水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方案目錄TOC\o"1-3"\h\u28943水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方案 1117371.1上位機(jī)的硬件設(shè)計(jì) 1201211.1.1上位機(jī)的硬件需求 182991.1.2上位機(jī)的硬件設(shè)計(jì) 288171.2現(xiàn)地控制單元（LCU）的硬件設(shè)計(jì) 3150671.2.1現(xiàn)地控制單元（LCU）概述 3182681.2.2現(xiàn)地控制單元（LCU）功能需求分析 4197201.2.3機(jī)組LCU控制單元硬件設(shè)計(jì)與配置 5299941.2.4公用LCU控制單元硬件設(shè)計(jì)與配置 8249061.2.5開關(guān)站LCU控制單元硬件設(shè)計(jì)與配置 10326461.2.6閘門LCU控制單元硬件設(shè)計(jì)與配置 1231791.3安全防護(hù)硬件設(shè)計(jì) 13165451.3.1主要安全風(fēng)險(xiǎn)分析 1377401.3.2安全防護(hù)硬件設(shè)計(jì)的總體原則 14137941.3.3分區(qū)防護(hù) 14163821.3.4硬件設(shè)計(jì) 15182231.4不間斷電源系統(tǒng)(UPS)的硬件設(shè)計(jì) 161.1上位機(jī)的硬件設(shè)計(jì)1.1.1上位機(jī)的硬件需求上位機(jī)系統(tǒng)在進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)時(shí)，需要具體分析水電廠相關(guān)監(jiān)控要求以及性能指標(biāo)等，在選擇過程中應(yīng)該具體分析計(jì)算機(jī)性能參數(shù)、系統(tǒng)和對應(yīng)的軟件配置情況。在目前計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)迅速發(fā)展形勢下，硬件和軟件的類型不斷增加，且功能也出現(xiàn)明顯變化。對同一個(gè)水電廠可有諸多配置方案供選擇。此外還應(yīng)該確保相關(guān)設(shè)備符合連續(xù)性和長期性方面的要求。監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性應(yīng)該達(dá)到較高水平，同時(shí)在運(yùn)行過程中可方便的進(jìn)行維護(hù)修理，在對自動(dòng)化水平要求提高情況下，可以方便的根據(jù)要求而進(jìn)行系統(tǒng)改造[33]。根據(jù)以上的分析可知在設(shè)計(jì)這種監(jiān)控系統(tǒng)方案時(shí)，應(yīng)該在符合水電廠對系統(tǒng)功能和性能指標(biāo)要求基礎(chǔ)上，應(yīng)該盡可能的降低系統(tǒng)總成本，且對應(yīng)的長期運(yùn)行費(fèi)用處于較低水平。而配置系統(tǒng)設(shè)備過程中，一般情況下應(yīng)該盡可能的選擇開放系統(tǒng)產(chǎn)品，這對保障系統(tǒng)性能有重要的意義。與此相關(guān)的指標(biāo)主要包括可擴(kuò)展性、可靠性。同時(shí)在后期運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行成本處于較低水平，同時(shí)更好的進(jìn)行維護(hù)、更新。1.1.2上位機(jī)的硬件設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)時(shí)綜合分析水電站安全運(yùn)行要求，依據(jù)《水力發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)依據(jù)可靠性原則，而進(jìn)行一定冗余配置。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)選擇時(shí)對比而選擇分層分散性方式，某電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)電廠操作控制級（自動(dòng)上位機(jī)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)），綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)為由系統(tǒng)伺服器、操作員工作服務(wù)站、工程師工作服務(wù)站、通訊伺服器、on-call伺服器、打印伺服器、GPS控制時(shí)鐘同步設(shè)備、不中斷工作電源系統(tǒng)（UPS，UninterruptiblePowerSupply）等組成。硬件配置如表4-1所示：表4-1計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要硬件配置序號設(shè)備名型號操作系統(tǒng)數(shù)量1系統(tǒng)服務(wù)器SunSPARCEnterpriseT5140Solaris1022操作員工作站SunUltra24Solaris1023工程師工作站SunUltra24Linux9.014調(diào)度通信服務(wù)器HPXW4600Linux9.025廠內(nèi)通信服務(wù)器HPXW4600Linux9.016打印服務(wù)器HPDX7515WindowsXP17On-Call服務(wù)器HPDX7515WindowsXP18磁盤陣列SunStorageTek254019GPS時(shí)鐘同步裝置110不間斷電源系統(tǒng)1其主要功能如下：系統(tǒng)服務(wù)器在系統(tǒng)服務(wù)器上設(shè)置了全部驅(qū)動(dòng)程序和相應(yīng)AGC/AVC軟件，可通過服務(wù)器實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)搜查、自動(dòng)備份儲(chǔ)存有關(guān)的操作應(yīng)用。