关键字：高速公路；工程电力；监控系统
随着计算机技术和网络通讯技术的快速发展，机电工程电力监控系统也随之发展起来了。这些年，各省高速公路联网收费工作不断地加强，对道路建筑要求也提高了，从而对电力保障的要求也越来越高，收费站电力监控系统的建设引起了很多建设单位的高度重视，从而将工程电力监控系统不断地完善，规模不断地扩大。高速公路电力系统能够稳定地运行，将成为保障高速公路安全运营的一个首要环节。
一、工程电力监控系统的功能
1、遥信、遥测和遥控
现场控制网络通过光纤输送到控制中心中，又再一次由数据库储存起来。工作人员只要守着工作站的监控系统，就能一目了然地清楚地看到设备的运行情况以及电量趋势曲线的历史数据打印显现出来，都是通过监控系统的图表看出的，高速公路如有设备故障和潮流越限，它都会警报的。现场的各种电力设备和供电设备的开关都是由机电工程电力监控系统的遥控控制的。通过一些检测设备的数据，从而能够得到更多的保护，如实现过流保护、速断保护、重合闸等等。
2、 对数据进行处理的功能
数据处理功能由遥控检测数据处理、事件记录处理、各种数据整理；各种趋势曲线生成的情况、设备操作的异常情况；原先的文档归类归档整理保存等。历史数据库管理系统由工作人员经常性在某个时间段或周期内将准确地数据重新储存到原始的数据库中，从而能够使交换和传输这两个功能被实现。
二、系统组成
通信、收费、监控设施的用电是产生高速公路供配电系统长期出现负荷的主要原因；场区用电如管养设施、服务设施、收费站等；都是由当地电网和地理位置条件的限制和受控的，由分散独立的设置作为路段的变配电，同时又准备了临时使用的备用电源来供负荷电的可靠性。用分布式设计，通过网络控制技术和网络通信技术来组网，从而使网络综合自动化供配电的实现。构成现场子网采用通信网关，它都分部在设备相对较集中的地方。通过其他多个系统来构成整个机电工程电力监控的系统。
1、 系统组成的体系结构
在高速公路上，由分层分布式系统结构来作为电力监控系统，站控层网络和间隔层网络是根据监控系统功能来划分的，骨干网通过太网组成，从而使系统在通信时的实时性和抗干扰性得到充分的保证。现场都是通过总线组网形成的，使得网络数据的传输，达到很高地效率、很高地速率，整个网络的正常持续地运行都不被其他智能测控节点的临时故障带来影响。ICU是现场数据采集和控制设备，ICU都是通过传感器信号输送的。ICU单元都是自带 CPU，它采集信号周期很短，为了使通信时不误码率，所以，在通信中要及时短祯输送。由智能通信控制器RTU相连来构成ICU，它也是由数据的双向输送来实现。
（1）综合自动化系统―总线型结构
各种检测控制装置以及单元都是挂立在一条总线上的，以基带
形式进行串行传递的公用总线上的信息，它的输送方向都是由一个开始点向两端逐步地扩散出来，就像收音机射出信息的那样，这就是总线结构，也可以称它为广播式计算机网络。现以一个案例来说明：山西晋侯高速公路变配电监控系统，它是一个典型的总线型网络系统。位于翼城收费管理监控中心内的一套监控主站，它是工作人员特对其工程设置的。由于监控采集设备和通信设备输送给监控主站都是子站所监控的设备的数据；经过处理、组态后，所有的数据都被监控主站所接收，并能够及时地显示在系统地显示器上。监控管理层与数据集中层之间都是由光纤和以太网总线方式互相联接在一起的。从而能够使设备终端层实现全能自动化，这也是其工程最终的目的。通讯协议或数据转发的方式都是由系统定制的，从而使变电站所有带通讯接口的设备联网(如ABB的SPA卜140C) 能够全面地实现。
三、高速公路道路建筑
在高速公路道路建筑中，不能在建筑征用土地上修建房屋跟道路无关地建筑物。由以下几方面来介绍：（1）高速公路的路堤与排水沟的两侧要余留一些作为建筑用地；在条件允许下，对道路建筑扩大适当地范围。（2）在道路建设中，有些土地要进行挖和填，所以，对道路建设需要很多的土地。对于道路经常性的填筑和养护也需要一定的土地。一般高速公路道路建筑如有问题都可以通过电力系统来传输的。所以，道路地建筑和电力监控系统联系在一起的。
四、对高速公路系统建设的重要性
工程电力监控系统在高速公路中起到了很大的作用，但是却被有关人员忽略了。对所有路面的交通情况以及天气变化信息收集、处理都是由监控系统控制的；但实际上，机电工程电力监控系统是监控系统不可缺少的，它们紧密联系在一起。高速公路收费系统能够持续正常地运行，前提是能够更好地建立机电工程电力监控系统，联网收费在高速公路中展开了，工作人员对系统运行地稳定性要求非常地高。要想高速公路收费系统正常运行得以保证，前提是供电系统得到保证。如果高速公路临时出现停电，收费站里的收费系统有专用uPS可以保证几十分钟的供电，虽然可以应急，但一旦超过时限就无法得到恢复。没有自动切换启动地柴油发电机是临时备用的，收费站的电量全部耗尽，将导致所有的系统被瘫痪，无法工作，更加影响到整个联网系统。此外，高速公路沿线电缆经常性地被盗 ，这种情况地出现是目前最严重的，如果把机电工程电力监控系统建成了，就能够更好地监控全线的外场设备。如有发现偷窃电缆者，机电工程电力监控系统马上发出异常地警报。总之，在高速公路监控系统中，机电工程电力监控系统是不可缺一的。
五、系统发展趋势
