水电厂计算机监控技术发展趋势探讨

水电厂计算机监控技术发展趋势探讨

刘晓燕

（乌鲁瓦提水力发电厂，新疆 和田 848000）

摘 要：本文详细讲述了水电厂计算机监控系统的发展现状，并从以下4方面论述了计算机监控系统今后的主要发展趋势。 关键词：计算机监控系统；水力发电厂；现状；趋势

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：

一、水电厂计算机监控系统的发展现状

总体来看，水电站监控方式大致经历了机旁监视控制、全厂集中和机旁两级监控、全厂设备集中监视和控制等阶段，就目前而言，已经发展到水电厂少人值班（或无人值班）和调度远方控制的阶段。

水电站监控方式在上述几个阶段的发展过程中，水电厂自动化系统所用的器件也随之更新。刚开始，水电站的全部控制均由电磁式继电器组成的常规操作同路来实现，然后，这种方式由于采用的触点控制方式，可靠性相对不高。在着集成电路技术发展的背景下，由晶体管或集成电路构成的逻辑操作回路随之出现，由于其采用的是无触点继电器，因此其控制可靠性得到了很大的提高，尽管如此，但仍然无法实现相对复杂的逻辑控制。20世纪60年代，由于电子计算机的出现，自动化系统在整体性能方面得到了显著提高，首先在水电厂应用电子计算机的国家是美国，但是由于早期的计算机体积庞大，且缺乏丰富的软件作为后续支撑，从而导致计算机技术并没有在水电厂中得到广泛应用。随着计算机技术的进一步发展和日趋成熟，20世纪70年代后期，水电厂开始应用计算机来对相对复杂的操作和数据信息进行系统处理，以计算机为基础的运行支持系统也就随之出现和广泛应用。伺候，随着着工业控制、计算机软硬件技术、通讯网络等方面新技术的迅速发展，尤其是第四代计算机的出现，计算机在水电厂的应用得到了明显加速，水电厂计算机监控技术也由此日趋成熟。目前监控系统的结构基本上以面向网络为基础，系统设备大多采用光纤环网FDDI、以太网Ethernet等通用网络设备对高性能的微机、服务器或丁作站进行连接，较多地采用PLC或智能现地控制单元应

用于控制舷窗，在通过现场总线与基础层智能I／0设备、远程I／O、智能仪表等相连，从而构成现地控制子系统，与厂级系统结合形成整个控制系统。

此外，为了更加适应标准化、网络化、开放化、高速化和易用化的计算机应用技术发展，计算机监控系统中的软件支持平台和应用软件包呈现出开放化、通用化、规范化的发展趋势。从电力行业高可靠性的要求出发，对于大中型水电厂而言，UNIX等操作系统在其监控系统中得到了广泛应用，对于中小型水电厂而言，因其较多采用的是PC构架的计算机，因此采用Windows操作系统被作为其监控系统的主流。此外，在数据库方面，由于商用数据库电力生产控制的实时性要求较高，所以专有实时数据库+商用历史数据库的结合方式是目前采用较为普遍的方式。并且，随着web、Java等新技术的发展，web、面向对象的Java等新技术也越来越多地被应用到计算机监控系统的使用之中。

我国是从80年代初，从单个功能装置的研制开始，对水电厂进行了计算机监控系统的应用，这一发展历程从80年代初的功能分布的多微机监控系统开始，历经了以设备单元分布的星型分层监控系统、基于开放系统的分布式监控系统以及基于面向对象技术的分布式监控系统等阶段，系统功能和性能指标在这一发展历程中得剑了很大提高，计算机监控系统在水电站也获得了，“泛应用，技术逐步成熟，已经可以比较好的实现电站的本地和远方集中控制、优化运行、安全监视等功能，并满足了水电站“少人值班”(无人值守)的发展需要，因此，计算机监控系统的技术水平已经接近或达到国际先进水平。 二、水电厂计算机监控系统的结构与功能