兩臺電腦主機(jī)的綜合深化設(shè)計(jì)為互為熱配備的任務(wù)工作模式，當(dāng)一臺電腦主機(jī)停機(jī)或者產(chǎn)生問題故障的時(shí)候，另一臺熱配備機(jī)可自動(dòng)切換進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上滿足系統(tǒng)的可靠性相關(guān)要求。操作員工作站監(jiān)控系統(tǒng)的控制平臺是操作員工作服務(wù)站，通過這個(gè)工作服務(wù)站，運(yùn)行工作人員能夠?qū)υO(shè)備機(jī)組運(yùn)行工作分布狀態(tài)、意外突發(fā)事故告警、設(shè)備自動(dòng)智能化控制管理、設(shè)備機(jī)組開停機(jī)等設(shè)備機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)可以通過交互設(shè)備來對電廠設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。本方案設(shè)置了2臺操作員工作站，可滿足相應(yīng)熱備用要求。工程師工作站在設(shè)置工程師站時(shí)選擇了SunUlrta24，在運(yùn)行過程中其可以實(shí)現(xiàn)的功能主要包括定值修改、畫面刪減修改，遠(yuǎn)程診斷、系統(tǒng)維護(hù)及軟件開發(fā)等，并可通過模擬設(shè)備的運(yùn)行或異常狀態(tài)對運(yùn)行人員進(jìn)行操作培訓(xùn)。通信服務(wù)器全站設(shè)置3臺套通信服務(wù)器，其中之一可實(shí)現(xiàn)水情自動(dòng)化測報(bào)系統(tǒng)、廠內(nèi)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸，其他的則可實(shí)現(xiàn)與省調(diào)數(shù)據(jù)傳輸目的。on-call服務(wù)器On-call服務(wù)器具有短信尋呼報(bào)警的功能，同時(shí)也是運(yùn)行人員進(jìn)行監(jiān)控報(bào)表管理的接口，并可根據(jù)不同警報(bào)事項(xiàng)進(jìn)行等級分類，在運(yùn)行過程中電站設(shè)備異常情況下，則發(fā)送報(bào)警信息進(jìn)行提示，以此來提醒管理人員注意設(shè)備異常。打印服務(wù)器這種設(shè)備主要是兩臺打印機(jī)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)相關(guān)打印要求，而設(shè)置了A3幅面彩色噴墨、黑白激光打印機(jī)，在運(yùn)行過程中可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)報(bào)表和曲線打印目的。GPS時(shí)鐘同步裝置在系統(tǒng)校時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)，選擇了GPS衛(wèi)星時(shí)鐘系統(tǒng)，同時(shí)向各LCU及微機(jī)問題故障錄波設(shè)備，微機(jī)保護(hù)設(shè)備發(fā)送傳輸相關(guān)同步數(shù)據(jù)。不間斷電源系統(tǒng)（UPS）由于本電站采用“無人值班”（少人值守）的運(yùn)行管理模式，如果控制電源中斷將使全廠機(jī)電設(shè)備無法進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)對應(yīng)的故障恢復(fù)需要很長一段時(shí)間。因而在運(yùn)行過程中為滿足CCSS電源可靠要求，其中的各LCU進(jìn)行供電時(shí)應(yīng)用了交、直流兩路電源供電。直流電源來自電站配置的直流系統(tǒng)，交流電源可以采用來自廠區(qū)和壩區(qū)的兩個(gè)UPS。1.2現(xiàn)地控制單元（LCU）的硬件設(shè)計(jì)1.2.1現(xiàn)地控制單元（LCU）概述現(xiàn)地操作控制基本單元（LCU）是水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分，它在本文設(shè)計(jì)的分層分布式結(jié)構(gòu)的監(jiān)控系統(tǒng)中作為現(xiàn)地級分布于電站生產(chǎn)現(xiàn)場，可對旁邊設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控與操作。電站生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種原始數(shù)據(jù)在此進(jìn)行采集，同時(shí)也對設(shè)備發(fā)出各種調(diào)控命令，機(jī)組現(xiàn)地控制單元（LCU）是機(jī)組能否安全運(yùn)行的重要一環(huán)，是整個(gè)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中非常重要不可或缺的部分[35]。現(xiàn)場控制單元可基于控制對象差異進(jìn)行劃分，而總體上分為如下單元：（1）4套機(jī)組LCU，主要用于發(fā)變組出口斷路器（GCB）、發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)、變壓器等；開關(guān)站LCU1套，其中的組成單元包括母線數(shù)據(jù)、斷路控制器設(shè)備、接地刀閘等；廠用/公用設(shè)備LCU一套，主要是直流系統(tǒng)、廠用電系統(tǒng)等；閘門系統(tǒng)LCU一套，對應(yīng)的組分部分包括進(jìn)水閘、啟閉機(jī)等。