随着社会主义地发展，计算机应用技术和通信技术也随之发展起来了，借助于高速公路内部独立的通信系统，对收费站以及隧道电站供电系统的各种电压等设备正常地运行，并进行监控和管理都是通过变电所综合自动化系统来体现的。因此，我们可以通过一些自动化、多媒体设备、先进地通信技术设备将变电站的图片、声音向调度中心和集控站引进，可以一目了茫，也能够听到“远方值班、巡检”。
在运行中，变电站可能出现无法预料的危险情况， 从而使图像在监控系统起到很大地作用，它为变电站在设备上减少了损失。所以，变电站设备能够正常稳定地运行，是变电站无人值守的重要保证。
当前，很多发电厂的电气自动化系统都是在传统的分散控制系统的基础上设计和修改的，通过100/10M交换机使操作人员及工程师能够对厂用电、发电组、公用等不同的元器件进行监管。分散管理系统只能对各个元器件进行管理和控制，管理人员之间的分工监管不同的对象，这使得工作的效率低下，而利用电气监控不仅可以使所有的监管人员和工程师监控所有元器件，在特殊的情况下，可以利用远程进行监管，极大地提高了工作效率，保障了整个系统的安全。其系统的结构如图1所示。
2升压站网络监控系统
2.1网络监控系统的构成
网络监控系统主要由站控层和间隔层两层组成，通过双以太网的结构，采用光纤或电缆作为传输介质，由于没有前置的机层，使得整个系统能够不断地扩大，避免了发展瓶颈。升压站的网络监控系统通过测控网络上获取信息并上传至调度中心，从而保障自动调度分配的需要。对于系统的站控层，主要的作用是设备监视、控制、测量、管理，负责站控层中的各个站点的数据传输和访问请求。采用星型网络拓扑结构，采用TCP/IP网络传输协议，其传输速率达到100Mb/s以上。对于间隔层来说，主要有网络设备、测控单元及保护信息单元等接口组成，其工作的单元各自独立，这意味着即使站控层及其之间的网络失效，间隔层中的工作单元仍然可进行正常的工作，间隔层之间的网络传输介质通过屏蔽双绞线，具有较强的抗电磁干扰能力，可以保障数据在复杂的磁场干扰环境下正常传输。目前，整个系统的硬件部分的可靠性已经达到了较高的水平，前沿的设备进行数据收集，并根据系统的指示将收集到的数据存储、处理及发送至管理中心，中心将处理过的数据以图像、声音、文字或视频的形式展示出来，以便管理人员进行查看和监控，对于预警信号或事故信号，及时提醒相关人员，以便第一时间采取措施进行管理和控制。另外，即使网络传输的安全系数非常高，但也不能保障网络传输不会出错，对于间隔间来说，它可以直接对现场的设备进行操作，完成对断路器、隔离器等设备的开关控制，起到二重保护的作用。
2.2网络监控系统的组网方案
整个系统采用双以太网并行工作的模式，在其设备上也采用冗余的配置方式，两个工作站、2台打印机、2台主机、1台五防主机、1台工程师站、1台保护管理机及多个网络交换机组成。其组网方案如图2所示。该组网方案采用开放式结构，便于系统的进一步升级和扩建。由于采用双以太网结构，系统数据的传输可靠性高。通过双操作员工作站的模式，使得双机在切换时不丢失数据信息，对于事件的顺序状态记录时间上连续，实现系统的真正无缝链接。
2.3网络监控系统的相关装置
（1）数据采集对于信息的采集信号主要有开关量、模拟量和脉冲量3种。对于数据的采集主要按照电气设备发出信号的类型进行划分，对于模拟量的采集主要采取定时采集、越限采集和回忆采集3种方式；而对于开关量主要按照事件顺序记录采集和设备异常采集。（2）数据存储对于升压站来说，要对数据进行存储，以便于进行实时管理和历史参考，采用通用数据库工具，便于维护和管理。（3）智能保护一般的电网里都有继电器或智能保护装置，网络监控系统中的智能保护装置主要的功能是自动发电控制和自动电压控制两部分。（4）顺序控制装置对于升压站来说，通过对断路器、隔离开关、主变分接头、电动接地开关、无功设备等的顺序控制，可以实现数据的完整调度，保障整个系统的安全工作。
3系统间的网络通信
（1）CANCAN是我国电力行业比较流行且认可的一种现场总线，其传输方式支持多主和单主两种，数据传输过程中出现数据碰撞时，采用重发的方式来进行解决。其通信传输距离最远为10千米，最高传输速率为1Mbps。（2）RS－485RS-485并不是严格意义上的现场总线，由于其简单方便的特点，在我国应用的相对比较广泛。其缺点是当一个节点出现故障时，整个总线将陷入瘫焕。（3）Profibus西门子公司提出的现场总线，可用于实时性比较高的管理控制领域，该总线线路越长，其传输的速率越慢。由于数据的传输在总线上进行，保障数据的可靠传输，需要通过代码的控制，其核心代码如下所示。
4结语
[关键词] 电网企业；协同监督；管理优化
doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2015 . 21. 052
[中图分类号] F279.23 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2015）21- 0103- 02
电网企业作为国家重要的大型公用性管理企业，承载着电力供应管理的重要使命，在电力发、输、配、用一体化管理体系中具有重要的管理责任。随着我国电力装备的不断提升，电网骨架不断增强，电网企业整体资产水平不断增大，针对电网企业安全、稳定、合规合法的运营与管理要求越来越高。随着国家对企业监督管理要求的不断提升，全面综合的提高电网企业协同监督管理水平意义重大。
