簡述新型水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)

摘 要：電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)按全計算機監(jiān)視控制方式、“無人值班”的最終管理方式進行設(shè)計，能實現(xiàn)“現(xiàn)地、遠方”計算機監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)配置充分體現(xiàn)分層分布和開放性、可移植性和可擴充性。本文介紹了新型水電站監(jiān)控系統(tǒng)，對于其他水電廠也有參考作用。

關(guān)鍵詞：水電站；計算機監(jiān)控；LCU

目前中小型水電站的計算機監(jiān)控方式基本形式有4種：1）以常規(guī)控制裝置為主，簡稱CASC；2）常規(guī)控制裝置配以簡單的計算機監(jiān)控的雙重設(shè)置方式，簡稱CCSC；3）以計算機監(jiān)控為主、常規(guī)設(shè)備為輔方式，簡稱CBSC；4）全計算機方式，簡稱CSCS。本文主要介紹第四種計算機監(jiān)控方式。

1 計算機監(jiān)控系統(tǒng)簡介

計算機監(jiān)控系統(tǒng)是電站運行管理的眼睛，在保障電站安全生產(chǎn)和穩(wěn)定運行中起著不可磨滅的作用，至上世紀九十年代推行水電廠“無人值班，少人值守”以來，計算機監(jiān)控系統(tǒng)引領(lǐng)者這一理念。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，電站計算機監(jiān)控能力也有著顯著的提高。新型監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式，分為現(xiàn)地控制層、中控層和調(diào)度層。從監(jiān)控對象又分為電站計算機監(jiān)控子系統(tǒng)和溢流壩計算機監(jiān)控子系統(tǒng)，分別對電站一、二次設(shè)備及溢流壩設(shè)備進行實時監(jiān)控。以高效的、經(jīng)濟的實現(xiàn)集中控制和遠方控制為目的，真正做到“無人值班，少人值守”這一理念。

2 計算機監(jiān)控系統(tǒng)的功能

計算機監(jiān)控系統(tǒng)的主要目的是：

1）加強對電站主要設(shè)備的監(jiān)視提高水電廠運行的可靠性；

2）提高電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟運行水平以保證所供電能質(zhì)量；

3）提高運行人員的工作有效性以減少值班人員；

4）提高水電廠的運行管理水平；

5）提高水電廠的經(jīng)濟效益。

計算機監(jiān)控系統(tǒng)按照現(xiàn)場無人值班，監(jiān)控室少人值守的目標進行設(shè)計，一般來說可以實現(xiàn)遠程集中監(jiān)控和控制水輪機組及其輔助設(shè)備；發(fā)電機組及其輔助設(shè)備；主變壓器及其輔助設(shè)備；機組進水口閘門及其附屬設(shè)備；尾水閘門及其啟閉機設(shè)備；高壓電纜；廠用電配電系統(tǒng)；油氣水系統(tǒng)；一體化電源系統(tǒng)；火災(zāi)報警系統(tǒng)；通風(fēng)系統(tǒng)以及溢流壩閘門、放空底孔閘門、閘壩壩腔排水等設(shè)備。計算機監(jiān)控系統(tǒng)對監(jiān)控對象進行監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集與處理、運行計算和數(shù)據(jù)交換、操作等多方面功能，同時能夠接收來自調(diào)度層的指令，并將采集處理、精簡后的數(shù)據(jù)傳送到調(diào)度層，是調(diào)度層只需處理來自本站的精簡數(shù)據(jù)，更加容易完成對整個調(diào)度管轄范圍的有效監(jiān)控。

3 分層分布式結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)

電站的監(jiān)控和控制都分布為三個層次，分別是調(diào)度層，中控層，現(xiàn)地控制層。

3.1 調(diào)度層

電站調(diào)度分為兩部分：防洪調(diào)度和發(fā)電調(diào)度，調(diào)度層相當于電站的頭部，負責(zé)著電站與外界的溝通，CSCS通過專用的遠動工作站將電站的溢流壩部分由流域的防洪調(diào)度中心連線，發(fā)電廠部分與中調(diào)或地調(diào)連線，實時上傳水情信息與主要開關(guān)位置以及機組狀態(tài)等信息。也可機組及開關(guān)由上級中調(diào)和和地調(diào)進行發(fā)電調(diào)度控制；溢流壩閘門由防洪調(diào)度中心進行防洪調(diào)度控制。不過一般來說調(diào)度層的控制權(quán)限較低，調(diào)度層的控制主要是通過下達指令到中控層來完成。