1.2.2現(xiàn)地控制單元（LCU）功能需求分析（1）數(shù)據(jù)采集及處理a.采集設(shè)備在運(yùn)行過程中，采集所得的數(shù)字量和模擬量信息都發(fā)送到數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)接收上位機(jī)指令，同時(shí)對機(jī)組的報(bào)警信息進(jìn)行存儲(chǔ)，可根據(jù)應(yīng)用要求方便的調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)采集周期[36]；b.對采集到的模擬量信息進(jìn)行一定檢查、隔離、濾波操作，同時(shí)進(jìn)行越限檢查，在檢查發(fā)現(xiàn)超出設(shè)定值情況下發(fā)出報(bào)警信號且進(jìn)行上傳；c.采集所得報(bào)警信息以變位方式進(jìn)行發(fā)送，通過變位模式發(fā)送采集到的報(bào)警和狀態(tài)信息，將這些信息全部存儲(chǔ)到主伺服器；d.展開自動(dòng)意外突發(fā)事件順序記錄；e.越限檢測采集所得的模擬仿真量數(shù)據(jù)，并且對越限告警數(shù)據(jù)展開及時(shí)有效的發(fā)送傳輸；f.采集所得電量信息進(jìn)行同樣的發(fā)送，位其后的運(yùn)行控制提供支持；g.根據(jù)主控級的要求進(jìn)行數(shù)據(jù)的上傳。（2）監(jiān)視顯示a.每組LCU設(shè)置了觸屏顯示器，可以按需要顯示設(shè)備的工作狀態(tài)與運(yùn)行參數(shù)，運(yùn)行人員登錄系統(tǒng)后，可通過觸摸屏對相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備在一定權(quán)限內(nèi)進(jìn)行各項(xiàng)操作；b.在觸摸屏上對系統(tǒng)的狀態(tài)和設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行顯示，同時(shí)還可以顯示出事故及故障報(bào)警各方面信息，對停機(jī)信息進(jìn)行顯示。（3）控制與調(diào)節(jié)在運(yùn)行過程中可基于相應(yīng)的閉鎖邏輯操作設(shè)備，或者依據(jù)對應(yīng)的順控流程而調(diào)節(jié)機(jī)組狀態(tài)，并據(jù)此滿足一定監(jiān)控相關(guān)要求。（4）通信功能LCU與廠站控制層進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，發(fā)送前者采集的信息到廠站控制層計(jì)算機(jī)，且接收后者發(fā)送來的控制與調(diào)節(jié)命令，對所得結(jié)果進(jìn)行一定返回操作，這種設(shè)備在運(yùn)行時(shí)應(yīng)該確保和廠站操作控制層同步：LCU根據(jù)有關(guān)的通訊服務(wù)協(xié)議與指定設(shè)備展開數(shù)據(jù)交互；要求數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享的LCU間在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)不應(yīng)該借助上位機(jī)。（5）開關(guān)操作聯(lián)鎖功能其中設(shè)置了基于軟件的開關(guān)操作閉鎖邏輯：可避免誤操作的斷路器；在進(jìn)行開關(guān)操作時(shí)，不可帶負(fù)荷拉隔離開關(guān)；避免在帶電情況下合接地刀閘；在接地刀合閘情況下不可閉合電源開關(guān)；在進(jìn)行防閉鎖控制設(shè)計(jì)時(shí)，綜合分析而選擇五防工作站，現(xiàn)場接地開關(guān)提供了開關(guān)位置信號，通過現(xiàn)場傳感器采集五防工作站所需要信息，以此來滿足一定控制要求。（6）GPS對時(shí)現(xiàn)地控制單元在運(yùn)行時(shí)，接收相應(yīng)時(shí)鐘信號，還要保證信息時(shí)間的同步性，因此還需配置滿足其與直流、錄波、調(diào)速、勵(lì)磁、保護(hù)等裝置的對時(shí)接口。1.2.3機(jī)組LCU控制單元硬件設(shè)計(jì)與配置1.2.1.1硬件設(shè)計(jì)機(jī)組現(xiàn)地控制單元（LCU)設(shè)立在上游副廠房發(fā)電機(jī)設(shè)備層。其監(jiān)督控制目標(biāo)對象為：速度調(diào)節(jié)控制器設(shè)備油壓操控管理系統(tǒng)、設(shè)備機(jī)組及其附屬設(shè)備、勵(lì)磁設(shè)備、調(diào)速器、出口斷路器等，其應(yīng)該滿足的功能情況，具體如下所示：（1）模擬仿真量采集與全面處理定時(shí)采集。根據(jù)相對應(yīng)的自動(dòng)采集工作周期展開數(shù)據(jù)采集，然后依據(jù)要求保存所得數(shù)據(jù)。越限檢查。越限檢查傳感器采集的模擬量信息，在發(fā)現(xiàn)異常情況下應(yīng)該及時(shí)報(bào)警，對下越限的點(diǎn)號進(jìn)行自動(dòng)檢查，然后在數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)相應(yīng)的越限信息。在溫度超過設(shè)定值情況下，則立即啟動(dòng)機(jī)組、保護(hù)裝置，同時(shí)進(jìn)行一定報(bào)警提示。梯度越限檢查。多次采集速度、溫度量、油壓測點(diǎn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行對比分析，若數(shù)據(jù)前后變化梯度超過設(shè)定值時(shí)應(yīng)報(bào)警或停機(jī)，并可設(shè)置動(dòng)作延時(shí)。