水电站计算机监控系统应用的现状研究
发表时间：2018-06-06T15:56:38.627Z 来源：《电力设备》2018年第1期作者：时杰
[导读] 摘要：在小型水电站实行计算机监控系统，可以提高电站的自动化程度与经济效益，增加其运行的可靠性与稳定性。
（四川美姑河水电开发有限公司四川省成都市 610000）
摘要：在小型水电站实行计算机监控系统，可以提高电站的自动化程度与经济效益，增加其运行的可靠性与稳定性。
通过对一些小型水电站的考察与调研，分析了小型水电站计算机监控系统实施现状和普遍存在的问题。
关键词：小型水电站；计算机监控系统；自动化改造
0引言
作为水电站运行管理的重要组成部分，水电站计算机监控系统具有技术复杂、涉及面广和科技含量高的特点。
我国水电站计算机监控系统的应用分为两个阶段:一是20世纪80年代，大、中型水电站计算机监控系统开始建立，主要用于数据收集，越限报警，事件记录，调整有功、无功，机组起动和优化运行等工作，至今已有40多座大、中型水电站建立了计算机监控系统，取得了良好的社会效益和经济效益。
二是20世纪80年代至90年代，所建的小型水电站均存在设备陈旧、安全性能差、事故发生率高、电能质量差、经济效益低、管理水平低等弊端。
自20世纪90年代中期开始，我国陆续实施计算机监控和自动化改造。
在已实施计算机监控和自动化改造的小型水电站中，绝大多数电站的改造是成功的。
特别是这一时期推行“无人值班”(少人值守)管理方式以后，整个的水电站机组的自动化程度上升到新的阶段。
随着计算机及自动化技术的快速发展，采用计算机监控和调度系统实现自动发电、优化调度是水电站运行管理的必然选择。
1水电站计算机监控系统实施的概况
在所考察和调研的的小型水电站中，电站的容量一般为800-9600 kW，单机容量为400-3200kW。
这些电站的计算机监控系统的基本情况如下。
1.1计算机监控系统的类型
目前小型水电站计算机监控方式有4种基本形式:①以常规控制装置为主，简称CASC方式;②简单的计算机监控与常规控制装置双重设置方式，简称CCSC方式;③以计算机监控为主、常规设备为辅方式，简称CBSC方式;④全计算机方式
1.2集中式监控系统集中式监控系统
一般设置1台或2台计算机，对整个水电站进行集中监视、控制。
由于水
电站所有信息都要送到计算机进行处理，所有的操作、控制命令都由计算机发出，如果计算机发生故障，将导致整个系统瘫痪。
随着计算机技术的迅猛发展，计算机的性能价格比日益提高，目前，大、中型水电站均不采用此模式。
在机组台数少、机组容量小、主接线简单、送变电设备较少的小型水电站，采用集中式监控系统的结构模式可以节省投资，是小型水电站计算机监控系统的一种参考模式。
1.3分散式监控系统分散式监控系统
该系统是指以功能分散为主要特征，使控制系统实现负载分散、危险分散、功能分散、地域分散等功能。
其优势在于能够按照不同的系统功能设立多套相应的设备，这些设备能够独立完成各自的功能。
1.4分布式监控系统分布式监控系统
该系统是指以控制对象分散为主要特征，按控制对象为单元设置多套相应装置，形成控制单元，完成控制对象的数据采集和处理等。
这种监控方式经常与电厂分层控制一起应用，形成水电厂分层、分布式控制系统。
这种模式在国内外水电厂得到广泛的应用。
1.5全开放、全分布式监控系统
此方式是近年来发展起来并得到广泛采用的一种工业控制系统，具有以下明显特点:一是应用软件可移植性;二是不同系统之间的相互操作性;三是用户的可移植性。
此外，与其他系统相比，其最大特点是具有开放性，系统扩展、升级更新非常方便，并可保护用户的利益。
1.6大型水电机组现地控制单元技术