1 电网企业强化协同监督管理的重要性分析
党的十八届三中全会和十八届中纪委三次全会提出的明确要求，企业应深化落实党风廉政建设责任机制以及党委负责主体责任，国家全力开展依法治国、强化作风建设、深化监督管控机制落实，因此，深化协同监督管理，有利于推动企业强化政府监督、社会监督、舆论监督的有效开展，明确廉政责任机制，推进企业反腐倡廉及管理效率提升。强化协同监督管理有利于企业强化强化对权力运行的制约和监督，保障企业可持续健康发展，构建有效的内部监督及外部协同管理机制，完善实时监控、企业及员工安全保障体系建立。
2 电网企业协同监督管理体系构建分析
电网企业深入开展协同监督管理体系建设，要求强化管控措施的提出与落实，深化监督管控的实效分析。要求成立健全的协同监督管理组织结构与责任主体，深化协同监督管理的落实与追踪，推进监督管理与生产运营管理工作的融合，构建监督管理平台，实现有效的监督管理信息流通保障。
2.1 深化电网企业专业部门监督管理责任体系建设
电网企业作为电力系统的重要性管理及调节主体，对于保障电力安全稳定供应具有重大的责任。生产及运营相关主体专业部门应作为电网企业协同监督管理的主体对象，要做到监督重点明确，监督对象明确，监督内容明确，确保协同监督管理部门全覆盖、岗位全覆盖、责任全覆盖，进行有效的监督职责细化研究，重点突出关键问题，构建有效的专业部门监督管理责任体系。
2.2 深化电网企业内部协同监督管理调节与合作体系建设
电网企业监督管理的重要措施是利用协同机制，充分调动不同部门及不同岗位之间的调节与合作作用，提高监督管理的协同作用发挥。深化专业部门之间的监督协同合作，提高监督效率，提升监督全面性、深入性。
2.3 深化电网企业协同监督闭环管理体系建设
监督管理的内容体系不仅包括发现问题、反映问题，针对问题的解决及责任追究也是重中之重，因此深化电网企业协同监督闭环管理体系建设意义重大。应充分落实制度与法律的重要性，充分贯彻相关法律法规及管理制度的落实，利用协同监督管理，总结问题与经验，构建完善的闭环管理体系。
2.4 深化电网企业协同监督重点问题管理体系建设
企业运营管理体系中隐藏着多种形态的问题与矛盾，涵盖着多种形式的风险隐患，协同监督管理应针对重点矛盾进行全面深化的总结与凝练，构建重点问题的解决机制及防范机制，明确风险点，进行有针对性的排查防范，提出长效的风险管理机制。
3 电网企业协同监督管理优化建议分析
3.1 强化企业协同监督管理意识提升，落实协同监督管理责任主体
构建长效的电网企业协同监督管理机制，需要全面提升企业员工与领导的协同监督管理意识，充分认识当前形势下提高岗位责任落实与思想修养提升的重要性，要求企业内容形成守规矩、敢担当、严格自律的良好氛围，明确责任底线与红线。强化跨部门、跨专业的问题沟通，实现横向、纵向的有效协同监督体系。
构建企业协同监督管理与企业管理的有效融合，提高防控廉政风险水平。落实企业、部门、岗位管理责任，严格落实监督主体责任，各司其职、各负其责，将协同监督管理与标准化专业管理、业务流程管理落实到实处，构建过程管控机制与追踪反馈机制。
3.2 积极开展多样化的协同监督主题教育活动，形成长效的协同管理机制
通过开展主题教育活动，丰富协同监督管理内容及形式，通过主题教育强化精神落实。开展针对党性、纪律、思想修养的培训与教育工作，提高企业整体协同监督管理意识；开展法律法规、制度规范的考评机制，提高责任主体的专业化素质；开展交流与总结评价机制，加强与同类型单位、部门之间、岗位之间的交流与总结。
3.3 健全内控管理体系，健全协同监督机制
完善的协同监督管理体系要求从源头上开展风险与问题挖掘，从过程中发现问题与改善问题，从结果上强化责任追究与规范提升，因此，应该健全企业内控管理体系，有针对性的构建一体化的内控管理流程，形成风险识别、预警、评价、应对机制，实现全方位、全过程的动态监测。通过长效的协同监督管理落实，健全协同监督机制，优化企业生产运营管理效率提升。
3.4 强化社会协同监督管理参与，积极发挥社会监督的重要作用
电网企业作为重要的公用性企业，为社会电力安全稳定供应做出了突出的贡献。企业协同监督管理应高度重视社会监督的参与，在生产建设、运营管理的各个环节构建有效的社会监督参与管理机制。通过企业门户网站建设、客户服务电话管理、监督问询反馈机制等多种形式，积极引入社会协同监督管理，发挥其重要的公众参与及普遍性作用。
3.5 重视媒体舆论的监督作用，积极进行合作与交流反馈
随着社会媒体舆论普及面及时效性的不断增强，媒体舆论监督将作为企业优化协同监督管理重要渠道，充分发挥该最敏锐工具的良好桥梁与纽带作用。积极开展相关在线咨询、媒体沟通、服务规范公示等多渠道活动，构建有效的媒体舆论监督合作与交流反馈机制。
4 总 结
电网企业协同监督管理将成为企业健康可持续发展的重要支撑基础，为企业营造安全、稳定、高效、开放的管理环境起到有力的推动作用。同时，电网企业协同监督管理也是一项长期、复杂的管理工作，需要在实践与管理工作中，不断总结问题与经验，创新协同监督管理内容体系与管理措施，全面提升企业的协同监督管理能力。
主要参考文献
[1]杨志红. 电网企业建立安全监督管理长效机制的思考[J]. 电力安全技术，2006（4）：3-6.
