水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)分布式IO設(shè)計(jì)與應(yīng)用

陳 鵬，孫 銳

(1.中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072; 2.雅礱江流域水電開(kāi)發(fā)有限公司, 四川 成都 610000)

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水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)分布式IO設(shè)計(jì)與應(yīng)用

陳 鵬1，孫 銳2

(1.中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072; 2.雅礱江流域水電開(kāi)發(fā)有限公司, 四川 成都 610000)

水電站中大量的現(xiàn)地設(shè)備信號(hào)需要接入計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)LCU的PLC中，目前主要的方式是采用二次電纜直接將分散的各類(lèi)信號(hào)接入PLC中，本文根據(jù)水電站特點(diǎn)，提出了使用分布式IO的方式，將現(xiàn)地設(shè)備信號(hào)就近接入PLC。

水電站；計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；PLC；分布式IO

1 現(xiàn)地設(shè)備信號(hào)接入的常規(guī)方式

目前國(guó)內(nèi)各種類(lèi)型的水電站，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)一般都設(shè)置了LCU，現(xiàn)地設(shè)備信號(hào)通過(guò)二次電纜直接接入對(duì)應(yīng)的LCU的PLC中；部分大中型水電站，分散設(shè)置了個(gè)別集中的分布式IO柜，布置在部分現(xiàn)地設(shè)備信號(hào)集中的附近，就近的現(xiàn)地設(shè)備信號(hào)通過(guò)二次電纜先接入分布式IO柜，分布式IO柜再以通訊方式與對(duì)應(yīng)的LCU連接，從而實(shí)現(xiàn)采集現(xiàn)地信號(hào)的功能。

2 對(duì)分布式IO接入方式的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)

盡管PLC分布式IO的接入方式已經(jīng)出現(xiàn)多年，并且早已在火電、化工等行業(yè)廣泛應(yīng)用。國(guó)內(nèi)水電站中也有應(yīng)用，但沒(méi)有廣泛和全廠采用，主要有以下幾個(gè)方面的原因：

(1)水電站各種設(shè)備的廠家分散，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)獨(dú)立采購(gòu)，不利于計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的PLC品牌和型號(hào)的統(tǒng)一。

(2)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和分布式IO分屬不同的供貨商，調(diào)試和維護(hù)存在界面分歧。

(3)傳統(tǒng)觀念對(duì)通訊方式抱有懷疑態(tài)度，認(rèn)為通訊方式的可靠性不高，常把通訊方式作為硬接線的補(bǔ)充。

3 分布式IO接入方式的特點(diǎn)

從技術(shù)發(fā)展來(lái)看，采用分布式IO方式具有重大的意義，推進(jìn)了水電站的數(shù)字化建設(shè)。在目前階段，現(xiàn)地設(shè)備信號(hào)不能實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的情況下，采用分布式IO方式構(gòu)建計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)上均有重要意義。從工程設(shè)計(jì)分析，采用分布式IO具有以下一些特點(diǎn)：

(1)將接入點(diǎn)下放到就地，大量減少二次電纜，現(xiàn)地設(shè)備信號(hào)數(shù)量越多、距離LCU越遠(yuǎn)，經(jīng)濟(jì)效益越明顯。

(2)減少現(xiàn)場(chǎng)的電纜敷設(shè)和接線調(diào)試的工作量，現(xiàn)地設(shè)備出廠時(shí)已經(jīng)將內(nèi)部的信號(hào)接入本柜的分布式IO中，現(xiàn)場(chǎng)只需敷設(shè)相應(yīng)的通訊線與LCU連接即可，現(xiàn)場(chǎng)的安裝、調(diào)試工作量將大大減少。

(3)減少了二次電纜的數(shù)量，電纜橋架需求將降低，減少投資。

(4)分布式IO需要增加相應(yīng)的背板、電源、通訊模塊等設(shè)備，將增加部分投資。

綜上所述，當(dāng)現(xiàn)地設(shè)備信號(hào)的點(diǎn)數(shù)和距離達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，僅從設(shè)備硬件投資比較，將達(dá)到一個(gè)平衡點(diǎn)；特別是考慮到現(xiàn)場(chǎng)施工人員及時(shí)間成本，使用分布式IO方式是非常適合具有一定規(guī)模的水電站。

4 常規(guī)方式與分布式IO接入方式的分析對(duì)比

以筆者參與設(shè)計(jì)的某電站開(kāi)關(guān)站為例進(jìn)行對(duì)比分析，該電站開(kāi)關(guān)站為雙母線GIS接線，主變進(jìn)線間隔4回，線路出線間隔4回，母聯(lián)間隔1回，PT間隔2回，共計(jì)11組面匯控柜。

在GIS樓的一端設(shè)置了1套開(kāi)關(guān)站LCU，主廠房4臺(tái)機(jī)組段分別設(shè)置了1套機(jī)組LCU。主變匯控柜的DI、DO、SOE信號(hào)接入對(duì)應(yīng)的機(jī)組LCU的PLC中，其余匯控柜的DI、DO、SOE信號(hào)接入開(kāi)關(guān)站LCU的PLC中。匯控柜接入開(kāi)關(guān)站LCU的信號(hào)、電纜數(shù)量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1、2;匯控柜分布式IO信號(hào)數(shù)量配置見(jiàn)表3；匯控柜常規(guī)接入與分布IO接入設(shè)備對(duì)比見(jiàn)表4。

通過(guò)上述表格分析可知，如果采用分布式IO方式接入，該電站規(guī)模將增加少量投資，如果全廠統(tǒng)一考慮采用分布式IO的接入方式，采用中低端PLC配置分布式IO，并計(jì)入人工和工期等因素，經(jīng)濟(jì)效益將非常明顯。

表1 匯控柜接入開(kāi)關(guān)站LCU的信號(hào)數(shù)量統(tǒng)計(jì)

表2 匯控柜接入開(kāi)關(guān)站LCU的電纜數(shù)量統(tǒng)計(jì)

注：電纜價(jià)格以實(shí)際電站招標(biāo)價(jià)格參考

表3 匯控柜分布式IO信號(hào)數(shù)量配置

注:將IO信號(hào)數(shù)量從LCU分散到分布式IO不變，只增加分布式IO的配套模塊，增加的設(shè)備以主流PLC的高端配置核算

表4 匯控柜常規(guī)接入與分布式IO接入設(shè)備對(duì)比

而前文提到的采購(gòu)、調(diào)試等問(wèn)題，筆者認(rèn)為都可以在管理上解決；而對(duì)于通訊方式不可靠的懷疑，在水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)早已網(wǎng)絡(luò)化的當(dāng)今，本身就不足為慮了。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文從水電站工程實(shí)際出發(fā)，以實(shí)例分析說(shuō)明了在水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中采用分布式IO的可行性和經(jīng)濟(jì)性，從而達(dá)到減少投資，縮短工期的目的。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)水電站實(shí)際規(guī)模、布置等條件分析，確定是否采用分布式IO的接入方案。隨著人力成本的不斷上升，采用分布式IO的設(shè)計(jì)方案，可以大大減少用工數(shù)量和安裝調(diào)試時(shí)間，效益將非常可觀。

[1] 水力發(fā)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范DL/T 5065-2009[S].中國(guó)電力出版社,2009.

2015-05-04

陳鵬(1981-)，男，四川榮縣人，碩士研究生，工程師，從事水電站設(shè)計(jì)工作。

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