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水电厂计算机监控系统的几种结构模式简述

摘 要本文对水电厂计算机监控系统的几种结构模式进行了分别介绍，根据我国国情和应用状态提出了一些建议和看法，希望有助于提高我国水电厂的自动化管理技术。

【关键词】水电厂 计算机监控 结构模式

随着我国水电厂自动化技术的发展，计算机监控技术的提高，我国大多数水电厂都已经或正在实施“无人值班”的自动化监控管理。计算机监控技术的应用，有效提高了水电厂的生产效率和安全运行，强化了水电厂的自动化管理水平，提升了水电企业的管理效益，为电力系统的安全运行提供了有力的保障。水电厂的自动化技术离不开计算机监控系统的更新和改造，选择合适的系统结构模式与系统的性能和任务完成量有很大的关系。本文就几种结构模式的控制系统进行分别介绍和说明，以期合理选择监控系统的结构模式为水电厂的生产运行服务。

1 水电厂计算机监控系统的分类方式

水电厂计算机监控系统有不同的分类方式。依据计算机在监控系统中的作用大小可分为：计算机为辅的监控系统、计算机与常规设置双重控制的监控系统、计算机为主的监控系统。按照系统的控制方式可分为直接控制和分级控制两种。按照计算机的配置数量比又可分为单机系统、双机系统和多机系统。根据计算机系统的结构模式可以分为集中式、分散式、分布处理式、和全开放、全分布式计算机监控系统。

2 水电厂计算机监控系统的常用结构模式

2.1 集中式监控系统

集中式监控系统一般只需设置一台计算机就可以对全厂进行控制，是基于现场总线连接的实时通讯网络。由于这种方式的所有监控功能都在一台机器上执行，因而，一旦出现问题，整个监测、控制系统会全面瘫痪，可靠性较低。另外，所有信息都在一台机子上演示，其监控功能也受到局部限制。因此，常常设置另一台备用主控机，提高其可靠性。水电厂生产过程中的各运行参数和状态数据可以由主控机经I/O过程通道采集而成，同样，控制调节任务由主控机经I/O输出通道作用到各发电机组和相应设备，主控计算机集中实现系统的全部功能。这种系统结构比较简单、造价低、投资少，适用于容量较小，对监控要求不高的小型水电厂自动化控制系统。

2.2 功能分散式监控系统

这种监控系统中不再使用一台计算机完成各项功能，而是由多台计算机分别完成。每台计算机只负责完成部分任务，即单项任务。如数据采集、调整控制、事件记录以及通信功能等。由于这是一种形式上的横向功能的分散，当一台计算机出现故障时，只能够影响某一项的功能，其它作用不受影响，在某种程度上提高了系统的可靠性，功能分散式监控系统中的计算机负载相对减少，可以由微机来承担。其实，这种监控系统并没有解决集中式监控出现的所有问题，一个功能的计算机装置产生故障，全厂的这部分功能都会受影响，依然没有解决所有信息集中到一起引起的系统问题，可靠性依然不高。目前使用较少。

2.3 分层分布式监控系统

应该说，分布处理系统是分散式系统的升级，它克服了功能分散式系统的弱点，以控制对象的分散性为特征，其指导思想是以数据的分层控制方式为基础，将控制系统按照控制性质、组织结构的不同分成不同的管理层，各层之间完成分配给自己的监控功能，相互间有一定的制约和协调功能。水电厂的控制对象包括水轮发电机组、开关站、闸门、公用设施等，可以依据控制对象的不同设置单独的控制单元，电厂控制层的计算机组负责全厂的功能性工作。其控制层自身由多台计算机组成，也是一个功能分散的控制系统，当其中一个控制单元出现故障时，只对该单元的设备造成影响，不会妨碍到整个系统的运行，分层分布式监控系统由于具有这些特点，近年来在新建的水电厂中应用较多。

分层分布式监控系统，依据实际应用也分为几种网络结构模式：

2.3.1 一体化工控机分层结构

通过上以太网方式，一体化工控机又分为分层、分布式、全开放式结构，将可编程逻辑控制器、采样装置、温度巡检、励磁等应用设备依靠一体化工作机和上位机系统建立通信，工控机作为系统的核心，具有接口丰富的特性，可以在工控机上接通其他设备完成相应的操作功能，实现组网特性。这种结构即使在上位机出现故障，其它现地工控机仍然可以独立运行。其运行单元是由工控机、可编程逻辑控制器等专用设备构成，能够实现独立运作、监控，具有功能丰富、人机界面优化、可靠性强的特点，其投资成本很高。

2.3.2 工控机和PLC同时连接以太网结构

该结构中，测温、采样、保护等装置，以及励磁、调速器都通过工控机上的多重接口相连接，利用工控机的外扩串口卡进一步完成现地显示操作功能和现地设备通讯，利用可编程逻辑控制器的I/O接口与设备信号连接实现其现地设备的监控作用，与上位机系统进行通信。系统具有极强的可靠性，响应速度也得到提高，由于其应用成本比较高，常用于对监控要求