水电厂计算机监控系统改造思路探究

[摘 要]计算机监控系统在水电厂的正常运行中起着非常关键的作用，它可以让水电厂达到“无人值班”的目标，不仅提高了运营效率，还在一定程度上减少了人员开支。随着计算机监控系统在我国水电厂的使用，人们发现当前使用的计算机监控系统寿命都比较短，要保证良好的使用效果一般会在使用一段时间后对其进行系统改造。对计算机监控系统进行改造的时候需要考虑到监控系统未来的发展趋势以及水电厂的实际运营情况等诸多因素，只有这样才能取得满意的改造成果。本文主要对水电厂监控系统的改造思路进行了具体的探究，以供参考。

[关键词]水电厂；计算机监控系统；改造

中图分类号：TV736 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）09-0173-01

1、水电厂计算机监控系统组成和基本功能

水电厂计算机监控系统主要由主站级和现地控制单元（LCU）等设备组成。主站级配有各种工作站、供电不间断电源（UPS）、网络系统设备、通信设备、全球定位系统（GPS），它可以代替人工值班。LCU由可编程逻辑控制器（PLC）、常规仪表、常规控制开关、同期装置、触摸屏、温度巡检装置、转速测量装置、剪断销信号监测装置、交流采样表、电能表、通信管理装置等组成。LCU主要完成对全厂设备的监视，对水轮发电机组的自动监视、控制和调节，对高低压断路器、隔刀和地刀等合分和保护跳闸，以及对辅机的自动控制[1]。

计算机监控系统采用开放式分层分布系统、全分布数据库。系统按照功能而言，可分为上位机和下位机；它们之间依靠不同的通信介质及相关网络设备加以连接，主要通过总线型、星形或环网等方式连接在一起构成总线形拓扑、星形拓扑或环形拓扑结构。

上位机一般也把它称作为厂（站）级控制系统，主站级计算机的主要功能是完成对全厂主设备的实时监视、控制、调节、运行记录，兼有与上级调度的通信管理。主要功能有对电站机组、辅机、公用设备以及开关和闸门设备的控制，全厂设备的监控、自动发电控制（AGC）、自动电压控制（AVC）、事故分析处理、趋势分析处理、经济运行、越限和状变事件报警；事件顺序记录（SOE），数据综合处理、趋势记录分析，事故处理提示和自动处理声光、语音、电话图像报警，各种操作票的开票、显示、编辑、打印，各种报表的召唤和定时打印记录；与现地级各LCU的通信，人机接口；与大坝监测、水情及厂内管理信息系统（MIS）和远程浏览Web等的通信。上位机的工程师工作站为监控系统的维护以及系统软件开发、编制修改应用软件，培训电站运行人员和管理人员。

下位机也称作为LCU，LCU为电站监控系统全分布式结构中的智能控制设备，由它实现监控系统与电站设备的接口，完成监控系统对电站设备的监控。下位机与所监控的设备通过输入/输出（I/O）接口和通信等方式连接。下位机主要功能是可按照主站级的指令，完成对水电站的设备实施具体的操作，也可在主站级或网络无法正常工作的情况下，在现地独立完成对设备的操作。这些操作可以是自动的也可以是手动的。它可以作为所属设备的独立监控装置运行，当LCU与主控级失去联系时，由它独立完成对所属设备的监控，包括在现地由操作人员实行的监控及由LCU对设备的自动监控。

2.水电厂计算机监控系统改造设计思路分析

在水电厂的计算机监控系统中，综合自动化系统是一个具有较高复杂性的系统工程。在进行改造的过程中必须要对水电厂的实际情况、具体国情等进行综合性考虑，尽量做到应用最低的成本做最多的事。计算机监控系统改造要坚持以实用为本的原则，从水电厂的实际情况作为根本出发点进行改造设计，不能盲目地追求相关技术的高、新、尖。通常情况下，计算机自动化的相关技术及设备均具有较短的更新周期，因此在改造过程中需对其性能价格比进行充分考虑。进行改造方案设计时应对其实用功能、系统结构上的安全性、接入的可靠性进行科学合理地考虑。进行改造设计时，必须要从多个角度对应用于系统中的基础自动化元件、机组现地控制的结构、辅助设备的自动化水平、公用开关站的监控、保护装置的稳定性和安全性、电能计量系统、辅助决策系统等诸多种问题进行充分考虑[2]。而不能仅把眼观局限在以综合发电控制作为主要功能的监控系统中。只有这样才能使整个系统地改造设计具有良好的完整性和系统性，进而实现对水电厂计算机监控系统进行彻底改造，提高其运作效率。