經(jīng)機(jī)組交流采樣設(shè)備自動(dòng)采集發(fā)電機(jī)設(shè)備定子三相工作電壓、三相工作電流數(shù)據(jù)并且運(yùn)算得知無功額定功率、有功額定功率、額定功率因子、設(shè)備機(jī)組頻次、零序工作電壓等數(shù)據(jù)；經(jīng)主變壓調(diào)節(jié)器高壓側(cè)交流采樣設(shè)備采集并且運(yùn)算得出220kV母線電壓、主變?nèi)嚯娏?、無功功率、有功功率及頻率等參數(shù)[37]。對機(jī)組某些模擬量，當(dāng)其超過某一設(shè)定限值時(shí)，應(yīng)采取機(jī)組解列、停機(jī)、減出力等保護(hù)措施。（2）數(shù)字量采集和處理自發(fā)性采集，狀態(tài)檢查，進(jìn)行更新操作。記錄與報(bào)警。在運(yùn)行過程中和中斷有關(guān)的開關(guān)量變位情況下，系統(tǒng)需要直接進(jìn)行響應(yīng)，且基于對應(yīng)的事件次序記錄下來并發(fā)出警報(bào)。對某些數(shù)字量，當(dāng)其動(dòng)作時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)的保護(hù)措施進(jìn)行保護(hù)處理，主要包括出力控制，機(jī)組解列、停機(jī)等，可根據(jù)要求進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。（3）電度量采集與處理通過RS-485接口（采用MODBUS服務(wù)協(xié)議）和發(fā)電機(jī)設(shè)備的多作用功能綜合電度表通訊，按照六個(gè)時(shí)段而對用電量進(jìn)行分時(shí)統(tǒng)計(jì)，滿足相應(yīng)計(jì)量要求。（4）綜合量的計(jì)算相關(guān)的參數(shù)主要包括啟停次數(shù)、機(jī)組運(yùn)行效率、以及功率因子等。（5）人機(jī)聯(lián)系可通過移動(dòng)式MMI與液晶觸摸屏對設(shè)備進(jìn)行操作、運(yùn)行參數(shù)的檢測與修改。當(dāng)運(yùn)行設(shè)備發(fā)生異常或事故時(shí)，屏幕應(yīng)能不斷閃爍，并產(chǎn)生報(bào)警信號。在設(shè)備正常運(yùn)行且無運(yùn)行人員操作時(shí)，屏幕應(yīng)自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)。LCU控制系統(tǒng)能與站控級計(jì)算機(jī)閉鎖。調(diào)試LCU時(shí)可外接計(jì)算機(jī)與打印機(jī)。（6）機(jī)組控制、調(diào)節(jié)按站控級指令開、停機(jī)；應(yīng)具備常規(guī)的停機(jī)回路，以確保在機(jī)組事故時(shí)可不經(jīng)過控制器停機(jī)及制動(dòng)?，F(xiàn)地手動(dòng)開/停機(jī)/緊急停機(jī)，進(jìn)行一定同步操作，同時(shí)切換運(yùn)行工況，對監(jiān)控機(jī)組進(jìn)行啟停；當(dāng)在開、停機(jī)過程中發(fā)生異?；蚴鹿蕰r(shí)，流程能立即中斷，并將機(jī)組自動(dòng)切換到停機(jī)狀態(tài)。機(jī)組自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)。機(jī)組微機(jī)同期裝置采用現(xiàn)有LCU上設(shè)備。發(fā)電機(jī)斷路器、隔離開關(guān)分合閘。主變中性點(diǎn)接地刀閘的分合閘。頻率調(diào)節(jié)。電壓調(diào)節(jié)。單機(jī)或聯(lián)合調(diào)節(jié)。（7）與站控級系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸在運(yùn)行過程中接受站控級指令，然后檢查有效性，并進(jìn)行一定和對操作。對采集的數(shù)據(jù)定時(shí)發(fā)送到站控級發(fā)。接受站控級數(shù)據(jù)信息。向站控級進(jìn)行相關(guān)信息發(fā)送。（8）時(shí)鐘（9）可獨(dú)立于站控級而運(yùn)行。（10）自診斷在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障情況下，可自我檢測診斷，在運(yùn)行過程中需要檢查機(jī)組LCU的軟、硬件，在發(fā)現(xiàn)異常情況下需要進(jìn)行提示，同時(shí)自動(dòng)的釋放出報(bào)警信號；在設(shè)置備用設(shè)備情況下，可直接切換到備用設(shè)備上。（11）在控制時(shí)可和微機(jī)調(diào)速器、微機(jī)保護(hù)裝置進(jìn)行通信，且滿足相應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸要求：LCU能通過RS485的串行接口，實(shí)時(shí)監(jiān)視與操作控制微機(jī)速度調(diào)節(jié)控制器設(shè)備、微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)控制器設(shè)備與微機(jī)保護(hù)設(shè)備等設(shè)備，并且下達(dá)設(shè)立數(shù)值。微機(jī)速度調(diào)節(jié)控制器設(shè)備、微機(jī)保護(hù)設(shè)備分布狀態(tài)數(shù)據(jù)、自動(dòng)報(bào)警數(shù)據(jù)，可根據(jù)控制開關(guān)量送往LCU與站控級計(jì)算機(jī)。