关键词：电厂 电气控制系统 总线
0 引言
随着我国电力行业的高速发展，dcs的应用也越来越广泛，但dcs主要完成的是汽轮机、锅炉的自动化过程控制，对电气部分的自动化结合较少，dcs一般未充分考虑电气设备的控制特点，所以无论是功能上还是系统结构上，与网络微机监控系统相比在开放性、先进性和经济性等方面都有较大的差距。
1 电气现场总线控制系统的监控对象
电气现场总线控制系统的监控对象主要有:发电机-变压器组，其监控范围主要包括发电机、发电机励磁系统、主变压器、220kv断路器；高压厂用工作及备用电源，其监控范围主要包括高压厂用工作变压器、起动-备用变压器等；主厂房内低压厂用电源，其监控范围主要包括低压厂用工作和公用变压器、照明变压器、检修变压器和除尘变压器等主厂房的低压厂用变压器；辅助车间低压厂用电源；动力中心至电动机控制中心电源馈线；单元机组发电机和锅炉dcs控制电动机；保安电源；直流系统；交流不停电电源。
2 电气现场总线控制系统的特点
2.1 电气参数变化快 电气模拟量一般为电流、电压、功率、频率等参数，数字量主要为开关状态、保护动作等信号，这些参数变化快，对计算机监控系统的采样速度要求高。
2.2 电气设备的智能化程度高 电气系统的发电机-变压器组保护、起动-备用变压器保护、自动同期装置、厂用电切换装置、励磁调节器等保护或自动装置均为微机型，6kv开关站保护为微机综合保护，380v开关站采用智能开关和微机型电动机控制器，所有的电气设备均实现了智能化，能方便地与各种计算机监控系统采用通信方式进行双向通信。另外，电气设备的控制一般均为开关量控制，控制逻辑十分简单，一般无调节或其它控制要求，电气设备的控制逻辑简单。
2.3 电气设备的控制频度较低 除在机组起、停过程中，部分电气设备要进行一些倒闸或切换操作外，在机组正常运行时电气设备一般不需要操作。在事故情况下，大多由继电保护或自动装置动作来切除故障或进行用电源切换。且电气设备具有良好的可控性，这是因为电气的控制对象一般均为断路器、空气开关或接触器，其操作灵活，动作可靠，与电厂其它受控设备相比，具有良好的可控性。
2.4 电气设备的安装环境较好且布置相对集中 电气设备大多集中布置在电气继电器室和各电气配电设备间内，设备布置相对比较集中，且安装环境极少有水汽或粉尘的污染，为控制设备就地布置提供了有利条件。
3 电气现场总线控制系统配置
每台机组配置现场总线控制系统(fieldbusco nt rol sys-tem，fcs)，将机组电气系统的发电机-变压器组、单元机组厂用电系统和公用厂用电系统都纳入fcs，fcs作为dcs的一个子系统，在dcs操作员站实现对电气系统的监控，并通过冗余配置的通信服务器在站控层与dcs进行连接。
3.1 网络结构 电气fcs采用分层、分布式计算机控制系统，在系统功能上分层，设备布置上分散。网络结构为3层设备2层网方式，3层设备指监控主站层、通信子站层和间隔层，2层网指连接监控主站层与通信子站层的以太网以及连接通信子站层与间隔层的现场总线网。监控主站层由双冗余的系统主机、工程师站、网络交换机和负责与dcs及厂级监控系统(sis)通信的双冗余通信服务器等组成，通信子站层主要由安装于电气继电器室的多串口通信服务器和安装在各配电室的通信管理机组成，间隔层设备主要包括安装在电气继电器室、6kv开关柜和380v开关柜的智能测控装置、综合保护测控装置、电动机控制器和智能仪表等。通信管理机与监控主站采用双冗余的光纤以太网连接，与间隔层设备可根据设备情况采用profibus，lon，can，工业以太网或其它现场总线进行连接，其主要功能除完成对各综合智能测控单元的数据进行管理外，还完成实时数据的加工和分布式数据库的管理工作。公用厂用电系统的站控层以太网独立组网，通过通信网关分别与机组自动化系统以太网连接，共用单元机组的工程师站，并通过软、硬件闭锁手段只能接受一台机组控制系统的操作指令。
3.2 数据采集 对发电机-变压器组、高压厂用变压器及起动-备用变压器，除少量模拟量信号、高压侧断路器、隔离开关、接地开关位置信号、控制回路断线及允许远方操作信号、发电机-变压器组及起动-备用变压器所有控制量信号采用硬接线直接与dcs连接外，其它监测信号均通过专设的测控装置接入fcs，再以通信方式送dcs。电气专用装置如发电机-变压器组及起动-备用变压器保护、电压自动调整装置(avr)、同期装置、故障录波、厂用电快速切换、柴油机、直流系统以及交(直)流不停电电源(ups)系统等均设有通信接口，通过多串口通信服务器接入fcs。
电厂厂用电源分高压厂用工作及备用电源、主厂房低压厂用电源系统和辅助车间低压厂用电源系统，主厂房低压厂用电源包括低压厂用工作和公用变压器、照明变压器、检修变压器和除尘变压器及其380v配电装置等，辅助车间低压厂用电源包括输煤系统、工业废水处理站、翻车机、循环水系统、补给水系统变压器及其380v配电装置等。为与本工程水、煤、灰辅助系统集中控制的思路相适应，辅助车间厂用电源系统均纳入机组dcs监控。针对热控水、煤、灰单独设置控制点的方案，辅助车间380v电源系统也可纳入相应可编程序控制器(plc)控制。
为使控制系统接线更加简单，对主厂房重要厂用电源如6kv厂用电系统及锅炉、汽轮机、主厂房公用系统等，采用硬接线和现场总线相结合的采集方式，即重要di信号(如断路器合闸位置、断路器跳闸位置、允许操作、故障)和do信号(如断路器合闸指令、断路器跳闸指令等)保留硬接线，回路其它所有信息均通过现场总线以通信方式送入fcs及dcs；而对机组不重要厂用电源如检修、照明、电除尘及辅助车间厂用电系统等，取消厂用电电源系统全部的硬接线，完全采用通信方式进行监视和控制。
对单元机组电动机，由于与机组热工系统联系紧密，采用硬接线和现场总线相结合的采集方式，同时，要保留和监控逻辑有关的重要信息，采用硬接线的方式，接入dcs中进行监控。fcs采集的供电气系统分析管理的信息如各保护整定值、故障时电流和电压波形等数据，送入fcs的工程师站进行分析处理，不送入dcs，但可以通过独立的通信接口送入sis和管理信息系统(mis)。
4 结束语
随着电厂自动化水平的不断提高，电气系统采用计算机控制已成为当前设计的主流，控制方式也从单纯的dcs监控逐步向具备故障分析、信息管理、设备管理、自动抄表、仿真培训等高等级运行管理功能的方向发展，由此又推动了现场总线技术在电厂电气控制系统中的应用。将fcs应用到火力发电厂控制过程有利于提高火力发电厂电气系统的自动化水平，节约工程投资，值得大力推广应用。
参考文献：
[1]李虞文.火电厂计算机控制技术与系统[m].北京:水利水电出版社.2003.
关键词：高速铁路；防灾安全监控系统；CAN
Abstract：Through the analysis of hierarchical structure of the disaster prevention and safety monitoring system of high speed railway, this paper discussed the networking scheme of the network management and the network of the disaster prevention and safety monitoring system of high speed railway, and then proposed one kind of system networking basing on the CAN bus .