3.2 中控層

中控層相當于是水電站的心臟，中控室作為“少人值守”的值守處，中控層需要實現(xiàn)集中對全廠設(shè)備的實時監(jiān)控和主要操作。在中控室內(nèi)要完成對全站信息掌握一般設(shè)有電站監(jiān)控調(diào)試終端；閘門監(jiān)控調(diào)試終端；數(shù)據(jù)服務(wù)器，操作員工作站（對于現(xiàn)地層絕大多數(shù)指令是由操作員發(fā)出，為確保可靠性以及同值人員監(jiān)盤獨立性可加設(shè)操作員工作站），工程師工作站，溢流壩閘門工作站，遠動工作站，通信工作站，綜合管理通信工作站以及視頻監(jiān)控站。在中控層所在區(qū)域一般還裝設(shè)有大屏幕，可顯示電氣接線、設(shè)備參數(shù)、運行參數(shù)和全樞紐的概貌、閘門運行情況等。中控層負責(zé)對本電站所有被控對象的安全監(jiān)控。具有數(shù)據(jù)采集與處理、實時調(diào)節(jié)及控制、運行參數(shù)設(shè)定及計算、實時監(jiān)視及異常報警、視頻監(jiān)控及錄像、報表制作、通信控制、系統(tǒng)診斷、系統(tǒng)擴充（包括硬件、軟件）、運行管理和操作指導(dǎo)等功能。

3.3 現(xiàn)地控制層

現(xiàn)地控制層則相當于電站的四肢所在，現(xiàn)地 LCU的監(jiān)控范圍包含了機組振擺，機組溫度，壓力容器油位、壓力，進水及尾水閘門，有功、無功功率，導(dǎo)葉開度，電壓電流等；溢流壩LCU監(jiān)控包括上游水位、下游水位，以及閘門實時狀況等，現(xiàn)地LCU按照數(shù)據(jù)就地處理的原則完成數(shù)據(jù)處理任務(wù)，并向中控層傳送其運行、控制、監(jiān)視所必須的數(shù)據(jù)。同時將采集到的信息量做工程值變換和越限檢查，發(fā)現(xiàn)越限和其它異常情況及時上送至中控層，同時在LCU給出報警顯示。

4 計算機監(jiān)控系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制的區(qū)別

水電站的二次設(shè)備由繼電保護、自動裝置、測量儀表、操作控制屏和中央信號屏以及遠動裝置等組成。這些組成部分不僅功能不同， 實現(xiàn)的原理和技術(shù)也各不相同， 因而長期以來形成了不同專業(yè)和不同管理部門。不僅操作復(fù)雜而且不便于管理，而隨著計算機監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，實現(xiàn)了集中監(jiān)控。原本由人為把關(guān)的地方實現(xiàn)了計算機把關(guān)，減少了監(jiān)控盲點，保證運行安全。設(shè)備控制操作簡單，免去常規(guī)操作繁鎖的操作步驟，減少人為操作錯誤，提高設(shè)備運行可靠性。減輕運行人員的勞動強度，節(jié)約人力資源，降低經(jīng)營成本。

5 結(jié)語

水電站在電力系統(tǒng)中擔(dān)任著調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相以及黑啟動等重要任務(wù)，每一次的負荷調(diào)節(jié)以及開停機所帶來的狀態(tài)變化都可能對設(shè)備產(chǎn)生或大或小的影響，計算機監(jiān)控系統(tǒng)對于這些影響實時監(jiān)控著，對于保證電站安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟的運行起著不可磨滅的作用，隨著科技的發(fā)展，原本復(fù)雜繁瑣的運行任務(wù)現(xiàn)在已經(jīng)變得簡單并且更加可靠，相信隨著計算機監(jiān)控系統(tǒng)的繼續(xù)發(fā)展還會不斷有新的功能出現(xiàn)。將水電站的自動化管理推向新的時代。

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[3] 殷豪.小型水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)實施現(xiàn)狀與分析.中國農(nóng)村水利水電，2005.

作者簡介：代駿（1989-），男，湖北武漢人，本科，助理工程師，研究方向：水利水電信息及其自動化。