水電站計算機監控技術淺析

摘 要：文章對水電站使用計算機監控技術進行了介紹，分析了計算機監控技術在水電站的應用發展以及可能產生的經濟效益。水電站應在應在今后的工作中不斷提高自動化技術，提高自身工作效率和工作質量。

關鍵詞：水電站；監控技術；經濟效益；自動化技術

引言

我國從上世紀80年代，開始將計算機監控技術應用于水電站領域。自動化所承擔研制的富春江水電站成為研究計算機監控技術的試點工程，該項目于1984年建成并投入使用，是我國第一套應用于水電站的計算機監控技術。經過近十年的發展，1994年，國內水電站開始研制“無人值班”系統，將計算機監控進行推上一個新的臺階，也提高了水電站使用計算機監控技術的積極性。國內研究機構在充分借鑒和吸收國外先進經驗的同時，加強自主研發力量，統一設計和標準，攻克了網絡、通信等許多關鍵技術上的難題，開發出了適合我國水電站情況的H9000監控系統。近些年來，計算機監控技術在水電站中的應用更加廣泛，技術也日益成熟。

1 水電站計算機監控技術的缺陷

經過多年的發展，計算機監控技術已經取得了較大的進步，但是就目前的時間應用來看，還有以下幾點缺陷亟待解決。

首先，目前水電站所使用的計算機監控技術，功能比較少，難以完全發揮出計算機監控技術本身所具有的巨大優勢。計算機監控所完成的任務，常規設備也能完成，在功能進行比較的話，只能說與常規技術平分秋色，為水電站帶來的經濟效益十分有限，只能起到輔助作用，計算機監控技術的巨大優勢基本未發揮出應有的功能，技術投入與產出不成比例。

其次，水電站沒有合理的使用計算機監控技術，發掘它的潛力，致使其不能有效的融入到經濟效益產出當中，二者缺乏有效的結合。在技術及使用方面，計算機監控技術并沒有領先常規的技術太多，也并沒用融入到水電站的經濟效益體系當中，這是當前制約計算機監控技術在水電站領域發展的最主要原因。對現有的一些水電站進行技術改造，往往會遇到很大的阻力，難以取得預期的效果。產生這一現象的原因主要有兩點：首先是各個水電站的認識高度不足，對計算機監控技術缺乏充分的認識，從思想、經濟上不接收這一高科技技術；其次，我國水電站所使用的計算機監控系統，確實還存在一些技術層面的缺陷。這些缺陷將會影響水電站應用新技術所帶來的經濟效益，得不到廣大企業的認同。

現在水電站領域的計算機監控技術改造主要目的是實現“少人，無人值班”。但是我國現在的情況是大部分水電站應用計算機監控技術改造后，操作人員的崗位并未大量的下降，這樣不但不能為企業帶來豐厚的經濟效益，顯示計算機監控技術的巨大優勢，反而會增加企業的運營成本。只要解決好這一難題，使計算機監控技術為水電站帶來切實的經濟效益，就可以進一步提高水電站進行技術改造的積極性，反過來也會促進計算機監控技術的不斷發展。

近些年來，通過計算機監控技術革新來提高水電站的經濟效益的目標遇到一些技術難題，一直難以突破。在計算機監控技術剛剛起步的階段，可以將原有的老式繼電保護裝置更換為計算機管理系統，將傳統的“人工值班”轉變為“少人值班”甚至是“無人值班”的狀態，實現了許多水電工作者長久的夢想。但是隨著計算機監控技術的不斷發展和在水電行業的廣泛應用，一些不足之處也逐漸顯現了出來。伴隨著小水電在我國市場經濟中的不斷轉型，如今的計算機監控技術已經難以滿足市場的全部需求，該技術必須得到不斷革新才能跟上市場發展的步伐。經過調查研究發現，如果改變計算機監控技術的發展方向，將原有的技術轉變為通過計算機監控技術的輔助，達到提高計算機控制下的水電站運行精確度的目的，這樣就能提高水電站的經濟效益，從而提高我國廣大的水電者對計算機監控技術的研究熱情。