Key words: high speed railway; disaster prevention and safety monitoring system; Controller Area Network（CAN）
中图分类号：U238 文献标识码：A 文章编号：
防灾安全监控系统作为铁路信息系统的一个子系统，其功能是对各种危及高速铁路运行的自然、事故灾害进行监测、报警，提供经处理后的灾害预警信息，为综合调度中心运行计划调度、下达行车管制、抢险救援和维护维修作依据，保证列车安全正点、高效舒适。防灾安全监控系统由风监测系统、雨量及洪水监测系统、地震监测系统、轨温监测系统、突发事故异物侵限及非法入侵防护系统组成。本文从系统的硬件和网络构成入手，探讨系统的组网方案。
一、系统层次结构
高速铁路防灾安全监控系统包含两个层次的网络，上层网络为管理网，下层网络为现场网。
1、管理网
高速铁路防灾安全监控系统是一个广域互连的计算机网络，需要将防灾安全监控的车站、区间、工区、变电所等局域网和调度中心局域网通过数据网或TDM电路互连。
管理网以主监控中心和区域监控中心为主的二级网络。其作为防灾安全监控系统的上层网络，负责收集、汇聚下层现场网络数据，对数据进行处理、产生告警等信息，将信息传至综合调度中心，并在综合调度中心信息共享，进行系统联动和控制；同时负责接收、转发综合调度中心下达的维修防护、抢险救援指令，并控制下层设备网络的相关动作。
2、现场网
现场网主要由监控点、传感器、控制器、执行器等现场设备组成，是一个原始数据采集的底层网络。根据监测地点的不同，现场设备可以设置于车站、工区、区间、无人值守机房、变电所等。
现场网主要负责采集现场原始数据，上传至网管理网；同时根据管理网下传的指令进行相应动作，并维护自身的稳定运行。
二、系统方案设计
1、设计原则
（1）充分利用铁路数据网和传输网基础资源，构建铁路防灾安全监控系统信息网。
（2）充分考虑系统的实时性，数据上传、指令下达所经过的节点不应太多。
（3）各现场子系统的资源应能有效共享，尽量构建在统一的监测平台上。
（4）各子系统应能适应铁路沿线的恶劣环境，在灾害降临时，底层设备应能不受干扰的、有效、可靠的运行，单监测点的失效应不影响整个系统的运行。
2、组网方式
（1）管理网
主监控中心一般为综合调度中心。设置各类服务器、数据库、协议转换设备、网络设备及各种监控终端等，实现其接收、处理、存储各类信息，输出告警、共享数据及指令下发、转发等功能，并完成与外部其它系统的接口互联。主监控中心网络结构如下图所示：
主监控中心局组网图
区域监控中心一般为综合维修工区。通过设置各种接入、处理设备，将现场监控点数据进行汇聚并上传至主监控中心。区域监控中心的组网如下图所示：
区域监控中心组网图
（2）现场网
监控点位于车站、区间、变电所等。监控点接收现场设备采集的监测数据、对数据进行正确性分析、告警判断，并对现场设备进行直接管理。监控点可输出实时告警信息，对于需要综合历史数据、联动其它系统进行分析计算才能确定的信息，则上传至上级监控中心进行处理。监控点是管理网与现场网的连接部分，并具备直接管理现场设备的功能，是整个系统设计成败的关键所在。
监控点的核心是连接管理网和现场网的网关设备。该设备主要实现以下功能：
接受现场数据，并对数据进行正确性分析
与上级监控中心的通信功能
告警判断功能
实时告警数据的暂存功能
设备自检、故障告警功能
该设备主要提供以下接口：
与现场采集设备的接口（总线接口或其它）
与监控终端（后台设备）的本地、或远程网络接口（RJ45或其它）
网络管理接口（RJ45或RS232）
与上级监控中心的网络接口（E1或其它）
为保证监控点的可靠性，网关设备宜采用双机热备的工作方式。监控点组网如下图所示：
监控点组网图
底层设备包括传感器、控制器、执行器等，是防灾安全监控系统的基础设施。底层设备的组网方式灵活多样，借鉴工业控制领域现场总线的成功运用经验，在此提出基于CAN（Controller Area Network）现场总线组建防灾安全监控系统监测网络的方案。
CAN总线具备多主工作方式、无站址通信、带优先权的总裁技术、短帧传送、出错及故障监测等技术特点，能较好的解决信息传输的实时性、可靠性和准确性；其总线组网方式能将各子系统有机的整合；尤其适用于节点多而分散、实时性要求高、现场环境干扰大的铁路防灾安全监控系统。
以铁路各车站、变电所、无人值守机房及区间的风、雨洪水、轨温、火灾、地震、异物侵限及非法入侵监测传感器，门禁、消防控制器、执行器为底层网络节点，以CAN总线组建底层网络。CAN总线网上位机作为作监控点与底层设备之间的网关，监控点工作人员通过后台设备查询现场监测数据及设备运行状态，控制机通过铁路数据网或专用TDM电路上传至上级监控中心。
底层CAN总线网络工作原理为：CAN总线设置为主从式工作，CAN上位机负责监控各个从机（CAN节点），向从机指令，并接收、处理从机传来的监测数据，输出告警；从机执行主机的指令，向主机传送监测数据或控制部件动作；由于通信信号传输到导线的端点时会发生反射，而且反射信号会干扰正常信号的传输，因此，总线两端应接有终端电阻，以消除反射信号，其阻值应当与传输电缆的特性阻抗大致相当。底层设备网络如下图所示：
基于CAN的防灾安全监控系统结构图
基于CAN总线设计的监测系统有较高的使用价值，而且价格低廉、可靠性高。同时系统还具有高可扩展性，在需要多通道采集的情况下只需添加少量的采集模块即可；组网方式灵活，铁路沿线车站、区间、车站房屋、通信信号机房等需要监控的的点都可挂接在CAN总线上；还可将AD、DA、开关量、计数器、控制器等模块进行集成，形成通用数据采集模块，进一步减少现场设备。
三、结语
本文通过分析高速铁路防灾安全监控系统的管理网、现场网的网络结构，给出一种适合的组网方案，其结论可为高速铁路防灾安全监控系统组网方案提供借鉴。
参考文献：
[1]Bosch公司 CAN 协议规范 V2.0版本．
[3]雷森．现场总线控制网络技术[M]．电子工业出版社．
[4]史久根，张培仁，陈真勇．CAN现场总线系统设计技术[M]．国防工业出版社．
中图分类号：TM6 文献标识码：A 文章编号：
0 引言
随着我国电力行业的高速发展，DCS的应用也越来越广泛，但DCS主要完成的是汽轮机、锅炉的自动化过程控制，对电气部分的自动化结合较少，DCS一般未充分考虑电气设备的控制特点，所以无论是功能上还是系统结构上，与网络微机监控系统相比在开放性、先进性和经济性等方面都有较大的差距。
