發(fā)展方向進(jìn)行了探討。重點(diǎn)探討了近幾年開始應(yīng)用PLC直接上網(wǎng)LCU結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)，主要討論了在該種模式下智能設(shè)備接入的方式、速率、可靠性、編程的復(fù)雜性、可接入設(shè)備的數(shù)量等方面的特點(diǎn)。本文通過比較分析的方法對這些問題作了比較詳細(xì)的探討，并得到下面結(jié)論：（1）PLC直接上網(wǎng)的LCU結(jié)構(gòu)優(yōu)于經(jīng)過工控機(jī)上網(wǎng)LCU結(jié)構(gòu)；（2）智能設(shè)備以直接接入PLC現(xiàn)地總線方式*好；（3）智能設(shè)備經(jīng)串口轉(zhuǎn)換接入PLC或經(jīng)串口直接上網(wǎng)方式，具有普遍應(yīng)用意義；（4）智能設(shè)備直接上網(wǎng)是很有前途的方式。本文也討論了在PLC直接上網(wǎng)模式下，如何實(shí)現(xiàn)CPU、輸入、輸出、電源和機(jī)箱聯(lián)接電纜等冗余策略，為大型、特大型水電廠實(shí)現(xiàn)無人值班的目標(biāo)，提供了可借鑒的方法。KRC4 00-168-334

關(guān)鍵詞：水電廠  無人值班  計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)   現(xiàn)地控制單元   結(jié)構(gòu)   

Research on  Structure Development of  Local Control Uints of Computerized Supervision and Control System

Liu  Xiaobo

（Department of Automation，IWHR   100038 ）

Abstract：This paper reviews the development history and process of local control units of Computerized Supervision and control system，researches the development direction of LCU structure ,focuses its attention on the structure of  LCU structure  of PLC linking to local area net directly and its characteristics． It compares different methods of intellective devices linking to LCU in their modes, speed, stability, program complexity and the number of linking intellective devices. After discussion, the author gets results: (1) the structure of PLC linking to LAN is better than the structure of IPC linking to LAN. (2) the  mode of intellective devices joints LCU through PLC field bus is better. (3) intellective  devices joints LCU through PLC serial ports or intellective devices joints to LAN through PLC serial ports may apply in every PLC. (4) the mode of intellective devices joints to LAN directly  will be promising in the future .It discusses the redundancy strategy on how to realize  input，output，power，CPU in the mode new structure．This helps huge and cadreman hydropower plants to realize the target of no-man on duty.

Keywords: Hydropower plant, No-man on duty, Computerized Supervision and control system, Local control units, Structure.

    自從二十世紀(jì)八十年代中期，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在水電廠開始應(yīng)用以來，它在水電廠應(yīng)用越來越廣泛。新建電廠大多數(shù)都采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與新機(jī)組同步投運(yùn)，絕大多數(shù)沒有采用監(jiān)控系統(tǒng)的老水電廠已經(jīng)或正在進(jìn)行以計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為中心的綜合自動(dòng)化改造。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是水電廠創(chuàng)內(nèi)一流水電廠基礎(chǔ)，更是創(chuàng)際一流水電廠，實(shí)現(xiàn)“無人值班，關(guān)門運(yùn)行"的前提條件。

    隨著計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在內(nèi)水電廠應(yīng)用不斷擴(kuò)大，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也在不斷地變化發(fā)展。近一二十年，計(jì)算機(jī)按照摩爾定律迅速發(fā)展，對監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展影響很大。論文作者從事計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)地控制單元（以下簡稱LCU）研制工作，愿意將近來LCU結(jié)構(gòu)變化趨勢與大家共同分析探討，希望同行專家能多提寶貴意見。

1．計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)發(fā)展情況

    在二十世紀(jì)八十年代初期，水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)處在探索階段。其典型的結(jié)構(gòu)是集中式結(jié)構(gòu)。這主要受當(dāng)時(shí)硬件資源的限制。當(dāng)時(shí)可供選擇的計(jì)算機(jī)設(shè)備種類少且價(jià)格高，限制了其它結(jié)構(gòu)方式的發(fā)展。其主要缺點(diǎn)是靈活性差、可靠性差、實(shí)時(shí)性差。

    到二十世紀(jì)九十年代中期，逐漸形成現(xiàn)在計(jì)算機(jī)監(jiān)控普遍采用的模式：分層、分布、開放。目前，公司的產(chǎn)品已達(dá)到全分層、全分布、全開放、面向?qū)ο蟆Ｋ^分層是指計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)按功能分成現(xiàn)地控制層、廠站控制層、梯調(diào)（或集中）控制層（根據(jù)實(shí)際需要設(shè)立該控制層）?，F(xiàn)地控制層的功能是現(xiàn)地?cái)?shù)據(jù)的采集并上送給廠站控制層及梯調(diào)控制層（以下將廠站控制層、梯調(diào)或集中控制層簡稱為上位系統(tǒng)），根據(jù)指令或自啟動(dòng)執(zhí)行順控流程。監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性主要由現(xiàn)地控制層來保證，因此它要具有非常好的實(shí)時(shí)性和很高的可靠性。廠站控制層根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行工況，由運(yùn)行人員對現(xiàn)場設(shè)備發(fā)出控制命令（設(shè)備不成組），或根據(jù)負(fù)荷曲線或根據(jù)電網(wǎng)頻率變化自動(dòng)進(jìn)行控制（設(shè)備成組情況）。梯調(diào)（或集中）控制層是廠站層的延伸，在流域梯級電站或電站群的情況下設(shè)立，負(fù)責(zé)所管轄電站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和統(tǒng)一調(diào)度。上位系統(tǒng)要求具有良好的人機(jī)聯(lián)系手段，完善的功能，較高的運(yùn)算速度，長期穩(wěn)定運(yùn)行的性能，較強(qiáng)的與其它系統(tǒng)聯(lián)接或通訊能力。分布是指將現(xiàn)地控制層依據(jù)現(xiàn)場設(shè)備分成一個(gè)一個(gè)單元，每個(gè)單元建立相對獨(dú)立LCU。在水電廠監(jiān)控系統(tǒng)中，一般每臺(tái)機(jī)組設(shè)一個(gè)LCU，開關(guān)站、公用設(shè)備、廠用電設(shè)備、大壩等依據(jù)控制設(shè)備的多少、設(shè)備的布置及資金情況設(shè)一個(gè)LCU或若干個(gè)LCU。分布使監(jiān)控系統(tǒng)功能得到分散，各層有各層的功能，根據(jù)各層功能要求設(shè)置各層設(shè)備，使不同層計(jì)算機(jī)設(shè)備的性能得到充分發(fā)揮。分布使現(xiàn)地設(shè)備的控制彼此獨(dú)立，有利于設(shè)備獨(dú)立運(yùn)行、方便維護(hù)檢修。分層、分布使計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能分配合理，可靠性提高，設(shè)備維護(hù)檢修非常方便。開放（性）主要指監(jiān)控系統(tǒng)的軟件適應(yīng)硬件的程度，以及監(jiān)控系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)可擴(kuò)展性。實(shí)踐證明，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的分層、分布、開放的模式是正確的，是經(jīng)得起時(shí)間考驗(yàn)的。