LCU對調(diào)速器、勵(lì)磁系統(tǒng)具有二次調(diào)節(jié)功能(PID)調(diào)節(jié)，正常情況下以設(shè)定值形式下達(dá)。當(dāng)通信方式故障時(shí)，可以脈寬形式進(jìn)行調(diào)節(jié)。可通過I/O接點(diǎn)形式對漏油裝置控制柜，調(diào)速器油壓裝置控制屏，機(jī)組技術(shù)供水控制柜等發(fā)電機(jī)輔助設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。通信接口作為后備方式，通信規(guī)約采用IEC60870-5-103或ModBus等規(guī)約。1.2.1.2配置每套機(jī)組LCU配置如表4-2所示：表4-2機(jī)組LCU配置名稱廠家型號控制器CPU南瑞MB80CPU612：PII級CPU主控模件15英寸觸摸屏南瑞分辨率為1024×76832點(diǎn)中斷量輸入SOE南瑞MB80IIM21432點(diǎn)數(shù)字量輸入DI南瑞MB80DIM21432點(diǎn)數(shù)字量輸出DO南瑞MB80DOM21416通道模擬量輸入AI南瑞MB80AIM212，隔離4-20MA，-10～＋10MARTD測溫模塊南瑞MB80TIM212(三線制)智能交流采集裝置派諾PMAC720信號隔離裝置優(yōu)倍NPGL-C11D防雷保護(hù)器雷安交、直流避雷器各1個(gè)有功功率變送器涵普GPW201無功功率變送器涵普GPK201轉(zhuǎn)子電壓變送器涵普GPV轉(zhuǎn)子電流變送器涵普GPA機(jī)械保護(hù)回路和事故停機(jī)按鈕手動(dòng)同期1.2.4公用LCU控制單元硬件設(shè)計(jì)與配置1.2.1.1硬件設(shè)計(jì)模擬量采集和處理定時(shí)采集?；谠O(shè)定的周期進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的采集，對采集所得結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫中。越限檢查。檢測采集的模擬量信息有沒有超限，在發(fā)現(xiàn)超出設(shè)定范圍情況下，則進(jìn)行及時(shí)報(bào)警，對下越限的點(diǎn)號信息進(jìn)行記錄，同時(shí)對越限信息根據(jù)要求進(jìn)行保存。梯度越限檢查。多次采集速度、溫度量、油壓測點(diǎn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行對比分析，若數(shù)據(jù)前后變化梯度超過設(shè)定值時(shí)應(yīng)報(bào)警。通過智能交流采樣裝置采集并廠用變高（低）壓側(cè)電流、有功功率、無功功率、13.8kV和400V母線電壓和頻率等參數(shù)。數(shù)字量采集和處理基于設(shè)定的程序來進(jìn)行狀態(tài)檢查，且進(jìn)行一定更新操作。事件順序記錄。在檢查過程中發(fā)現(xiàn)開關(guān)量變位情況下，直接進(jìn)行響應(yīng)，且根據(jù)要求報(bào)警操作。綜合量的計(jì)算開關(guān)動(dòng)作次數(shù)，輔助設(shè)備運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)等。人機(jī)聯(lián)系公用設(shè)備操作控制基本單元，其人機(jī)聯(lián)系可通過TFT彩色觸摸屏與自由移動(dòng)型MMI展開運(yùn)行工作操作，以及運(yùn)行工作參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)視與在線聯(lián)網(wǎng)修改調(diào)整，當(dāng)設(shè)備產(chǎn)生意外突發(fā)事故或者問題故障的時(shí)候，應(yīng)該自動(dòng)開啟屏幕閃光，并且發(fā)送自動(dòng)報(bào)警，為保護(hù)屏幕，在設(shè)備無問題故障與無操作應(yīng)用的時(shí)候，在一定時(shí)間后屏幕應(yīng)該自動(dòng)關(guān)停。LCU操作控制系統(tǒng)能與站控級計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)閉鎖?？刂茝S用變斷路器分合閘。在運(yùn)行時(shí)依據(jù)相關(guān)要求對廠用電開關(guān)投切進(jìn)行控制，且啟用一些備用設(shè)備。油泵、水泵、空壓機(jī)、風(fēng)機(jī)等廠內(nèi)公用設(shè)備的手動(dòng)投切控制。與站控級的通信接受站控級指令，同時(shí)檢查其有效性，然后依據(jù)要求進(jìn)行處理。定時(shí)將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送站控級。接受站控級發(fā)送的指令信息。主動(dòng)向站控級上送事件信息。時(shí)鐘自診斷在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障情況下，可自我檢測診斷，在運(yùn)行過程中需要檢查機(jī)組LCU的軟、硬件，在發(fā)現(xiàn)異常情況下需要進(jìn)行提示，同時(shí)自動(dòng)的釋放出報(bào)警信號；在設(shè)置備用設(shè)備情況下，可直接切換到備用設(shè)備上。具有與廠用電微機(jī)保護(hù)裝置、電站公用輔助設(shè)備控制系統(tǒng)備自投裝置、直流系統(tǒng)、UPS電源等通信和開關(guān)量接口的功能。通信規(guī)約采用IEC60870-5-103和ModBus等規(guī)約。