水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程診斷及維護(hù)策略分析

冉國(guó)光

【摘??要】水電站監(jiān)控系統(tǒng)是指整個(gè)水電站設(shè)備的控制、測(cè)量、監(jiān)控和保護(hù)均由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來完成。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、PLC和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將水電站各個(gè)設(shè)備連接起來集中監(jiān)控管理，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)電站運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

【關(guān)鍵詞】水電站;計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng);遠(yuǎn)程診斷;維護(hù)策略

前言

自20世紀(jì)90年代以來我國(guó)科學(xué)技術(shù)得到迅速發(fā)展，社會(huì)生產(chǎn)和人們的生活方式都發(fā)生了翻天覆地的變化，其中遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)正在逐步發(fā)展，其重要性也逐漸被人們所重視。人們的日常生活和現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)對(duì)電力的需求與日俱增，成為生產(chǎn)生活中不可或缺的動(dòng)力能源，與煤火力、核能、風(fēng)力等發(fā)電相比，水力發(fā)電更加環(huán)保且成本較低，符合社會(huì)可持續(xù)發(fā)展原則。將遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于水電站的使用之中能夠克服傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)中需要操作人員在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視一線生產(chǎn)情況的缺陷。

1水電站現(xiàn)狀

在地勢(shì)落差大的的山區(qū)往往水利資源豐富，因此水電站一般建造在交通較不方便的山區(qū)，導(dǎo)致了職工上班和生活極為不便。站內(nèi)往往只保留一線生產(chǎn)部門，而管理部門與生產(chǎn)部門因?yàn)榫嚯x問題，導(dǎo)致無法在第一時(shí)間獲得水電站的各種數(shù)據(jù)，及時(shí)制定計(jì)劃并發(fā)出指令。

1.1通訊方案需求的分析

由于水電站大多數(shù)處于偏遠(yuǎn)的山區(qū)，因此與外界交互一般使用普通公共交換電話網(wǎng)的電話線，通訊線路比較簡(jiǎn)陋。公共交換電話網(wǎng)的程控電話機(jī)線路的通訊線路帶寬傳輸速度只有33.6kbps，因此很大程度上限制了遠(yuǎn)程的信息的傳輸速率，其次公共交換電話網(wǎng)傳輸?shù)膸挷▌?dòng)較大以及通訊線路不穩(wěn)定，難以保證數(shù)據(jù)長(zhǎng)期可靠穩(wěn)定地傳輸，導(dǎo)致遠(yuǎn)程設(shè)備的調(diào)度和視頻的監(jiān)視難度增加。因此要設(shè)計(jì)新的通訊方式從而適應(yīng)惡劣條件來保證信息運(yùn)輸。

1.2遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)視需求的分析

相對(duì)完整的監(jiān)視方案需要遠(yuǎn)程監(jiān)視點(diǎn)的相關(guān)技術(shù)人員在看到現(xiàn)場(chǎng)視頻信息的同時(shí)，結(jié)合抽象的數(shù)掘信息。遠(yuǎn)程監(jiān)視點(diǎn)根據(jù)得到的反映目前設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)信息，通過繪制成圖形曲線的方式宏觀的反映設(shè)備的運(yùn)行趨勢(shì)，診斷設(shè)備的故障。

1.3遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控需求分析

在水電站的監(jiān)控過程中，管理者通過視頻對(duì)水電站進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，提高了工作效率和準(zhǔn)確性，而且在大壩等特殊位置如果進(jìn)行人工監(jiān)測(cè)不僅浪費(fèi)大量的人力資源，同時(shí)也存在極大的安全隱患。因此，遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控技術(shù)尤為重要。

2遠(yuǎn)程監(jiān)控面臨的問題

2.1遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)分析

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)信息傳輸有很高的要求，包括對(duì)于信息的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性、安全性、連續(xù)性的保障。

2.1.1實(shí)時(shí)性

實(shí)時(shí)性直接關(guān)系到數(shù)據(jù)分析和方案制定因此就顯得十分重要，即要在限定的時(shí)間內(nèi)正確的完成數(shù)據(jù)的傳輸和處理。

2.2.2安全性

由于數(shù)據(jù)包在傳輸過程中可能會(huì)遭受被篡改、竊聽等威脅，且遠(yuǎn)程監(jiān)控往往通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)包，因此對(duì)安全性需要格外重視。

