水电站计算机监控系统研究

Ｖｏｌ．２７，Ｎｏ．１，２０２０

水电站计算机监控系统研究

杜　洋

（华北水利水电大学电力学院，河南郑州４５００４５）

摘　要：２０世纪８０年代开始至今，计算机监控系统就逐步在全国各种规模的水电站上实施了，用于完善人们对水电站的操纵。时至今日，水电站的计算机监控系统已经取得了非常大的发展和进步，与此同时，在社会、经济等方面也取得了比较好的效果。

关键词：水电站；监控系统；集成型；自动控制ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－８５５４．２０２０．０１．０７８󰀡　引言

目前，大中型水电站中，计算机监控系统非常普遍，并且发展也极为迅速。但是，多数小型水电站或已投入运行的老电站都采用较为常规的自动控制设备，只有极少数的新建以及近期改造的中小型电站，或用计算机自身功能去控制单元改造常规自动控制系统，或在常规自动控制系统的基础上，再加上计算机自身功能来控制单元，又或者在常规自动控制系统的基础上

加上计算机监测系统［

１］

。为了提高中小型水电站的管理运行水平，提高电能质量，实施经济运行并减轻运行人员的劳动强度，应尽早研究并磈发出性能优良、工作可靠、功能完善、使用方便、价格适宜的中小型水电站的计算机监控系统，以适应中小型水电站的发展要求，进而实现对梯级水电站的远程集中

控制［２］

。

󰀢　水电站计算机监控系统的现状

当前，国外水电站计算机监控领域，有两种主要的模式：１）集成型，它是一种比较开放的通用模式，它以可编程控制器（ＰＬＣ）为核心，通过同期装置、励磁装置、保护装置、调速器装置等设备的参数上传，实现水电站的计算机监视和控制。它的优点是通用性强并且结构灵活，缺点是组成系统的设备过于繁多，功能也较为分散。但是，在发达国家，这种模式的自动控制系统已经被普遍采用，并且技术也比较成熟。

２）专用型，在国外，这种模式在近些年才开始进行研究，它是一种新的技术。优点是系统简单，功能比较集中。缺点是：①装置本身成本较低，

但如果加上进口关税和外商较高利润的话，设备的售价仍然会很高。②它的有些功能现在还并不能完全达到中国小水电市场对于计算机监控技术的要求。

国内水电站监控系统大多采用上述第一种集成型模式，但是，因为现在还暂时没有形成一个标准的规约，所以一些中小型水电站监控系统的复杂程度与大型电站有一样的特点，这就给这些中小型电站的运行、维护增加了很大难度。这样的模式投资巨大，结构复杂，运行维护也极不方便。运行人员不但要监视重要设备的运行状态和运行参数，还要注意一些辅助设备的数据通讯上传，实际上，这些中小型电站根本没必要注重这么多繁杂的信息量。结合目前国内中小水电站的实际情况，专

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用型计算机监控模式已经开始了自行研发。󰀧　水电站计算机监控系统的主要作用

水电站计算机监控系统承担着水电站中多种多样的任务，根据形式不同、规模不同和投资不同的水电站，其任务也有所不同，但主要任务仍然是由以下几方面组成。２．１　发电过程自动控制

水电站水轮机的开停、发电机调相状态的转换以及并列运行，机组无功功率和有功功率的调节，导叶开度的调节以及进水闸门的开启和关闭，水电站辅助设备的自动控制等内容，机

组都可以自动执行由计算机监控系统所发出的有关命令［

３－４］

。２．２　安全监视

水电站的安全监视主要包括：水库防洪监测、大坝安全监测和运行设备的监视等。２．３　自动处理事故

水电站的事故经常是不可预估、突然出现的，并且时间短促，电站运行人员难以对事故的性质及时作出准确并有效的分析判断。在没有计算机控制时，对于已经发生的事故的判断和处理，很大程度上取决于运行人员多年以来积累的经验。相反，如果设置了计算机监控系统，计算机便能够对水电站的设备进行实时在线监视，对水电站正在运行的设备的各种参数进行实时记录和存储，只要电站发生事故，计算机便可以对事故进行分析处理，然后执行之前已经设定好的有关事故的处理程序，使事故得到及时处理，同时计算机还可以记录此次事故的性质以及事故发生的时间和地点。２．４　最优发电控制

水电站计算机监控系统对于水电站的控制，最直接的目的就是对水电站进行最优的发电控制，根据整个电网系统对水电站有功功率的需求，通过调节水电站水轮机的导叶开度，并改变水轮机输入的水量，保证水轮发电机组的最优配合以及机组负荷的最优分配，达到水电站电压质量及无功功率合理分配的目的。