1.2.1.2配置公用設(shè)備現(xiàn)地控制單元配置如表4-2所示：表4-2公用設(shè)備現(xiàn)地控制單元配置名稱廠家型號控制器CPU南瑞MB80CPU612：PII級CPU主控模件(含2個(gè)以太網(wǎng)接口，64M內(nèi)存)15英寸觸摸屏南瑞分辨率為1024×76832點(diǎn)中斷量輸入SOE南瑞MB80IIM21432點(diǎn)數(shù)字量輸入DI南瑞MB80DIM21432點(diǎn)數(shù)字量輸出DO南瑞MB80DOM21416通道模擬量輸入AI南瑞MB80AIM212，隔離4-20MA，-10～＋10MA智能交流采集裝置派諾PMAC720信號隔離裝置優(yōu)倍NPGL-C11D防雷保護(hù)器雷安交、直流避雷器各1個(gè)1.2.5開關(guān)站LCU控制單元硬件設(shè)計(jì)與配置1.2.2.1硬件設(shè)計(jì)模擬量采集和處理定時(shí)采集?；谠O(shè)定的周期進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的采集，采集四條220kV線路三相電流、有功功率、無功功率、220kV母線電壓和頻率等參數(shù)，對采集所得結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫中。越限檢查。檢測采集的模擬量信息有沒有超限，發(fā)現(xiàn)超出設(shè)定范圍，則進(jìn)行及時(shí)報(bào)警，對下越限的點(diǎn)號信息進(jìn)行記錄，同時(shí)對越限信息根據(jù)要求進(jìn)行保存。數(shù)字量采集和處理自發(fā)性采集，對設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行檢查，且進(jìn)行相應(yīng)更新操作。事件順序記錄與報(bào)警。在運(yùn)行過程中檢查發(fā)現(xiàn)相關(guān)開關(guān)量參數(shù)超過設(shè)定值情況下，則系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警提示，且依據(jù)事件的出現(xiàn)順序記錄下來并發(fā)出警報(bào)。綜合量的計(jì)算開關(guān)、保護(hù)動(dòng)作次數(shù)統(tǒng)計(jì)等?？刂啤⑼?20KV線路斷路器的分合閘，自動(dòng)捕捉同期并網(wǎng)220KV主變高壓側(cè)斷路器的分合閘220KV線路、主變和母線隔離開關(guān)、接地開關(guān)的分合閘人機(jī)聯(lián)系開關(guān)站操作控制基本單元，其人機(jī)聯(lián)系可通過TFT彩色觸摸屏與自由移動(dòng)型MMI展開運(yùn)行工作操作及運(yùn)行工作參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)視與在線聯(lián)網(wǎng)修改調(diào)整，當(dāng)設(shè)備發(fā)生事故或故障時(shí)，應(yīng)自動(dòng)啟動(dòng)屏幕閃光，并發(fā)出報(bào)警，為保護(hù)屏幕，在設(shè)備無故障和無操作時(shí)，在一段時(shí)間后屏幕應(yīng)自動(dòng)關(guān)閉。LCU控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中可和站控級系統(tǒng)閉鎖，調(diào)試LCU過程中可基于筆記本計(jì)算機(jī)進(jìn)行[38]。與站控級的通信接受站控級指令，同時(shí)檢查其有效性，然后依據(jù)要求進(jìn)行處理。定時(shí)將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送站控級。主動(dòng)向站控級上送事件信息。自診斷在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障情況下，可自我檢測診斷，在運(yùn)行過程中需要檢查機(jī)組LCU的軟、硬件，在發(fā)現(xiàn)異常情況下需要進(jìn)行提示，同時(shí)自動(dòng)的釋放出報(bào)警信號；在設(shè)置備用設(shè)備情況下，可直接切換到備用設(shè)備上。通過RS485的串行接口與開關(guān)站保護(hù)管理系統(tǒng)、安控裝置、能量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)等設(shè)備進(jìn)行通信，通信規(guī)約采用IEC60870-5-103和ModBus等規(guī)約。通過該通信接口完成其監(jiān)視和控制功能，以及保護(hù)定值的修改?？赏ㄟ^相應(yīng)的開關(guān)量發(fā)送設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警信號到站控機(jī)以便滿足控制要求。1.2.2.2配置開關(guān)站控制單元配置如表4-3所示：表4-3開關(guān)站控制單元配置名稱廠家型號控制器CPU南瑞MB80CPU612：PII級CPU主控模件(含2個(gè)以太網(wǎng)接口，64M內(nèi)存)15英寸觸摸屏南瑞分辨率為1024×76832點(diǎn)中斷量輸入SOE南瑞MB80IIM21432點(diǎn)數(shù)字量輸入DI南瑞MB80DIM21432點(diǎn)數(shù)字量輸出DO南瑞MB80DOM21416通道模擬量輸入AI南瑞MB80AIM212，隔離4-20MA，-10～＋10MARTD測溫模塊（16通道溫度量輸入模塊）南瑞MB80TIM212(三線制)智能交流采集裝置派諾PMAC720智能準(zhǔn)同期裝置智能SID-2CM-S（8對象）手動(dòng)同期南瑞信號隔離裝置優(yōu)倍NPGL-C11D防雷保護(hù)器雷安交、直流避雷器各1個(gè)交直流雙供電裝置1.2.6閘門LCU控制單元硬件設(shè)計(jì)與配置1.2.6.1硬件設(shè)計(jì)水位及閘門開度采集和處理在運(yùn)行過程中對水位高度與閘門開度相關(guān)的信息進(jìn)行自動(dòng)采集，同時(shí)檢查這些信息是否超過設(shè)定值，在發(fā)現(xiàn)超過設(shè)定范圍情況下則自動(dòng)記錄越限點(diǎn)號和時(shí)間等參數(shù)。