水电站计算机监控系统分布式IO设计与应用

陈 鹏，孙 锐

(1.中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072; 2.雅砻江流域水电开发有限公司, 四川 成都 610000)



水电站计算机监控系统分布式IO设计与应用

陈 鹏1，孙 锐2

(1.中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072; 2.雅砻江流域水电开发有限公司, 四川 成都 610000)

水电站中大量的现地设备信号需要接入计算机监控系统LCU的PLC中，目前主要的方式是采用二次电缆直接将分散的各类信号接入PLC中，本文根据水电站特点，提出了使用分布式IO的方式，将现地设备信号就近接入PLC。

水电站；计算机监控系统；PLC；分布式IO

1 现地设备信号接入的常规方式

目前国内各种类型的水电站，计算机监控系统一般都设置了LCU，现地设备信号通过二次电缆直接接入对应的LCU的PLC中；部分大中型水电站，分散设置了个别集中的分布式IO柜，布置在部分现地设备信号集中的附近，就近的现地设备信号通过二次电缆先接入分布式IO柜，分布式IO柜再以通讯方式与对应的LCU连接，从而实现采集现地信号的功能。

2 对分布式IO接入方式的传统认识

尽管PLC分布式IO的接入方式已经出现多年，并且早已在火电、化工等行业广泛应用。国内水电站中也有应用，但没有广泛和全厂采用，主要有以下几个方面的原因：

(1)水电站各种设备的厂家分散，计算机监控系统独立采购，不利于计算机监控系统的PLC品牌和型号的统一。

(2)计算机监控系统和分布式IO分属不同的供货商，调试和维护存在界面分歧。

(3)传统观念对通讯方式抱有怀疑态度，认为通讯方式的可靠性不高，常把通讯方式作为硬接线的补充。

3 分布式IO接入方式的特点

从技术发展来看，采用分布式IO方式具有重大的意义，推进了水电站的数字化建设。在目前阶段，现地设备信号不能实现数字化的情况下，采用分布式IO方式构建计算机监控系统，在经济、技术上均有重要意义。从工程设计分析，采用分布式IO具有以下一些特点：

(1)将接入点下放到就地，大量减少二次电缆，现地设备信号数量越多、距离LCU越远，经济效益越明显。

(2)减少现场的电缆敷设和接线调试的工作量，现地设备出厂时已经将内部的信号接入本柜的分布式IO中，现场只需敷设相应的通讯线与LCU连接即可，现场的安装、调试工作量将大大减少。

(3)减少了二次电缆的数量，电缆桥架需求将降低，减少投资。

(4)分布式IO需要增加相应的背板、电源、通讯模块等设备，将增加部分投资。

综上所述，当现地设备信号的点数和距离达到一定数量时，仅从设备硬件投资比较，将达到一个平衡点；特别是考虑到现场施工人员及时间成本，使用分布式IO方式是非常适合具有一定规模的水电站。

4 常规方式与分布式IO接入方式的分析对比

以笔者参与设计的某电站开关站为例进行对比分析，该电站开关站为双母线GIS接线，主变进线间隔4回，线路出线间隔4回，母联间隔1回，PT间隔2回，共计11组面汇控柜。

在GIS楼的一端设置了1套开关站LCU，主厂房4台机组段分别设置了1套机组LCU。主变汇控柜的DI、DO、SOE信号接入对应的机组LCU的PLC中，其余汇控柜的DI、DO、SOE信号接入开关站LCU的PLC中。汇控柜接入开关站LCU的信号、电缆数量统计见表1、2;汇控柜分布式IO信号数量配置见表3；汇控柜常规接入与分布IO接入设备对比见表4。

通过上述表格分析可知，如果采用分布式IO方式接入，该电站规模将增加少量投资，如果全厂统一考虑采用分布式IO的接入方式，采用中低端PLC配置分布式IO，并计入人工和工期等因素，经济效益将非常明显。

表1 汇控柜接入开关站LCU的信号数量统计

表2 汇控柜接入开关站LCU的电缆数量统计

注：电缆价格以实际电站招标价格参考

表3 汇控柜分布式IO信号数量配置

注:将IO信号数量从LCU分散到分布式IO不变，只增加分布式IO的配套模块，增加的设备以主流PLC的高端配置核算

表4 汇控柜常规接入与分布式IO接入设备对比

而前文提到的采购、调试等问题，笔者认为都可以在管理上解决；而对于通讯方式不可靠的怀疑，在水电站计算机监控系统早已网络化的当今，本身就不足为虑了。

5 结 语

本文从水电站工程实际出发，以实例分析说明了在水电站计算机监控系统中采用分布式IO的可行性和经济性，从而达到减少投资，缩短工期的目的。实际设计时，应根据水电站实际规模、布置等条件分析，确定是否采用分布式IO的接入方案。随着人力成本的不断上升，采用分布式IO的设计方案，可以大大减少用工数量和安装调试时间，效益将非常可观。

[1] 水力发电厂计算机监控系统设计规范DL/T 5065-2009[S].中国电力出版社,2009.

2015-05-04

陈鹏(1981-)，男，四川荣县人，硕士研究生，工程师，从事水电站设计工作。

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