2 利用計算機監控技術提升水電站經濟效益的理論探討

利用計算機監控技術提升水電站經濟效益是是一個理論體系，可以由以下幾個方面組成。

首先，水輪發電機的調節系統要以PID原理為基礎構成。水電站現在的調節系統只能完成并網、負荷控制和開機、停機等簡單的工作步驟，將調節系統進行改進，采用先進的PID技術原理，把水輪機的調節系統分為PID調速器和PID原理水輪調節系統兩部分，不但可以完成以上任務，還可以實現水輪機最佳效率點的計算、選擇和自動調節功能。

然后，同樣基于PID原理，構成水輪發電機的勵磁系統。我國現在水電廠所廣泛采用的數字式勵磁系統只能負責完成發電機的起勵、勵磁調節和滅磁等簡單工序。將PID技術融入到水輪發電機的勵磁系統當中以后，在完成上述任務的同時，系統還可以完成PID原理的水輪機調節系統的輔助工作，實現機組的穩定工作。

通過對水電站計算機監控技術的不斷探索，已經取得了一定的成果：（1）水輪機在實際的工作過程中可以按照事先準備好的水輪機轉輪模型圖進行工作，達到提升水輪機運行效率的目的，從而提升水電站的運行精準度。水電站在計算機監控技術的監控下工作可以提升整體的工作效率，拓寬水輪機運轉的特性曲線，延長系統在高校區的運行時間；（2）在新建的水電站工程中，可以適當的將水輪機轉輪的直徑減少，從而增加發電機的轉動速率，從而降低水電站初期的一次性投資數額。

3 計算機監控下水電站運行的經濟效益

計算機監控下水電站運行的經濟效益可以從以下兩個方面進行分析：

3.1 水電站的效益

通過對多個水電站進行調查研究，發現采用了計算機監控技術后，水電站水輪機的整體效益會提到5%左右。以2008年為例，全國水電的總體發電量為6000億千瓦時，如果都采用此項技術，將增發300億千瓦時，收入增收進90億元。另外采用計算機監控技術的水電站可以提高運行的精度，提高發電機的設計轉速和水輪機的轉速比，這樣就降低了水輪機的造價和廠房的面積，大大降低了初期的投資。

3.2 生產設備企業的效益

全國水電站的總體裝機容量已經達到2億千瓦，如果都采用計算機監控技術進行技術改革，企業按照生產該設備的凈收入為110元每千瓦，這樣就會為企業增收220億元，產生極大的經濟效益。

計算機監控技術不但適用于新建的水電站設計，還可以進一步推廣到已經建成的水電站技術中。我國許多已經建成的水電站尚未進行計算機監控技術的改革工作，而且在這些水電站技術改革的過程中，若較好的應用該技術將會極大的提高水輪機的運行效率，從而提高水電站和企業的經濟效益，提高計算機監控技術改造的積極性，促進計算機監控技術在水電站領域的發展。

4 對計算機監控技術的展望

4.1 “無人值班”是計算機監控技術發展的最終目標，水電站的管理水平和自動化水平將因為計算機監控技術的應用而得到較大的發展。水電站管理水平和自動化水平最重要的標志就是“無人值班”。無論是計算機監控技術還是通信技術，都是衡量自動化水平的重要指標。以后科研人員需要不斷的研究和開發計算機監控系統，從而提高監控系統的可靠性，并加入合理的自行分析能力，將監控系統的智能化水平推到一個新高度。

4.2 隨著計算機監控技術的不斷發展和管理水平的不斷提高，將出現以狀態檢修為標志的設備管理體系。近年我國在一些水電廠開展狀態檢修技術的試點工作，興建了許多狀態監測系統，如果這一難題能得到攻克，將推動計算機監控技術的不斷發展。

參考文獻

[1]涂少峰，等.計算機監控系統數據庫的設計與實現[J].水利水電技術.

[2]王德寬，等.分布開放式水電廠計算機監控系統[J]水利水電技術.

作者簡介：陳劍（1981，4-），男，湖北荊門，湖北水利水電職業技術學院，計算機監控、PLC控制技術研究，碩士研究生，講師，06年至今于湖北水利水電職業技術學院電力電子工程系任教。