在水电厂计算机监控系统改造中，须按照少人或无人值班的情况来进行改造设计。在进行设备应用选择时，须严格遵循经济、实用、可靠等原则。按照水电厂监控系统的具体需求进行全面分析，改造实际操作应分别从两个界面、三个接口、四个层次来进行改造设计和实际操作。两个界面具体为厂站级丰富人机界面和LCU简单操作型人机界面。三个接口具体为厂级安全隔离信息交换接口、LCU现场总线与通信接口、梯级或调度控制的信息交换接口。四个层次分别为现场自动化元件层、厂级计算机设备层、现地及辅机控制装置层、梯级及调度层。具体的改造要求如下：系统必须拥有较高的可靠性和冗余性，且不会导致点故障扩大；系统中的相关配置、设备在型号及性能上必须要与网络、计算机、自动化设备等的发展及更新速度特点相互适应；保证系统具有良好的实时性和较高的抗干扰能力；保证系统具有良好的人机接口功能，且时间操作过程中具有较高的便捷性，具有较低的误操作性；系统应应用全分布开放式冗余结构，坚持分散监视、集中控制的基本原则，增强系统的开放性和安全性，保证系统中的各个机组在运行过程中具有良好的安全性和可靠性，既要保证系统功能及硬件得到有效扩充，又要保护用户投资可有效进行；应用软件模块、结构、对象化设计及分布式数据库，提高系统的扩充适应能力。

3、系统改造实施过程中需注意的相关问题

3.1全面分析旧监控系统的结构、设计理念、技术水平的新旧程度、控制方式、覆盖的监控对象等，找准存在问题，分析各部分内容，充分了解旧监控系统运行情况和监控状态，用以确定正确的改造方案。

3.2全面收集水电站的原有监控系统有关资料，了解目前成熟、稳定、可靠的监控系统和监控实施厂家，包括国内外各个厂家和技术水平的高低、是否适合国内水电的发展，以及开放性的程度。把新旧监控系统的进行对比，找出其中的优越性，为正确确定改造程度和方向做好基础工作。

3.3因地制宜，确定改造程度和目标，充分结合国内和本电站实际，分清主次，确定适合自身的改造原则和目标，优先考虑无人值守、稳定性、安全性、适用性，综合考虑其性能与经济指标。

3.4注重技术革新，提高自动化水平。在改造中要注意了解、掌握相关自动化相关信息，注重技术革新和自动化水平的提高，防止监控系统/以旧换旧0的情况发生。

3.5在设计上按照全厂综合自动化以计算机监控为主、常规控制为辅的指导思想进行总体设计和系统配置，使计算机在水电站的应用达到一个新的水平。

3.6在改造实施中，尽量先机组，后公用和开关站，这样不会影响水电站的正常生产和运行，改造中，实施新旧系统并存过渡的方式来达到降低或不弃水的目的，要制定出一套适合本改造实施方案，不可盲目地照搬其他电站的改造方案，不要拿来主义。

结语

对水电厂计算机监控系统进行改造可以提高监控系统的自动化水平，对促进水电厂运行的安全性、稳定性等具有非常重要的作用，并且还提高了系统维护的可操作性，降低了系统检修的成本，进而提高了水电厂的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]蔡守辉.水电厂计算机监控系统改造思路探究[J].水电厂自动化，2012，02：14-17.

[2]邹银乔.探讨对当前水电厂计算机监控系统改造的问题[J].科技创新导报，2013，25：54.