2.2.3可靠性和容錯(cuò)性

由于系統(tǒng)自身出錯(cuò)導(dǎo)致的故障，影響監(jiān)控的工作效率，因此需要自動(dòng)或半自動(dòng)地采取相應(yīng)的措施，保證系統(tǒng)能夠恢復(fù)正常運(yùn)行。

2.2數(shù)據(jù)傳輸安全性不高

數(shù)據(jù)在傳輸過程中威脅其安全的主要因素有，硬件實(shí)體、信息受到攻擊和威脅、技術(shù)缺陷、計(jì)算機(jī)犯罪、病毒等。尤其如果遠(yuǎn)程設(shè)備的控制命令受到偽造和惡意攻擊或后，會(huì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

3水電站實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集控運(yùn)維技術(shù)要求

（1）遠(yuǎn)程集控平臺(tái)：遠(yuǎn)程監(jiān)控中心及水電站智能化設(shè)備、信息化系統(tǒng)，基于專網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，對(duì)水電站實(shí)現(xiàn)“五遙”智能控制。（2）設(shè)備兼容技術(shù)：集控中心的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備，應(yīng)具備無縫接入大多數(shù)保護(hù)、PLC、儀表。（3）通訊模塊化技術(shù)：支持不同網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)下的數(shù)據(jù)接入，無線（4G）、ADSL;公網(wǎng)（光纖）、局域網(wǎng)（光纖）。（4）水電站機(jī)電設(shè)備參數(shù)在線監(jiān)測(cè)趨勢(shì)分析技術(shù)。利用大數(shù)據(jù)分析，從而得出設(shè)備運(yùn)行參數(shù)變化的原因，為設(shè)備運(yùn)行方案調(diào)整、保養(yǎng)、維修提供決策依據(jù)。（5）機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)。根據(jù)發(fā)電計(jì)劃和實(shí)時(shí)水位，系統(tǒng)計(jì)算出當(dāng)前的開機(jī)臺(tái)數(shù)，并通過調(diào)節(jié)導(dǎo)葉開度的方式調(diào)節(jié)機(jī)組負(fù)荷，最終達(dá)到經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行的目的。（6）水電站梯級(jí)調(diào)度及優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)。對(duì)水庫的降雨、入庫和出庫流量、水位等進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)及趨勢(shì)分析，對(duì)電站開停機(jī)調(diào)度，將最大限度的利用水能，提高發(fā)電量效果顯著。（7）水工建筑物安全監(jiān)測(cè)、預(yù)警系統(tǒng)。對(duì)電站水工建筑物的變形、位移、滲流、應(yīng)力等進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，全面提高對(duì)電站建筑物和周邊環(huán)境如滑坡、泥石流等災(zāi)害快速、全面、準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)、預(yù)警，為無人值班電站提供了必要的安全保障。（8）web、手機(jī)APP、微信、短信等各種方式展示和查詢系統(tǒng)。（9）生產(chǎn)管理系統(tǒng)。以設(shè)備資產(chǎn)管理作為核心和基礎(chǔ)，以發(fā)電生產(chǎn)、運(yùn)行、檢修維護(hù)、生產(chǎn)技術(shù)、物資保障等關(guān)鍵業(yè)務(wù)的執(zhí)行為主線同時(shí)融入電站核心設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，顯示，分析功能，為企業(yè)的管理和決策提供完整、高效、智能的數(shù)據(jù)支持。

4遠(yuǎn)程集控運(yùn)行的重點(diǎn)