1 电气现场总线控制系统的监控对象
电气现场总线控制系统的监控对象主要有:发电机-变压器组，其监控范围主要包括发电机、发电机励磁系统、主变压器、220kV断路器；高压厂用工作及备用电源，其监控范围主要包括高压厂用工作变压器、起动-备用变压器等；主厂房内低压厂用电源，其监控范围主要包括低压厂用工作和公用变压器、照明变压器、检修变压器和除尘变压器等主厂房的低压厂用变压器；辅助车间低压厂用电源；动力中心至电动机控制中心电源馈线；单元机组发电机和锅炉DCS控制电动机；保安电源；直流系统；交流不停电电源。
2 电气现场总线控制系统的特点
2.1 电气参数变化快 电气模拟量一般为电流、电压、功率、频率等参数，数字量主要为开关状态、保护动作等信号，这些参数变化快，对计算机监控系统的采样速度要求高。
2.2 电气设备的智能化程度高 电气系统的发电机-变压器组保护、起动-备用变压器保护、自动同期装置、厂用电切换装置、励磁调节器等保护或自动装置均为微机型，6kV开关站保护为微机综合保护，380V开关站采用智能开关和微机型电动机控制器，所有的电气设备均实现了智能化，能方便地与各种计算机监控系统采用通信方式进行双向通信。另外，电气设备的控制一般均为开关量控制，控制逻辑十分简单，一般无调节或其它控制要求，电气设备的控制逻辑简单。
2.3 电气设备的控制频度较低 除在机组起、停过程中，部分电气设备要进行一些倒闸或切换操作外，在机组正常运行时电气设备一般不需要操作。在事故情况下，大多由继电保护或自动装置动作来切除故障或进行用电源切换。且电气设备具有良好的可控性，这是因为电气的控制对象一般均为断路器、空气开关或接触器，其操作灵活，动作可靠，与电厂其它受控设备相比，具有良好的可控性。
2.4 电气设备的安装环境较好且布置相对集中 电气设备大多集中布置在电气继电器室和各电气配电设备间内，设备布置相对比较集中，且安装环境极少有水汽或粉尘的污染，为控制设备就地布置提供了有利条件。
3 电气现场总线控制系统配置 每台机组配置现场总线控制系统(fieldbusco nt rol sys-tem，FCS)，将机组电气系统的发电机-变压器组、单元机组厂用电系统和公用厂用电系统都纳入FCS，FCS作为DCS的一个子系统，在DCS操作员站实现对电气系统的监控，并通过冗余配置的通信服务器在站控层与DCS进行连接。
3.1 网络结构 电气FCS采用分层、分布式计算机控制系统，在系统功能上分层，设备布置上分散。网络结构为3层设备2层网方式，3层设备指监控主站层、通信子站层和间隔层，2层网指连接监控主站层与通信子站层的以太网以及连接通信子站层与间隔层的现场总线网。监控主站层由双冗余的系统主机、工程师站、网络交换机和负责与DCS及厂级监控系统(SIS)通信的双冗余通信服务器等组成，通信子站层主要由安装于电气继电器室的多串口通信服务器和安装在各配电室的通信管理机组成，间隔层设备主要包括安装在电气继电器室、6kV开关柜和380V开关柜的智能测控装置、综合保护测控装置、电动机控制器和智能仪表等。通信管理机与监控主站采用双冗余的光纤以太网连接，与间隔层设备可根据设备情况采用Profibus，LON，CAN，工业以太网或其它现场总线进行连接，其主要功能除完成对各综合智能测控单元的数据进行管理外，还完成实时数据的加工和分布式数据库的管理工作。公用厂用电系统的站控层以太网独立组网，通过通信网关分别与机组自动化系统以太网连接，共用单元机组的工程师站，并通过软、硬件闭锁手段只能接受一台机组控制系统的操作指令。
3.2 数据采集 对发电机-变压器组、高压厂用变压器及起动-备用变压器，除少量模拟量信号、高压侧断路器、隔离开关、接地开关位置信号、控制回路断线及允许远方操作信号、发电机-变压器组及起动-备用变压器所有控制量信号采用硬接线直接与DCS连接外，其它监测信号均通过专设的测控装置接入FCS，再以通信方式送DCS。电气专用装置如发电机-变压器组及起动-备用变压器保护、电压自动调整装置(AVR)、同期装置、故障录波、厂用电快速切换、柴油机、直流系统以及交(直)流不停电电源(UPS)系统等均设有通信接口，通过多串口通信服务器接入FCS。
电厂厂用电源分高压厂用工作及备用电源、主厂房低压厂用电源系统和辅助车间低压厂用电源系统，主厂房低压厂用电源包括低压厂用工作和公用变压器、照明变压器、检修变压器和除尘变压器及其380V配电装置等，辅助车间低压厂用电源包括输煤系统、工业废水处理站、翻车机、循环水系统、补给水系统变压器及其380V配电装置等。为与本工程水、煤、灰辅助系统集中控制的思路相适应，辅助车间厂用电源系统均纳入机组DCS监控。针对热控水、煤、灰单独设置控制点的方案，辅助车间380V电源系统也可纳入相应可编程序控制器(PLC)控制。 为使控制系统接线更加简单，对主厂房重要厂用电源如6kV厂用电系统及锅炉、汽轮机、主厂房公用系统等，采用硬接线和现场总线相结合的采集方式，即重要DI信号(如断路器合闸位置、断路器跳闸位置、允许操作、故障)和DO信号(如断路器合闸指令、断路器跳闸指令等)保留硬接线，回路其它所有信息均通过现场总线以通信方式送入FCS及DCS；而对机组不重要厂用电源如检修、照明、电除尘及辅助车间厂用电系统等，取消厂用电电源系统全部的硬接线，完全采用通信方式进行监视和控制。
对单元机组电动机，由于与机组热工系统联系紧密，采用硬接线和现场总线相结合的采集方式，同时，要保留和监控逻辑有关的重要信息，采用硬接线的方式，接入DCS中进行监控。FCS采集的供电气系统分析管理的信息如各保护整定值、故障时电流和电压波形等数据，送入FCS的工程师站进行分析处理，不送入DCS，但可以通过独立的通信接口送入SIS和管理信息系统(MIS)。
4 结束语 随着电厂自动化水平的不断提高，电气系统采用计算机控制已成为当前设计的主流，控制方式也从单纯的DCS监控逐步向具备故障分析、信息管理、设备管理、自动抄表、仿真培训等高等级运行管理功能的方向发展，由此又推动了现场总线技术在电厂电气控制系统中的应用。将FCS应用到火力发电厂控制过程有利于提高火力发电厂电气系统的自动化水平，节约工程投资，值得大力推广应用。
参考文献：
[1]李虞文.火电厂计算机控制技术与系统[M].北京:水利水电出版社.2003.
