淺析水電站計算機監控系統

摘要：計算機和通信技術的不斷發展，促進了水電站計算機監控系統的發展。介紹了水電站計算機監控系統的發展狀況，分析了國內外水電站計算機監控的特點；介紹了水電站計算機控制系統結構模式，同時結合實際情況，介紹了彭水水電站計算機控制系統設計，結果表明，彭水水電站計算機控制系統能夠實現水電站遠方集控的要求。

關鍵詞：水電站；計算機監控；系統

中圖分類號: TV7 文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)07(b)0000-00

1引言

電力體制“廠網分開，競價上網”改革的不斷深化，計算機監控系統越來越廣泛的應用于水電站，同時，隨著水電站計算機監控技術的不斷發展，水電站自動化水平和監控水平要求日益提高，因此，水電站計算機監控系統穩定可靠安全運行是非常重要的。

2水電站計算機控制系統概述

2.1國內外水電站計算機控制系統發展

水電站計算機監控系統在國外發展較快，早在上個世紀80年代，計算機監控技術就已經被應用于水電站監控。國外水電站計算機監控系統主要有“集成型”和“專用型”兩種方式。前者基于可編程控器的功能分別，是通用開放型模式，技術比較成熟，但是價格較高；后者的功能集中專用，技術不夠成熟，但發展潛力很大。

國內新建大型水電站多采用計算機控制監控系統，中小型或者運行已久的水電站則大多數使用常規控制設備。根據我國水電站的實際情況，“專用型”計算機監控系統越來越是目前國內應用和研究的重點。

我國水電站計算機監控系統的發展歷程見下表1，所示

表1水電站計算機監控系統的發展過程表

年 代

典型的系統結構

幾個應用實例

第一代80年代中

功能分布的多微機分層監控系統

葛洲壩二江一期，富春江一期

第一代80年代末

設備單元分布的星型分層監控系統

丹江口一期，漫灣一期

第三代90年代中

基于開放系統的分布式監控系統

葛洲壩二江，富春江，白山，李家峽，隔河巖

第四代21世紀初

基于對象技術的分布式監控系統

三峽、龍灘、彭水、二灘

2.2水電站計算機控制系統分類

根據計算機的作用，配置，系統結構，以及控制的層次，功能和操作方法對水電站計算機監控系統進行分類，可以分為：①CASC，即水電站的常規控制設備為主，以計算機的監控為輔；②CCCS，水電站常規控制設備和計算機同時進行監控；③CBSC，水電站監控以計算機為主，以常規控制設備為輔；④水電站監控全部由計算機實現。

2.3水電站計算機控制系統結構模式

自計算機監控系統被應用于水電站，水電站計算機監控系統結構一般有以下方式：①水電站計算機監控系統利用一臺主控計算機，實現集中式監控，配備人機聯系，對外通信聯系，數據存儲設備，根據需要為提高系統可靠性，可以設置備用主控機。水電站在生產過程中主控機利用I/O通道采集設備和生產運行的參數數據，主控機發出控制調節的命令，經過I/O輸出通道進行水電站發電技術的控制。可靠性高，投資少是其優點，但是由于控制簡單所以目前僅在機組臺數少的中小型水電站使用；②水電站監控指標通過多臺計算機完成，每一項任務或一項以上任務都由單獨的計算機來完成，即水電站計算機功能分散式監控系統。這種監控系統的實質是功能分散的監控系統，一旦其中某臺計算機出現故障，僅影響某一部分功能，而其他功能可以正常運行，但是這種系統的缺點是某個功能出現故障，那么全廠的這部分功能都喪失，影響很大，從而影響到系統的可靠性，因此，目前這種方式也不常用；③水電站計算機監控系統分為中央控制層（一般有一臺或兩臺主機，配備人機聯系設備）和現地控制層，即分層布式監控系統。中央層可以對全廠進行監控和調節，單元層則直接和生產設備相聯系，采集和處理現場的數據，執行控制調節的命令，具有非常強的獨立性。利用分布處理，那么各臺機組的信息通過各自的控制單元進行處理，而不需要通過電纜傳遞信息集中處理，節省投資，目前，分層布式監控系統被廣泛應用于水電站的計算機控制系統。

