淺談小水電計算機監控系統技術與應用

謝傳萍 徐進

摘 要：我國小水電數量多，至今多數存在設備老化、可靠性下降問題，加上操作繁瑣，致使運行成本提高，發電效率降低，亟需進行設備升級改造。本文結合小水電的特點，介紹了計算機監控系統中應用到的軟硬件平臺、一體化控制技術、總線技術、以及云平臺接入等控制技術進行了研究和分析，可為水電站升級改造提供參考和借鑒。

關鍵詞：小水電；計算機監控系統；控制技術

我國小水電數量眾多，由于建成時間較早，安全隱患逐步顯現，運行效率降低，電站管理成本日益增加，給電站運維工作增加了難度，其中自動化設備可靠性降低，測量精度下降，輸出信號不穩定，給電站設備巡檢造成困難。[1]

1 上位機控制技術

1.1 跨平臺JAVA技術

監控軟件要求適用PC機、工作站、服務器等多種機型，需要實現跨平臺運行，而跨平臺JAVA技術要能夠支持當前主流的Windows、Unix、Linux等操作系統，其中Unix和Linux操作系統因其穩定性高而在工控行業得到越來越多的應用，因此監控軟件必須能夠獨立運行于各種主流的操作系統，實現跨平臺運行，具有較強的通用性和易用性，同時能夠根據用戶需求進行靈活組態。

1.2 組態工具

監控系統組態軟件主要包括系統配置、數據庫、圖形、歷史庫、可視化流程、報表等組態工具，這些組態工具要求按模塊化設計，可根據工程要求進行靈活的選配和安裝，以降低使用難度，縮短調試時間。

可以通過任一節點完成數據建模、節點配置、通訊配置、權限配置、以及相關組態，通過下載實現與其他節點進行同步，不需在其他節點重復組態。

1.3 實時數據庫技術

要求支持SQL Server、Mysql、Orcale等數據庫，可實現實時數據庫和其他大型的商用數據庫進行無縫鏈接，并能實現歷史數據庫統計和分析功能，實現分散數據的深入挖掘和綜合利用，實現高效的數據存儲與檢索機制。

1.4 智能報警技術

要求可根據國家標準和業內慣例為各類被監控設備的狀態設置預警和報警閾值，同時也可根據各類事件對設備安全運行的威脅程度設置報警級別。當發生報警時，系統平臺可提供光字/簡報界面報警、多媒體語音報警、短信報警、電話撥號報警、現地聲光報警等多種告警方式。

1.5 WEB瀏覽技術

監控軟件要求支持WEB發布功能，支持各種國際標準數據接口，支持遠程實時畫面瀏覽、事件和報表顯示，有效數據流控制，具有多級用戶訪問權限，實現統一認證管理，并支持各種訪問方式。監控系統能與WEB系統實現無縫連接，支持防火墻配置，滿足電力二次安防要求，能夠確保電站系統安全。

電站用戶可以通過手機或網絡方式接入，實時了解到電站的運行狀態，管理員只需維護電站服務器端的系統即可，實現客戶端免維護，通過WEB服務器可取代以往的廠長終端以及部分MIS系統的功能。

1.6 支持IEC61850標準接入

為提高監控系統智能化程度，實現監控、水情、大壩監測、MIS等子系統的信息共享，消除信息孤島，可考慮建設一體化智能管控平臺，以提高網廠協調和智能決策分析能力。可依照IEC61850標準改造水電站設備，對傳統現地設備進行數字化設計，將傳統二次設備改為以太網的方式接入監控系統，以減少現地層設備，減少各種開入、開出、模擬量等采集模塊的配置，可進一步提高測量和控制的速度和精度。[2]

1.7 支持云平臺接入

隨著大云物移技術的發展，可以付費方式租用云服務提供商的服務器，通過租用和自建網絡接入云端服務器，云端服務器一般包括云端通信服務器和云端歷史服務器。通過云服務平臺可降低用戶的投資，降低用戶對設備的維護難度，同時通過云平臺建設的小水電集控系統可為區域內的小水電站進行聯合控制和優化調度提供可靠、安全、低成本的解決方案。

2 現地控制技術

2.1 雙供電電源技術

現地控制單元采用高可靠的交直流雙供電電源裝置，交直流輸入可實現無擾動切換，經過整流和濾波后輸出穩定可靠的直流電源供給現地控制單元設備，以保證現地設備的正常工作，而且強弱電分離、各輸入輸出回路、控制回路和操作回路電源彼此獨立，可防止電源故障引起設備損壞、工作異常等故障。

2.2 高速總線傳輸和通信技術

現地控制設備中監控、保護、調速、勵磁、輔控等功能單元采用高速可靠的通信總線，各功能單元通過統一的通信接口及規約，接入監控單元，同時各功能單元基于統一的數據總線進行數據交互，實現數據快速采集和共享，以減少各設備單元之間的信號硬接線。

2.3 可視化流程技術

現地可編程控制器編程軟件采用可視化流程圖的方式進行控制流程編寫，相對于梯形圖、指令表、結構化文本等編程語言要更加形象直觀，降低了控制流程的編寫難度，提高了控制流程的可維護性和易用性，而且編寫后的可執行流程圖與設計的流程框圖完全一致，可在線模擬和監視流程的執行過程。

2.4 統一平臺技術

電氣二次設備單元采用統一的軟件和硬件平臺技術，按照模塊化、標準化設計，統一外觀，根據實際需要可靈活配置監控單元的采集模塊數量、保護功能模塊、勵磁單/雙調節器等，各模塊按照底板安裝的方式，可根據現場安裝位置進行靈活組屏。

2.5 低壓機組一體化控制技術

對于低壓機組，需將測控、保護、勵磁、同期等設計成標準插件，集成于一個智能控制裝置內。同時將智能控制器與外圍相關的勵磁回路、斷路器、隔離開關等設計成一個標準的一體化控制屏柜，節省設備布置空間，節約生產成本，同時可簡化調試和運維工作量。

3 結語

小水電升級改造是近幾年農村水電建設的一項重要工作，一些新產品、新技術、新工藝在實踐中不斷涌現和完善。選擇成熟可靠的控制技術既能夠節約成本，又能減輕運維人員的勞動強度，改善工作環境，同時提高電站經濟效益。

參考文獻：

[1]謝傳萍，張帥.小水電增效擴容自動化改造常見問題探討[C].全國水電廠自動化技術2014年度學術研討會，2014.

[2]韓桂芬，袁寧平.IEC61850與智能化水電站[J].水電廠自動化，2011（1），9-13.

作者簡介：謝傳萍（1976-），男，漢族，江西萍鄉人，碩士，高級工程師，主要從事水電廠自動化的研究工作。