󰀨　水电站计算机监控系统的结构３．１　设计原则

在对水电站的计算机监控系统进行设计时，主要应考虑如

技术与市场技术应用

响某一功能，其他功能依然可实施，可靠性大大提高。

３）分层分布式监控系统。分层分布式监控系统也就是按照控制对象进行分散，是最新的系统。按监控系统的结构和功能划分为两个层次：上层称为上位机，由工控机担当，下层称为现地控制单元，由可编程控制器和工控机担当，如果系统中某个机组控制单元发生故障，则只影响这一台机组，不影响整个

６］

。水电站的运行［

２０２０年第２７卷第１期

５］

下原则［。

１）系统功能的完善性：无人值班、少人值守是水电站的设计原则，监控系统也应以此为原则，这样，整个系统的功能才算完善。

２）可靠性：采用标准的、可靠的硬件，并能提供长期稳定的技术服务。

３）系统的实时性：实时性反映在系统的响应时间上，可以满足不同用户的需求。

４）系统的可变性：水电站监控系统的厂站层和现地层设备的软件结构和硬件配置设施可以实现自动改变，并实时地对现地单元的设备地址、通讯接口地址等进行重新再分配，并作出相应改变。

５）系统的可扩展性和开放性：系统中的各节点计算机，均应满足开放性要求，以便于系统功能的扩展以及硬件的升级。另外，系统的软件应该具有开放的功能，并符合国际标准规约数据所要求的固定格式，这样才能够与其他系统进行数据上的交接。

６）系统的安全性：系统应该满足网络安全和操作控制安全。值班人员在操作控制时，系统能够自动检验操作人员的权限，并在计算机监控系统的控制命令下达之前，自动弹出确认框，只有操作人员再次确认命令是否正确之后才可以启动系统的操作控制。３．２　系统结构

１）集中式监控系统。系统中只有一台计算机，这一台计算机进行一切计算处理，并接受所有的信息，进而发出所有操作、指派所有控制命令，这种不分层的特点会导致：只要计算机出现故障，整个控制系统就会瘫痪，只能手动控制系统的运行，性能降低很大。

２）功能分散式监控系统。此时，系统中有多台计算机，分别完成系统实现的各项功能，各台计算机只负责完成规定的任务。将功能进行分散，当系统中某一台计算机出故障时，只影（上接第１６１页）

使得整个装置呈“Ｚ”形结构，提高接线柱高度便于有空间悬挂引流线夹；转接柱为圆柱体结构铜柱，两端均为螺纹丝口，将转接铜排和夹块相连接；夹块为内部中空的长方体结构，铜材质，前后面无挡板，侧面上角开口，其作用是与隔离刀闸上外露的铜排相连，并将整个装置固定；固定螺栓为铜材质的螺栓，下端安装有压块，穿过夹块正面，将进入夹块中间的铜排压死固定。在选材上，采用新型复合材料确保了载流散热性能及坚固耐用性。最后该装置进行了耐压试验：在规定电压及规定时间下试验过程中均无灼伤、发热等现象；机械试验：在静荷重试验及动荷重试验中均无变形、损伤等现象，符合《带电作业工具、装置和设备预防性试验规程》。而且，在现场的多次使用中均达到预期效果。

󰀨　结语

随着电网的建设和发展，带电作业已成为对输、配电带电设备进行测试、检修和改造的重要手段，对电网的安全可靠运行和提高经济效益发挥着重要的作用，输、配电带电作业也正

󰀥　结语

更为先进的应用以及网络化应该是计算机监控系统的发展方向。水电站计算机监控系统属于一个系统，需要各个部分的有机结合以及综合考虑，另外还需要把计算机技术、网络技术、通讯技术等充分利用起来才能设计出功能完善且满足水电站实际需求的计算机监控系统。参考文献：

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利水电技术，１９９７（５）：３６－３９．作者简介：

杜洋（１９９３－），男，河南焦作人，华北水利水电大学硕士研究生，专业：水利工程。

朝着正规化、标准化和现代化的方向发展与迈进。发展带电作业的一个重要问题是安全问题。只有加强带电作业队伍的建设，提高作业人员的技术素质，完善和改进带电作业工具装备，实现科学化、标准化和系列化，才能保证电网的安全可靠运行。这就需要我们能够在工作中多思考、多总结，不断进行创新与优化，促进配电线路带电作业技术向高水平方向发展。参考文献：

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