3彭水水電站計算機控制系統設計

3.1彭水水電站計算機控制系統設計原則

①彭水水電站計算機控制系統按照“無人值班(少人值守)”并最終實現關門運行的原則進行計算機監控系統的總體設計和系統配置。電廠能滿足調度自動化的要求，機組開、停，功率設定及負荷調整均能實現遠方監控，同時，全部功能利用綜合一體化系統完成，各個隔層單元之間相互獨立；②彭水水電站計算機控制系統利用CPU方式，按照監控，保護相互獨立的原則，輸入輸出，啟動等處理獨立完成；③系統采用模塊化，分布式的結構，全部信息都存儲在單元設備中，同時系統能夠實現標準化，滿足計算機高速發展的要求，以便兼容擴充；④系統具有防止誤操作功能，自我診斷，自我恢復，自我保護功能，采用了交流采樣的形式，裝置的精度大于0.5級；⑤系統應設置可靠的交直流電源系統，可實現直流電源微機自動控制，保證當電源突然失電時不致丟失信息及實時時鐘信號等。

3.2彭水水電站計算機控制系統的結構設計

彭水水電站計算機控制系統利用計算機為主，常規控制為輔的監控方式，一方面充分利用計算機監控高自動化程度，高可靠性，同時，另一方面，一旦監控某個環節出現問題，可以利用常規方式進行監控。

彭水水電站計算機控制系統采用的是分層分布式結構，設置了電站級和現地單元控制級（LCU）。主控機是電站級，現地單元控制級按照被控對象，設置了7套，通過計算機PCC和人機界面組成了LCU，人機界面和PCC對接，進行監控。各個LCU通過雙以太網接入系統，雙網的兩路以太網互為冗余備用，任何一段網絡故障都不影響系統的正常通訊，實現和水電站站級的數據的實時交換。

電站級控制層的網絡采用雙環網以太網結構，設置冗余星型以太網交換機，網絡速率100Mbps/1000Mbps自適應，采用TCP/IP協議；現地控制層利用現場總線，進行遠程I/O以及各現地監控設備的鏈接。現地生產過程的各種繼電保護設備，自動設備，自動化設備，監控儀表，機組設備等都由PLC組成控制系統掛在相適應的總線上。

3.3彭水水電站計算機控制系統的系統配置

電站級中心計算機實現水電站層計算機的運行和處理，進行綜合的優化調度，綜合計算，運行檔案管理，事故故障信號的分析處理，數據的采集和存儲，老師數據的管理，測點定義和超限值存儲，生成各類報表，系統時鐘管理等。

通過人機接口工作平臺，操作人員實現監視，控制，調節等指令的發出，設定，或者打印各種圖線報表等；利用電話撥號方式實現遠程維護和診斷，按照國家電力系統“電力二次系統安全防護總體方案”和“發電廠二次系統安全防護規定”中最新文件和規定要求進行升陸認證和訪問；集控通信服務器專門完成電站計算機監控系統與集控中心計算機系統之間的通信聯系；調度通信服務器負責電站計算機監控系統與各級調度部門中心計算機系統間的通信聯系。

現地控制設備包括了七套現地控制單元，各個控制單元都具有冗余模塊，電源模件，現場總線模件，網絡模件，機架等組成。冗余模件的工作方式為在線熱備，不存在換無擾動，對各生產對象的數據進行采集和實時監控。

彭水水電站計算機控制系統包括現地控制和遠程控制兩種方式，既包含了電站調節和上級調度也就是集控中心的調節。監控系統控制權在是電站控制方式時，電站操作人員能夠對電站的主輔設備進行控制和調節指令的發放，此時，上級調度中心及集控中心則處于監視狀態；當水電站計算機監控系統控制權處于“集控”方式，相應LCU的操作權處于“集控”模式，集控中心操作人員可對該LCU的卞輔設備下發控制和調節命令，對操作權處于“電站”模式的LCU的主輔設備僅有監視功能。

4結語

結合彭水水電站計算機控制系統，分析了水電站計算機控制系統的分類和模式結構方式，研究了彭水水電站計算機系統的設計方案。彭水水電站計算機監控系統按照冗余和開放式系統結構設計，運行穩定，可靠，安全，結構合理，功能完善，在水電站的運營和實施遠方集中控制上具有非常重要的意義。

參考文獻

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