水电厂计算机监控系统主要包括水轮发电机组监控系统、开关站控制系统、水电站公用设备控制系统、水电站闸门自动控制系统等。通过开放、模块化的结构设计，实现对水电厂生产过程的监视、数据采集、控制和调节，实现对机组、变压器、线路等电气设备及全厂油、气、水系统等辅机的监控和保护功能。

基于LK的水电厂计算机监控系统是一个完整的高可靠性水电站实时闭环过程控制系统，可满足各种水电厂“无人值班”(少人值守)对计算机监控系统的功能要求，软件模块化结构，配置及扩充方便。其主要功能包括：对各主要机电设备运行参数的监视和记录、事件顺序记录、事故追忆记录、有功功率联合控制(AGC)、无功功率联合控制(AVC)、控制和调节机组保护和线路保护、厂用电源备

自投、人机联系、电厂设备运行管理、系统通信、语音报警及ON-CALL功能、仿真培训、WEB远程访问、模拟显示屏、统计和制表打印、故障自诊断和自恢复功能等。

三、水电厂计算机监控系统的发展趋势

（一）计算机监控系统的应用范围将进一步扩大化。主要表现在：其一，鉴于计算机监控系统存在向开放系统发展的趋势，并且计算机监控系统和PIE正在相互渗透和相互作用，两者的互连问题已不再是一个无法解决的问题，因此就为减少辅助系统控制点创造了便利条件；其二，在扩大计算机监控系统应用范围时，尽管用计算机监控系统实现AGC和AVR以及电气保护等功能，但考虑到传统上是随主机成套的现实情况以及这些系统对机组安全运行的关键作用，目前仍适合采用专用装置，同时还应该妥善解决改装是与计算机监控系统的接口障碍；其三，计算机监控系统的应用范围将扩大到发电机——变压器组和水电厂用电系统的控制及辅机控制的领域之中；

（二）发展向智能化。由于推理技能以及数据库系统等技术的发展，尤其是知识库系统和专家系统的应用计算机监控系统各级中将会实现，人工智能。主要表现在：其一，管理计算。生产过程中便于通过对数学模型的计算来寻找最优工况和实现最优控制；同时还能对各运行指标进行准确计算，从而改善全厂的运行管理；其二，事故处理。通过对生产过程的监视，不仅能进行准确的趋势预报，而且还能对事故的发生进行分析和处理，同时快速、完备地对发生事故时的设备状态和参数进行记录，供技术人员开展挺有效的事后分析。

（三）发展综合化。发展综合化能够提高水电厂的综合自动化水平。目前电厂自动化设计给予过程自动化，即主要针对电厂工艺过程的控制和监视，这一宗旨无疑非常重要，运转良好有序的水电厂不仅要能实现安全满发，还应当缩短检修时间，提高设备使用寿命，并千方百计降低运行成本和结余维护费用，利用在线监测数据和处理结果，综合SCADA、MIS、计算机监控系统等信息来进行故障分析及诊断，从而一方面能够实时掌握水轮发电机组健康状况，为状态检修提供辅助决策，另一方面能够有效实现与其它系统的信息共享。

（四）实现监控系统的物理分散和先进控制策略。实现场总线是采用现场总线技术，用于现场仪表设备和控制器之间的一种全数字化、开放的、双向的通讯

系统。可以改善控制品质，提高系统精度，大量减少电缆来便于调试和维修，简化控制系统机柜。现实现监控系统的物理分散和先进控制策略的有效方式是紧密接合现场总线技术的发展和应用状况。 四、结语

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涉及面广、技术复杂和科技含量高等特点。经过了20多年的努力,我国水电厂自动化技术已经逐渐接近世界先进水平,在国际招标中已经具有一定的竞争力。同时，应该清醒地认识到差距的存在，我们离实现真正的“无人值班”还有一定的距离。我们要善于找出差距,消除差距,清晰地认识到计算机监控技术正在向应用范围扩大化、智能化以及综合化等方向发展的趋势，把握趋势加以研究并及时应用于实践,才能使我国的水电厂计算机监控技术取得更大的发展。

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