數(shù)字量采集和處理中斷輸入、掃查事件順序記錄綜合量的運(yùn)算閘門各開度下的啟動(dòng)數(shù)目及運(yùn)行工作時(shí)間統(tǒng)計(jì)分析，泄洪量等?？刂聘鏖l門開啟/關(guān)閉或到指定開度控制大壩10kV、400V開關(guān)投切、備自投，以及柴油發(fā)電機(jī)的啟/停。人機(jī)聯(lián)系可通過移動(dòng)式MMI與液晶觸摸屏對設(shè)備進(jìn)行操作、運(yùn)行參數(shù)的檢測與修改。當(dāng)運(yùn)行設(shè)備發(fā)生異常或事故時(shí)，屏幕應(yīng)能不斷閃爍，并產(chǎn)生報(bào)警信號。在設(shè)備正常運(yùn)行且無運(yùn)行人員操作時(shí)，屏幕應(yīng)自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)。LCU控制系統(tǒng)能與站控級計(jì)算機(jī)閉鎖，投運(yùn)、調(diào)試時(shí)可外接計(jì)算機(jī)與打印機(jī)。與站控級的通信接受站控級計(jì)算機(jī)發(fā)出的命令，并對其進(jìn)行核實(shí)校驗(yàn)，當(dāng)LCU在"自動(dòng)”位置的時(shí)候，站控級操作應(yīng)用站可直接對設(shè)備展開操作應(yīng)用；當(dāng)LCU在"人工手動(dòng)”位置的時(shí)候，站控級發(fā)命令指示之后，須經(jīng)閘門操控者在現(xiàn)地展開確定后，才可以對設(shè)備操作應(yīng)用。定時(shí)發(fā)送采集的數(shù)據(jù)到站控級。接受站控級發(fā)送的指令信息，且進(jìn)行響應(yīng)操作。主動(dòng)向站控級發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)。時(shí)鐘可滿足一定對時(shí)相關(guān)要求。可獨(dú)立運(yùn)行。自診斷。在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障情況下，可自我檢測診斷，在運(yùn)行過程中需要檢查機(jī)組LCU的軟、硬件，在發(fā)現(xiàn)異常情況下需要進(jìn)行提示，同時(shí)自動(dòng)的釋放出報(bào)警信號；在設(shè)置備用設(shè)備情況下，可直接切換到備用設(shè)備上。通過RS485的串行接口與各閘門現(xiàn)地控制系統(tǒng)、大壩廠用電設(shè)備等設(shè)備進(jìn)行通信，通信規(guī)約采用IEC60870-5-103或ModBus等規(guī)約。通過該通信接口完成其監(jiān)視和控制功能，對于重要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警信號也能通過開關(guān)量送到閘門LCU和站控級計(jì)算機(jī)。1.2.6.2配置閘門控制單元配置如表4-4所示：表4-4閘門控制單元配置名稱廠家型號控制器CPU南瑞MB80CPU612：PII級CPU主控模件(含2個(gè)以太網(wǎng)接口，64M內(nèi)存)15英寸觸摸屏南瑞分辨率為1024×76832點(diǎn)數(shù)字量輸入DI南瑞MB80DIM21432點(diǎn)數(shù)字量輸出DO南瑞MB80DOM21416通道模擬量輸入AI南瑞MB80AIM212，隔離4-20MA，-10～＋10MA智能交流采集裝置派諾PMAC720信號隔離裝置優(yōu)倍NPGL-C11D防雷保護(hù)器雷安交、直流避雷器各1個(gè)交流UPS電源OYAMASW12330電池8節(jié)BX-4電池柜1只1.3安全防護(hù)硬件設(shè)計(jì)穩(wěn)定的電力供給是一國工業(yè)發(fā)展的根本，不僅關(guān)系到老百姓的安居樂業(yè)，更影響到國家安全問題，所以決不允許產(chǎn)生大作用范圍的電力系統(tǒng)問題故障[39]。電力二次系統(tǒng)多多少少存在少數(shù)專業(yè)技術(shù)、綜合管理等方面的安全問題和漏洞，上述問題和漏洞的存在，很容易導(dǎo)致系統(tǒng)意外突發(fā)事故[40]。為確保計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的安全，杜絕由此導(dǎo)致的電力二次系統(tǒng)崩潰以及電力一次系統(tǒng)故障甚至大面積停電事故，應(yīng)將系統(tǒng)安全防護(hù)的重點(diǎn)放在如何避免病毒、黑客的攻擊破壞攻擊上。1.3.1主要安全風(fēng)險(xiǎn)分析隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，大量水電站實(shí)現(xiàn)了少人、無人的遠(yuǎn)程運(yùn)行模式，采用網(wǎng)絡(luò)方式傳輸數(shù)據(jù)；另一方面隨著新一輪電力體制改革工作持續(xù)推進(jìn)，對電站、調(diào)度相關(guān)的交互要求越來越高。這些都需要提升電力控制系統(tǒng)和通信網(wǎng)的性能，更好的滿足其安全性相關(guān)要求。目前計(jì)算機(jī)病毒與黑客無孔不入，已經(jīng)威脅到電力系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行，但部分電站對網(wǎng)絡(luò)安全問題不夠重視，沒有對計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行有效的安全防護(hù)設(shè)計(jì)，對整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行來帶嚴(yán)重隱患。