由于高速铁路机电监控以环境控制为主，各站之间机电设备的运行管理相对独立，没有对应联系和联动关系，且高速铁路线路长、跨地区广、站间距大，集中监控组网投资大，调试困难，因此在不是特别强调集中管理的情况下，一般采用分散监控方案。分散方案就是以车站为独立监控单位，构建监控系统，全线不设监控中心，区间监控设备就近纳入附近车站监控系统，各车站机电设备独立管理运行，与其它车站可通过其它系统传递信息，也可以通过Web浏览器浏览相关车站监控信息。这种监控方案简单实用、安装调试方便，独立性强，对其它系统影响小，投资相对集中监控少。车站机电设备监控系统主要由站级设备包括工作站、储存、输出设备，现场设备包括各种控制器、控制模块和各类检测执行单元组成。其监控对象主要包括车站供配电设备及UPS、EPS设备、照明系统、空调通风系统、给排水系统、垂直电梯、自动扶梯和停车场等。车站机电设备监控系统从网络的配置到主控制器的构成可组成多种方案。
1．1单网
从车站内主控制器到所有控制器、远程I/O模块之间采用单一网络和设备。单网的特点是组网简单、成本较低，基本满足高速铁路车站机电设备运营控制要求。该方案适用投资受限制、追求经济实用的项目。
1．2部分单网、部分双网
根据被控对象的重要程度不同，可采用部分单网、部分冗余网络的组网方式。因为并不是所有的被控对象都是采用冗余配置，只有可靠性要求很高的监控设备采用双网冗余配置，对一般配电、给排水、电梯等系统则采用单网，投资可以进行有效控制。在高速铁路机电设备车站监控系统中，无论是单网还是双网，将现场总线作为控制系统的远程I/O单元与控制器通信的联接网络，利用集散在各处的远程I/O单元采集相关信息，通过现场总线实现远距离通信。从主控制器到现场设备间的网络就是现场总线，现场总线是用于智能化设备和自动化控制系统间的多结点、总线式双向数字通信规程。现场总线接线十分简单，采用总线连接方式替代一对一的I/O连线，因而减少了电缆用量，简化连线设计；便于适当扩充现场设备，减少安装工作量；方便大量数字信息传送，完成现场设备的远程参数设定和修改。
2系统构成
2．1车站设多组主控制器方案
各系统控制器负责各子系统的数据采集、规约转换、命令下达和数据预处理，负责采集、处理现场设备的数据，并下达指令完成控制任务，一般以现场总线形式与被控设施的控制模块或I/O设备相连。监控工作站完成调度值班员人机交互功能，它为调度员执行运行操作提供了所有入口：显示各种监控画面，如变配电接线图、照明系统状态图、给排水运行图、空调通风系统运行图、电梯运行图、视频监控画面等，以及系统配置图、实时数据和信息、生产报表管理、告警信息、各种曲线、数据查询等。系统的各种控制和调节功能，如开关控制、变压器调节、照明控制、水泵调节、空调控制和调节、电梯控制以及时钟同步等，也可以通过监控画面直接操作完成。监控工作站可以驱动打印机打印各种运行报表、告警/事故信息等，还可以驱动数字投影系统、大屏幕或模拟屏显示。对于规模较大或要求比较苛刻的系统，还可以设置单独的维护工作站。维护工作站具备普通监控工作站的所有功能，可以用作监控工作站的备用工作站，维护工作站主要供维护工程师对系统进行参数设置、进程调度、权限管理和系统维护使用。数据库服务器负责保存和管理监控系统的历史数据和管理信息系统的数据，保证系统数据的唯一性。Web服务器以Web的方式向MIS或办公自动化系统提供服务，用户端只需使用IE浏览器即可查询监控系统的实时数据和信息、各种监控画面、管理报表、历史数据和曲线等。数据库服务器和Web服务器可以单独设置，也可以由数据库服务器兼作Web服务器。此种方案集中管理，分散控制，主控制器与现场I/O之间距离短，各子系统相对独立，系统之间影响较小，对大型站房、动车段、所、维修基地等比较适用。
2．2车站设一组冗余主控制器方案
系统结构，系统配置与设上面的方案类似，但车站级主控制器仅设一组，网络改为双网或单网。此方案控制管理集中，投资相对较省，但主控制器与现场I/O之间距离较长，各子系统间共用主控制器，一个子系统故障容易对其它子系统产生影响，但通过对重要监控设备采用网络冗余配置后，可满足系统可靠性要求。该方案中小型站房比较适用。
3控制器选择
机电设备监控系统可以采用PLC构建系统，也可以采用DCS构建系统。PLC是由模仿继电器控制原理发展起来的，具有逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算、数据处理、联网通信及PID回路调节等功能，更加适合工业现场的要求，具有高可靠性、强抗干扰能力，编程安装简便，输入和输出端更接近现场设备。DCS是在运算放大器的基础上得以发展的，具有模拟量控制的优势，在一些高级运算和大量的PID函数运算方面具有优势。高速铁路机电设备监控系统监控对象以开关量为主，并且工业环境下PLC系统综合性能优于DCS系统，而且在交通领域已经经过运行检验，因此在高速铁路机电设备监控系统设计中一般采用PLC系统。
4车站监控电源
为了保障车站机电设备监控系统运行，向其提供安全、稳定、可靠的电源是必不可少的，工程中主要采用以下几种方案。
4．1集中供电方案
在控制室设自动切换装置，由车站低压供电系统接取2路380/220V电源，切换装置后设在线式UPS，UPS分回路向车站级监控设备，现场监控模块提供电源，监控模块再向各种变送器提供电源。集中供电方案电源系统独立，供电可靠，但由于现场监控设备分散，当供电半径过长时，该供电方案就会受到局限。
4．2分散供电方案
