摘要：水电站监控系统是确保电站安全稳定运行的重要技术措施。本文以水电站监控系统为研究对象，从OPC技术出发，探索OPC技术如何为执行不同通信标准的监控子站提供统一高效的通信接口，以满足这些监控子站监控信息的数据交换以及集成需要，提高监控效益。
关键词：监控系统；OPC技术；数据交换；PLC；集成
水电站是我国电能的重要来源形式。在水电站中，监控系统通过利用数字电子计算机对水电站的电能生产过程进行控制，提高水电站的自动化水平，提高水电站的供电质量，提高水电站的安全运行水平，提高水电站的劳动生产率和经济效益。目前，我国水电站在数量和装机规模上均居世界第一，而水电站监控系统普遍存在多种通信规约共存、缺乏统一接口的局限。那么，如何以一种高效、节省的方式，实现水电站监控系统数据共享、集中控制则成为重要的研究方向。其中，OPC能够弥补常规集控的不足，大大提高集控工作的效率，是集控监控系统实现的重要方法。
1 OPC与PLC通信的实现
目前，大部分PLC都已支持OPC协议，上行数据比较简单。只需在OPC软件中选择对应的PLC类型，并设置其IP地址，即可采集数据。
由于电站监控系统本身可对PLC操作，故需要读懂PLC中是如何接收上位机命令并执行操作的。此处PLC中查看的重点为接收命令的程序段。并通过查看原有电站监控系统，统计下所有的控制令，与PLC对照得出应下发的报文内容。
在统计完成以上内容后，在PLC中接收命令的程序段中加入一个控制权切换点，即：控制权切到电站后，电站监控系统不得控制此LCU；控制权切到电站后，集控监控系统不得控制此LCU（控制权切换点不应受控制权的闭锁：及时控制权在对侧，也可切换控制权）。且若控制权不在本侧，而下发命令后，应能有相应报警提示。
2 NC2000V3.0与OPC配合使用
随着自动化控制的发展，集控已趋于普及。如今集控的主流方式有2种：通过与电站监控系统通信实现和直接与现地PLC通信实现（扩大式厂站）。第一种方式的优势在于简单，PLC中一般无需修改；而扩大式厂站的优势在于其数据刷新更快，下发命令时效性最高，但缺点在于需要对PLC开发驱动。若各子站PLC类型不同，则需开发多套PLC驱动，工作量将十分巨大。此时，OPC的优势就体现出来了。因为目前大部分PLC都已支持OPC协议，则只要通过OPC软件来采集PLC数据，下发控制命令。则问题就得到大大简化，需编写一套OPC与集控通讯程序即可。且后续可用于其他工程。
2.1 OPC用于集控的优势
集控在实现的过程中，还存在着一个危险点即误连控制对象。任何一个误连，都有可能是一场事故。在常规集控制作上，只能通过工作人员的细心和静态背靠背试验来将风险降低。在采用了OPC软件后，它的设计十分人性化，将上行数据和下行命令独立开来。在做某一个LCU动态试验时，将其他站及本站其他LCU下行命令均封锁起来。再将本LCU存在风险的设备切为现地或将对应的开出继电器拔出，将风险降到了最低。
2.2 各节点功能
1）主机1、2：主要负责与各子站OPC服务器通讯，对采集的数据进行处理，并组播到其他节点，数据库管理，历史数据库的生成、转储，参数越复限记录，测点定义及限值存储，各类运行报表生成和储存等数据处理和管理。
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2）操作员工作站：主要作为操作员人机接口工作平台，负责运行监视、控制及调节命令发出，设定或变更工作方式、各图表曲线的生成、打印、人机界面（MMI）、语音报警等功能。
3）工程师工作站：主要有两大功用，其一作为工程师或者编程员维护工具；其二作为仿真培训或专家系统工作站。
4）远动通信服务器：负责电站计算机监控系统与上级调度部门中心计算机系统间的通信联系；同时远动通信服务器配置了足够的通道以便于系统扩充。
5）GPS装置及对时：GPS装置为集控侧计算机设备提供网络NTP对时信号。
2.3 OPC与NC3.0通讯
OPC与NC3.0通信，此处用的是IEC870-104规约。
开关量上送采用1号单点遥信报文，SOE量上送采用30号单点SOE报文，模拟量上送采用13号短浮点数类型，下发控制用45号单点遥控报文类型，遥调采用50号短浮点数下发实现。
下发控制令的闭锁有：每个LCU均有控制权切换点，全厂控制权切换点。全厂控制权切换点为总闭锁点，若此点为0，则命令无法下发；若此点为1，则OPC能接收到此命令。为了避免全厂控制权切到电站后，集控侧无法下令，故将全厂控制权切换命令的下发改为不受任何闭锁限制。
3 系统特点
集控监控系统除了具备一些常用的监控功能，如自动开停机、开关的分/合操作、自动报警、报表打印、历史数据存储和查询等外，还具备下列几大特点
3.1 可靠的冗余结构
考虑到集控中心安全生产运行的重要性，无论是网络还是集控设备的硬件和软件，均采用了可靠的冗余结构和容错能力，并在集控中心的实际使用中发挥出了很大的作用。
3.2 多种对外通信方式
由于集控中心涉及到的设备多而广，供应商业包含了全球范围，另外水电站的建设也涉及到多个专业和领域，这些造就了集控中心的多元性和复杂性。集控中心计算机监控系统作为运行人员与设备监视和控制的接口，需要将这些设备全部接入到计算机监控系统中，方能实现运行监控。由于这些设备的多元性和复杂性，增加了这些设备接入的难度和复杂程度，有的设备或者被监控对象是一个完整的个体，它有自己的控制流程和监视规则。计算机监控系统接入这些设备的方式不仅有硬接点接入，还有通信接口接入，尽可能多的监视设备的参数信息，同时也便于扩展和兼容，集控中心计算机监控系统具备多种对外通信方式和支持多种通信协议，包括网络、串口等、远程串口等。由于集控中心网络可连接到任一子站，且子站未采集电度量数据，此处采用远程串口方式，集控通讯机直接与电能采集装置通讯。即在子站交换机处加装一个网口转串口装置，在集控侧安装驱动。实现远程连接。
4 结束语
总之，在电力技术发展和水电站管理水平提高的背景下，要求水电站实现监控系统的信息资源的共享和集中监控。综上，OPC技术在水电站监控系统通信中的应用能够实现系统的开放性，易于实现与其它系统的接口，实现各子站系统间高效的数据通信，满足集控要求，具有很好的实际应用价值。
参考文献：
[1]宋云辉，王锐.OPC技术在监控系统中的应用[J].中国电梯，2015：29-32.
[2]李恒.谈OPC技术在港口电力监控系统中的应用与研究[J].工程建设与设计，2017（5）：91-93.
论文作者:余浪锋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/20
标签：监控系统论文; 水电站论文; 控制权论文; 电站论文; 通信论文; 命令论文; 设备论文; 《电力设备》2017年第20期论文;