控制单元(LCU, Local Control Unit)为水电厂计算机监控系统的一个重要组成部分，它构成分层结构中的现地级。
LCU一方面与电厂生产过程联系，采集信息，向上位机发送采集的各种数据和事件信息，并接受上位机的下行命令，对设备进行监控，可脱离上位机独立运行。
LCU主要是用来就地对机组运行实现监视和控制，一般布置在发电机附近，是计算机监控系统较底层的控制部分。
机组现地监控在我国己经历了几次技术变革，早期的以单板机为主体组成的微机控制装置为代表，其体系结构上采用并行总线扩展工旧模件，是一个单CPU 的数据采集及控制装置，与上位机系统的连接多采用串行通讯方式，这类LCU装置在当时发挥了重要作用，但技术上己逐渐显示出落后的态势。
2实施中存在的问题及采取措施
通过对已实施计算机监控系统和自动化改造的小型水电站的现状进行调查后发现，在小型水电站的自动化改造或实施计算机监控中存在着一些许多共性的问题。
2.1需要解决的普遍问题
自20世纪90年代中期开始，大多数大、中型水电站对主设备进行了技术改造，机组的辅助设备采用微机调速器和微机励磁系统，机组控制采用计算机监控系统，一些附属设备采用PLC控制，机组自动化程度上升到一个新的台阶。
然而，要想使计算机监控技术发挥更大的效应，就要解决以下几个问题:如何保证系统结构先进;监控网络的可靠性;设备故障风险分散;减少误操作风险;监控系统与机组辅助设备和外部系统之间的通讯;灵活的人机接口功能。
2.2 小型水电站存在的问题
在买施计鼻机监径和目动化改造过程中存在许多共性问题。
例如:选型时未充分考
虑电站容量与单机容量;片面追求设备的可靠性，没有充分考虑电站和机组的具体要求及监控系统的功能等，这些都不可避免地造成设备资源与资金的浪费。
自动化装置的选择与系统不匹配也是小型水电站计算机监控系统中经常遇到的一个问题。
2.2自动化装置和元件的选择与系统不匹配
调查中发现，有些电站所选择的调速器、同期装置和励磁装置没有与计算机监控系统的通讯接口或接口协议矛盾，致使这些自动化设备不能正常接入计算机监控系统;还有一些电站在进行自动化改造与实施计算机监控过程中，没有认真对原有设备进行分析，特别是设置了
公用LCU，却不能实现对辅助设备系统的自动监控;有个别水电站在监控系统设备选择时，同一系统选用了数家的自动化设备，各种设备之间的参数不匹配，通讯协议不一致或数据格式不统一，为设备之间的通讯带来很大困难，也不易调试，有的电站设备安装多年，也无法实现设备的联网。
同时，当某些设备出现问题后，需找不同的厂家维修，一个小的问题或局部故障，往往数月得不到维修，严重影响电站的正常运行。
2.3解决措施
通过对现阶段大、中型水电站计算机监控系统进行研究与分析，对不同类型的监控系统应采取不同对策:一是发挥大、中型监控系统数据采集周期短、事件分辨率高、响应速度快的特点，进一步完善其仿真培训、远程诊断维护、通信调度、系统安全措施等功能和要求。
二是对于小型水电站计算机监控系统，要充分考虑自动化装置和元件的选择与系统的匹配关系，以及电站运行人员的技术力量等问题，从而提高设备整体健康水平，保证设备安全稳定运行。
3结语
综上所述，现阶段我国的水电站计算机监控技术具有了一定的水平，但在管理上还存在许多的问题，这也为今后的工作指明了方向，只有完善了这些不足之处，才能真正地实现“无人值班(少人值守)”的设计目标，这样，我国的水电站计算机监控系统才会实现合理、可持续的发展。
参考文献：
[1]孙力，徐国君.小型水电站计算机监控技术「Ml.北京:中国计划出版社，1999.
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