分散供电方案中，除控制室接取2路电源外，其它控制模块等相关控制设备电源就近接取电源，各模块箱内设备用电池。这种方案简单实用，供电线路段，但电源接取点分散，供电可靠性差。
4．3混合供电方案
将集中供电与分散供电相结合，分区域设置切换装置和UPS，向附近控制设备提供电源，这样既可以保证供电的可靠性，又能减少供电线路。
5结束语
【关键词】电站 监控系统 技术改造
1 引言
赵沟电站是玉溪河灌区主干渠上梯形开发中的第二级电站，属径流引水式发电站，隶属于四川省玉溪河灌区管理局负责管辖。1988年机组开始投入使用，限于当时的技术水平，该水电站按照常规配置电磁式继电保护和监控装置，保护监控部分采用常规监控方式，速度反应比较慢，可靠性差，安全性差。
针对这种监控模式，目前工作人员值班方式是五班三倒，每班5人，主要采取人工抄表，巡视监控，工作人员劳动强度大，这已经不能满足现代化电力系统的发展模式。为消除当前监控方法不能满足现代化电站工作模式的需求，需要对这种监控模式进行改造，来实现无人值班或者少人值班，从而进一步提高工作效率。
2 计算机监控系统的设计原则
赵沟电站的主要作用是为四川省部分地区提供电力能源供给的任务， 所以该监控系统的设计既要追求技术先进， 又要遵循简单实用的原则。根据赵沟电站的运行特点以及计算机控制技术的应用特性， 赵沟电站监控系统在进行方案设计时应充分遵循以下原则：
（1）在满足可靠性以及实用性的基础上，采取无人值班或者少人值班的值班方式， 电站计算机监控系统采用全计算机监控的模式， 只设置统一的计算机监控系统，不设置独立的分散监控设备。
（2）计算机监控系统选用开放分层分布的结构， 在系统中任一设备发生故障情况下，整个系统以及系统内的其他设备仍然能继续工作。
（3）实现电站计算机监控系统同网调监控系统、电站综合管理信息系统、电站各个主要设备、火灾报警系统、空调通风系统、用电系统的通信。
3 计算机监控系统设计方案
赵沟电站的运行值班方式按无人值班或者少人值班的原则设计。从电站的安全性、可靠性来考虑，电站还需要设置多处紧急停机装置、安全闭锁装置以及事故动作的硬线回路， 这样能够在计算机监控系统发生故障的情况下电站工作人员对重要设备实施紧急处理。并且该计算机监控系统需要采用开放的分层分布结构，设置冗余容错的设计，在系统中任一设备发生故障情况下，整个系统以及系统内的其他设备仍然能继续工作，各智能控制单元能够脱离电站层独立运行。
4 计算机监控系统网络结构及设备配置
赵沟电站计算机监控系统选用开放的分层分布结构， 数据库实行分布式管理。按照网络结构将系统划分为两层：厂站控制层以及现地控制层；按照设备布置将其划分为两级： 厂站控制级设备以及现地控制级设备。计算机监控系统的各设备是通过网络节点的形式来接入电站控制层网络。
4.1 网络结构及特性
赵沟电站计算机监控系统的主干网络是厂站控制层网络，它选取双星形的以太网结构，在电站的中控室以及地下值班室分别设置了冗余的星形以太网交换机，这样在整个网络发生链路故障的时候可以自动切换到备用链路。现场控制层网络是系统中各个LCU以下的现场总线之间的通信，该系统内部各个LCU现场总线主要选用MB+现场总线以及通用协议的现场总线这两种形式。各种继电保护装置、自动化设备、以及监测仪表等均连接在相适应的总线上。
4.2 设备配置和布置
赵沟电站计算机监控系统功能主要由电站控制级设备和现地控制级设备一起完成。电站控制级设备配置包括：2套数据处理工作站、4套操作员工作站、 2套应用程序工作站、2套网络设备、1套监测信息查询服务器、1套语音报警服务器、1台便携式计算机以及操作台和打印设备。计算机主监控设备布置在中控室内，在原来的控制台位置放置计算机监控的操作台，上方布置服务器、工作站以及视频监控显示器等设备。采用直流电源来更换原来的高频开关电源，配100Ah免维护的蓄电池作为直流电源；为实时监控，需要对站内机组供水系统、机组制动系统进行配套的改造；全站内部均设置视频监控摄像头，通过网络通讯将数据上传至中控室，实现对电站生产过程全面监控。
5 计算机监控系统软件配置
赵沟电站计算机监控系统用NC2000计算机监控系统自动化软件，它是基于分布式对象的计算技术，从系统的规划设计到软件的编程实现，为用户提供可靠的组态软件工具以及可视化应用界面。NC2000系统软件中系统主机主要是选取LUNIX操作系统作为其支撑软件，其它功能计算机采用Windows XP或者Windows7操作系统。数据库采用MySQL软件，另外，其他软件主要包含：辅助与和实用软件、数据库及接口软件、人机接口软件、数据采集软件、报表生成软件，同时也附带各种通信软件、应用软件以及防病毒软件等辅助软件系统。
6 结论
赵沟电站计算机监控系统在设计方面充分考虑和采用了先进的现代计算机控制技术，具有良好的开放性和可扩展性，并采用分层分布结构、双重冗余技术以及现场总线技术等，来实现容错功能以及冗余功能， 这样在一定程度上保证了电站的安全、可靠运行，完全满足电站对生产设备的全方位监视和几种控制的要求，电站计算机监控自动化系统的使用，提高了电站的监控系统的可靠性与安全性，提高了电站的经济效益。
参考文献
[1]张修茂.刍议水电厂计算机监控系统发展趋势[J].黑龙江水利科技，2005， 33（2）：1.
[2]谢云敏.水电站计算机监控技术[M].北京：中国水利水电出版社，2006.
[3]王定一.水电厂计算机监视与控制[M]. 北京：中国电力出版社，2000.
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