GE Fanuc 在水电站综合自动化控制系统中应用
水电站是河上一个具有发电、防洪和航运等作用的水电工程,我国在上个世纪80代开始在水电站应用计算机监控技术。随着水电站“无人值班”（少人值守）工作的不断深入开展，对水电厂的生产运行和管理提出了更高的要求；以“厂网分开、竞价上网”为基础的电力体制的改革也对水电厂自动化技术提出了新的要求。计算机技术、信息技术、网络技术的飞速发展，给水电厂自动化系统无论在结构上还是在功能上，都提供了一个广阔的发展舞台。水电厂自动化也必须适应新的形势需要，有新的内容和新的发展。如今的水电厂自动化系统应该成为一个集计算机、控制、通信、网络、电力电子为一体的综合系统。不仅可以完成对单个电厂，还进一步要实现对梯级、流域、甚至跨流域的水电厂群的经济运行和安全监控。
分布式监控系统以控制对象分散为主要特征，对于水电站而言包括水轮发电机组、公用设备及其辅机系统、通风空调系统、闸门及船闸等。按控制对象为单元设置多套相应的装置，构成水电厂现地控制单元，完成控制对象的数据采集和处理、机组等主要设备的控制和调节及装置的数据通信等。水电厂采用分布式处理，一般与电厂分层控制相结合，形成水电厂分层、分布式控制系统，这种模式在国内外水电厂应用很广。
水电站要实现无人值班，除要建设好厂内的计算机实时监控过程外，还须会同各级调度部门，结合电网调度的实际需要，共同参与电网调度自动化系统建设，完成数据采集和监视（SCADA）、自动发电控制（AGC）和电压控制（AVC）以及远程通信网络建设等工程，并提高系统的智能化程度：能对所采集的数据进行综合分析，对设备运行情况做出判断，自动采取有效措施或提供处理指导。
水轮发电机组控制系统及GE Fanuc 解决方案
水轮机组现地控制单元(简称LCU)，每套机组的LCU包含:
- 主机、辅机PLC控制及人机界面
- 转速测控装置与温度巡检装置
- 发电机保护测控与变压器保护测控
- 线路保护测控与转速测控装置
- 发电机电度计量与主变电度计量等
- 励磁系统
- 调速系统
- 直流电源系统等
水轮机组LCU主要作用：
- 数据采集、控制调节与人机联系
- 电厂设备运行管理及指导
- 实时监视电力设备的运行状态
- 将水电站运行的实时数据或图像信息上传至上级调度系统
- 接受执行上级调度系统发来的遥控、遥调命令
- 确保水电站的安全、可靠、经济运行
- 实现电站的无人或少人值班等
由于水轮发电机组系统是水电站最关键、最复杂的系统，所以必须采用可靠性、安全性和实时性很高的控制系统。如何提高水电站LCU系统的可靠性一直是业内人士非常关心的事情。GE Fanuc可以为用户带来哪些与众不同的独特解决方案呢？
首先通过PLC直接上网。传统LCU的控制方案中，存在工控机数据通讯的“瓶颈”现象。为解决这种问题可采用下述两种方法: 一种是LCU的调速系统、励磁系统、保护装置等直接上以太网，这样就分散数据负荷。另一种是将LCU的调速系统、励磁系统、保护装置等和PLC子站通讯，PLC的可靠性高于工控机，这样就大大提高了LCU的可靠性。
采用GE Fanuc工业以太网优点包括：
- 通讯速度高, 支持10M/100M传输速率,便于实现大量数据的实时远距离传输, 通讯距离可无限远
- 可以实现一站对多站的通讯与全局数据共享,便于各站既独立运行又相互联锁的运行
- 可以通过一台计算机完成全厂PLC站的编程、诊断，不用去各个分站，大大提高系统调试、维护时间
- GE Fanuc工业以太网支持通用的Hub、Switch、Router等网络产品，易于购买，易于维护，减少用户库存
- 采用EGD方式通讯，用户无需编程，只需组态,即可实现
- 国内外有大量工业实际应用案例
- 可以实现从控制层到信息层的环网连接，增强了网络的可靠性；而一般的工业总线无法实现环网连接，一旦总线出现断裂，会导致大量数据丢失。
其次，GE Fanuc的热备冗余结构也可大大提高LCU的可靠性。
- 双机热备、无扰切换，可靠性高、便于维护。在一定时间内，热备机也许没有“表现的机会”，一旦让他表演，他会“准确而恰如其分地表演”。GE FANUC双机热备的实现有多种方案。例如:可采用GE Fanuc系列90-70 HSB或PACSystems RX7i HSB热备系统等，见下图2:
- 光纤以太网冗余或环网. 由于通讯距离远,为避免偶然因素的影响,组成冗余网或环网,可以大大提高系统的可靠性。
- 与远程机架的联结采用Genius双电缆冗余. 一般情况，一个LCU单元需要几个远程机架。主机架与远程机架采用单缆连接已经足够。但采用双缆可以获得更高的可靠性。采用双缆连接主机架与远程站，一根从左侧电缆沟走线，一根从右侧走线，这样一旦一侧有火灾、机械损伤等不可预见性的因素，不影响系统的正常运行。
公用设备及辅机系统包括设备主要有排水系统、公共油压装置、压缩空气系统设备、机组供水系统、开关站控制系统等。其主要作用是为主机组的正常运行提供必要的水、油、气。通常需要控制的设备有空压机、深井泵、离心泵、排污泵、减压阀、流量调节阀、全自动滤水器、水力控制阀、安全阀、雨淋阀、控制开关阀泵空阀、水位计、流量计、水位控制器和油处理等设备。
公用设备及辅机系统是保证发电机组正常工作的重要系统。可以根据和系统的重要性及资金状况选用合适的控制系统，可以采用GE Fanuc系列90-70 HSB、PAC RX7i HSB和PAC RX3i热备系统或单机系统等。热备系统见图2 ，单机系统见图
水电站的通风空调系统主要是为厂房工作区置换通风供氧。主要控制设备就是风机和中央空调等。其重要性不言而喻，这显然需要选择高靠性的热备系统。例如：可以采用GE Fanuc系列90-70 HSB、PAC RX7i HSB和PAC RX3i热备系统等
水电站的闸门控制系统主要是控制大坝水位，以便泄洪、蓄水发电、船运等，其主要控制设备就是大小闸门及各种液位计等。可以根据和系统的重要性及资金状况选用合适的控制系统，可以采用GE 热备系统或单机系统等。