遠(yuǎn)程集控運(yùn)行的主要工作就是設(shè)備操作、負(fù)荷調(diào)整、運(yùn)行監(jiān)視，以及在操作過程中、負(fù)荷調(diào)整過程中、日常監(jiān)視中出現(xiàn)異常情況時(shí)的響應(yīng)處理。設(shè)備操作是一個(gè)階段性的工作，達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)操作任務(wù)就完成，投AGC功能的電廠負(fù)荷給定值主要由電網(wǎng)EMS系統(tǒng)動(dòng)態(tài)下達(dá)，調(diào)整靠自動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)。而運(yùn)行參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視則是運(yùn)行人員的經(jīng)常性的日常工作，報(bào)警信息及時(shí)得到響應(yīng)，因此對(duì)設(shè)備進(jìn)行安全有效監(jiān)視顯得非常重要。人機(jī)界面是實(shí)現(xiàn)集控中心遠(yuǎn)程監(jiān)控功能的重要窗口，監(jiān)控系統(tǒng)的所有功能都通過人機(jī)界面表現(xiàn)出來。因此監(jiān)控畫面要全面完整，重點(diǎn)突出，層次分明，畫面之間的連接順暢，對(duì)象要可靠識(shí)別，確保安全監(jiān)控，從內(nèi)在的邏輯閉鎖和直觀形象的畫面都體現(xiàn)防止誤操作的要求，突出遠(yuǎn)程集控的特點(diǎn)。畫面主要分為以下三類;操作類：開停機(jī)、開關(guān)站倒閘操作。調(diào)節(jié)類：AGC.AVC.監(jiān)視類：①運(yùn)行工況監(jiān)視：運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù);②操作、調(diào)節(jié)過程監(jiān)視;③安全監(jiān)視：故障（事故）報(bào)警。主設(shè)備信息、涉網(wǎng)的繼電保護(hù)信息、影響機(jī)組出力和設(shè)備安全穩(wěn)定的上傳信息要單一具體，輔助設(shè)備信息可適當(dāng)采用綜合信息。同一類的大量信息可以在電站側(cè)優(yōu)化處理后上傳，如發(fā)電機(jī)定子線圈溫度可選擇排序高的3點(diǎn)上送。這樣可以有效避免大量次要信息，抓住重點(diǎn)，最大程度減少對(duì)監(jiān)控人員的干擾，確保對(duì)設(shè)備的安全有效的監(jiān)視。監(jiān)視按照特點(diǎn)和響應(yīng)等級(jí)分成三類：需要經(jīng)常性監(jiān)視的、過程監(jiān)視、安全監(jiān)視。其中故障響應(yīng)等級(jí)最高，尤其是事故報(bào)警時(shí)需要進(jìn)行緊急處理，并按照要求報(bào)告中調(diào)。可以用不同的顏色加以區(qū)別并分級(jí)進(jìn)行管理。（1）經(jīng)常性監(jiān)視的對(duì)象含電站設(shè)備、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、通道等三部分。電站設(shè)備：電廠機(jī)組、主變、高抗、主系統(tǒng)開關(guān)設(shè)備等主要設(shè)備和重要輔助設(shè)備的運(yùn)行工況、運(yùn)行參數(shù)。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，包括控制權(quán)、操作權(quán)，AGC，AVC功能調(diào)節(jié)中需要掌握的功能態(tài)、運(yùn)行參數(shù)。遠(yuǎn)動(dòng)通道運(yùn)行狀態(tài)：集控中心至每個(gè)電廠、電廠至調(diào)度的遠(yuǎn)動(dòng)通道運(yùn)行狀態(tài)。（2）過程監(jiān)視：開停機(jī)、設(shè)備操作過程的監(jiān)視，調(diào)節(jié)過程監(jiān)視，過程結(jié)束監(jiān)視終了。過程受阻時(shí)及時(shí)進(jìn)行干預(yù)。（3）安全監(jiān)視：分故障監(jiān)視、事故監(jiān)視兩類，事件發(fā)生時(shí)進(jìn)行應(yīng)急響應(yīng)和處理。在上述3種監(jiān)視類型中，過程監(jiān)視預(yù)見性較強(qiáng)，出現(xiàn)問題時(shí)處理可按預(yù)案進(jìn)行。安全監(jiān)視正常運(yùn)行時(shí)無法事先預(yù)測(cè)，報(bào)警時(shí)應(yīng)高度關(guān)注，并進(jìn)人跟蹤監(jiān)視狀態(tài)或者進(jìn)行相應(yīng)處理。根據(jù)運(yùn)行設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況可將故障監(jiān)視的情況列人日常監(jiān)視。

結(jié)束語

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用很大程度上解決了水電站原先系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題，很好地實(shí)現(xiàn)了對(duì)水電的精準(zhǔn)調(diào)度，極大地促進(jìn)了水電站管理的信息化程度，提高了監(jiān)控的效率，在水電資源豐富的地區(qū)具有極高的推廣價(jià)值，為社會(huì)生產(chǎn)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)利益。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁倫軍，張露成，李黎明，等.溪洛渡水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].水電廠自動(dòng)化，2017，38（1）：1-5.

[2]彭瑞雙.計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在張河灣水電站的應(yīng)用[J].中國(guó)水能及電氣化，2011（8）：50-53.

（作者單位：南京河海南自水電自動(dòng)化有限公司）