1.3.2安全防護(hù)硬件設(shè)計(jì)的總體原則分區(qū)防護(hù)：這種系統(tǒng)是基于網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)技術(shù)而建立的，進(jìn)行安全分區(qū)時(shí)，可整體上區(qū)別為生產(chǎn)操作控制大區(qū)與綜合管理數(shù)據(jù)大區(qū)[41]。前者可展開區(qū)分，而劃分為操作控制區(qū)、非操作控制區(qū)，后者則應(yīng)當(dāng)在不對生產(chǎn)操作控制大區(qū)安全產(chǎn)生影響基礎(chǔ)上，依據(jù)相應(yīng)的安全要求而適當(dāng)分區(qū)。（1）橫向隔離：在以上的這兩個(gè)分區(qū)間應(yīng)該設(shè)置符合此方面標(biāo)準(zhǔn)要求的電力專用橫向單向安全隔離裝置。進(jìn)行隔離控制時(shí)，為滿足相應(yīng)的邏輯隔離要求，對控制區(qū)的各安全區(qū)需要設(shè)置可訪問控制的設(shè)備，以此來滿足隔離安全性要求。（2）縱向認(rèn)證：設(shè)置符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的電力專用縱向加密認(rèn)證裝置在生產(chǎn)控制大區(qū)與廣域網(wǎng)的縱向交接處，且據(jù)此滿足相應(yīng)的縱向認(rèn)證相關(guān)要求。（3）安全加固：在進(jìn)行安全加護(hù)操作過程中，設(shè)置了外部網(wǎng)絡(luò)邊界通信網(wǎng)關(guān)，在此過程中依據(jù)相應(yīng)信息敏感性和重要性，而對外部通信網(wǎng)關(guān)設(shè)置相應(yīng)的過濾、認(rèn)證功能。1.3.3分區(qū)防護(hù)在進(jìn)行相關(guān)分區(qū)保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，具體分析系統(tǒng)模塊的用戶、場所、功能通信各方面要求，進(jìn)行一定安全區(qū)設(shè)置，以此實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)目的。安全區(qū)Ⅰ－實(shí)時(shí)控制區(qū)：在此設(shè)計(jì)過程中主要是基于相應(yīng)系統(tǒng)具體分析系統(tǒng)模塊的用戶、場所、功能通信各方面要求，進(jìn)行一定安全區(qū)設(shè)置，以此實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)目的。實(shí)時(shí)操控管理系統(tǒng)，例如計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等需置于安全區(qū)Ⅰ。安全區(qū)Ⅱ－非操作控制生產(chǎn)區(qū)：把運(yùn)用調(diào)配網(wǎng)絡(luò)、在線聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行工作的具有操作控制作用功能的生產(chǎn)及交易業(yè)務(wù)系統(tǒng)歸于這個(gè)區(qū)，例如：水調(diào)自動(dòng)智能化系統(tǒng)、電能量采集系統(tǒng)、調(diào)配人員培訓(xùn)教育仿真模擬系統(tǒng)、繼電保護(hù)及問題故障錄波數(shù)據(jù)綜合管理應(yīng)用系統(tǒng)、發(fā)電側(cè)電力市場交易系統(tǒng)等[42]。綜合管理數(shù)據(jù)大區(qū)：把展開生產(chǎn)管理運(yùn)營的系統(tǒng)歸于這個(gè)區(qū)，例如：氣象數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、雷電實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)、調(diào)配生產(chǎn)綜合管理應(yīng)用系統(tǒng)（DMIS）、統(tǒng)計(jì)分析信息報(bào)表系統(tǒng)、MIS系統(tǒng)、大壩實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)、OA系統(tǒng)、用戶綜合服務(wù)等。橫向隔離：監(jiān)控系統(tǒng)與管理信息大區(qū)內(nèi)的系統(tǒng)（例如電廠MIS系統(tǒng)等）之間，由報(bào)表管理及On-Call工作站的另一網(wǎng)口經(jīng)電力專用橫向單向安全隔離裝置出口，在采集此系數(shù)滿足相關(guān)數(shù)據(jù)交互控制要求。安全防護(hù)設(shè)置時(shí)，生產(chǎn)控制大區(qū)內(nèi)各安全區(qū)之間（例如計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和水情測報(bào)系統(tǒng)、繼電保護(hù)及問題故障錄波數(shù)據(jù)綜合管理應(yīng)用系統(tǒng)等）應(yīng)用安全防火墻或相當(dāng)作用功能的設(shè)備設(shè)施，完成邏輯思維隔離防護(hù)?？v向認(rèn)證：電站至省電力調(diào)配數(shù)據(jù)網(wǎng)，應(yīng)設(shè)置縱向加密認(rèn)證裝置。安全加固：根據(jù)前述總體策略，僅對處于外部網(wǎng)絡(luò)邊界的通信網(wǎng)關(guān)計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行安全加固。1.3.4硬件設(shè)計(jì)為保障各安全區(qū)之間的數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸安全，要求選用合適的安全保障防護(hù)設(shè)備，截至當(dāng)前