水電站計算機監控系統改造中的控制模式設計

陽春市水利水電勘測設計室 529600

摘要：我國社會經濟以及科學技術的不斷發展進步的同時，對水電站計算機監控系統提出了更高的要求。計算機監控系統是指對整個電站所有設備進行控制、測量、監視和保護的自動控制系統。隨著我國社會經濟以及電力事業的飛速發展，人們對供電質量以及用電的安全可靠性也提出了更高的要求。本文主要根據水電廠計算機監控系統以及相關技術的應用進行簡要的分析，并提出了水電廠計算機監控系統改造控制模式設計的方案思路。

關鍵詞：水電站；監控系統；控制模式

一、引言

水電站計算機監控系統主要是指整個水電站的設備都是由計算機系統來進行控制、測量、監視以及保護的。計算機監控系統的應用代替了常規控制設備的監測表計，能夠很好的完成對機組的開停機控制、斷路器等開關設備的控制，還可以實現電站的優化運行、對電站進行自動發電控制、自動電壓控制等。此外，計算機監控系統還很好的實現了電站機組、變壓器、線路等多種運行設備參數的在線監視等。

二、水電廠計算機監控系統結構

計算機監控系統是指對整個電站所有設備進行控制、測量、監視和保護的自動控制系統，可以將監控信息有效轉化為信號并進行合理的整理，之后再具體處理，進而實現對水電廠設備的有效監控以及科學有效的自動化調控。

水電廠計算機監控系統所面對的對象主要包含發電機組和相關的電器設備、開關站電氣以及水工建筑物等。將其按類型分類為：主計算機和常規性的監控系統。

就目前看來，水電廠監控系統中采用的最為廣泛的結構是雙星型網絡和雙環網網絡結構。

雙星型的網絡具有十分顯著的優勢，在完善了傳統分布的網絡結構的基礎上，極大地加快了其反應速度，但是這種網絡也具有其缺點，主要為需要布置大量的介質設備，成本相對較高，其結構如圖1所示。

圖1雙星型監控系統網絡結構

與雙星型的網絡相比，雙環網網絡具有成本低、結構清晰的優點，但其也存在缺點，如在冗余設備都沒有供電時，就可能導致設備無法聯網等問題出現，其結構如圖2所示。

圖2雙環網監控系統網絡結構

三、目前國內水電廠計算機監控系統存在的問題

（1）沒有足夠的經濟支持。對于一些針對農村地區用電需求的小型水電廠而言，一般是由周邊的鄉村籌集資金而建成的，因此，為了適應農村居民的用電需求，水電廠的電價都會適當調低，這樣的調整無意給水電廠帶來了十分嚴重的經濟負擔。

（2）我國沒有對水電廠給予高度的重視。

（3）水電廠所使用的設備沒經過嚴格的審核。

（4）水電廠計算機監控功能不夠全面：由于建立計算機監控系統所需的成本相對較高，但是在后期的實際應用時卻沒有與水電廠的實際運行相結合，而只是對相關設備的運行情況進行簡單的記錄和監控，因此，計算機監控系統的應用并沒有真正提高水電廠的經濟效益。

四、水電廠計算機監控系統改造中的控制模式

4.1、對可行度進行分析

（1）進行改造工作之前必須向上級管理部門提交水電廠全廠停運的申請，以保證工作能夠順利進行。雖然改造工作不需要高度的技術支持，但是一些水電廠為了不影響其整體運營的經濟效益，通常不會選擇停運來進行改造。

（2）可以根據水電廠機組和開關站等設備的總量，繼而向管理部門提交單個LCU或開關站的停運申請，申請過后開始全面的改造工作，改造完成后需要進行系統性的調試，調試之后才可以繼續使用，通過這種方法最終完成水電廠的整體改造。這種改造方式具有很多優勢，可以在滿足電網監控系統的改造需求的同時，盡量減少對水電廠正常運行的影響，此外還可以及大地減少電廠的停運時間。

（3）在對下位機部分的機組進行改造時會存在工作上的沖突，下位機改造的同時，上位機仍然處于工作狀態，因此，值班員還需要使用之前的監控系統進行監測，這樣導致的結果就是下位機改造過后的工作形式與上位機的管理人員的工作存在沖突，導致工作無法正常進行。

為解決這一現象，通常的做法是：在進行全面改造的工作之前，在保持既有的監控工作的基礎上，為相關的管理人員其配備1～2臺服務器，以便操作人員對改造完成后的下位機實施有效的監控。

（4）在進行改造工作時，如果有優先對上位機部分的工作站進行監控系統改造的需要時，要注意其差異性，由于上位機系統中各個部分工作站在性能上都存在不小的差異，因此，要根據不同部分的工作站進行差別式分析。

4.2、對控制模式進行優化設計

在對監控系統進行改造時，要注意對工作順序的優化，要在保留原有工作站和系統的基礎之上，再進行對新工作站和系統的科學配置，進而形成一個相對完整的新型的監控系統。對控制模式的優化設計主要體現在兩方面：第一，升級下位機組LCU；第二，對上位機系統工作站進行逐步升級。在機組的實際工作過程中，對水電廠計算機監控系統的控制模式的優化設計時，要遵循安全有效性、冗余系統具有開放性、對重要硬件設備進行冗余配置的原則。此外，還要注意在系統中采用標準模塊化的設計軟件以及分布式數據庫，這樣做可以充分保證系統能夠正常穩定的運行。監控系統控制模式的設計軟件，應該具有一定的自適應的功能，以保證在系統發生故障時可以盡快做出反應。此外，監控系統應該把發電廠作為一個整體的監控對象，而不是個別的個體，還要使其盡快達到自動化無人監控的要求。在對水電廠計算機監控系統進行改造時主要包括以下幾個方面：

（1）注意對監控系統的網絡設備的更新：需要經常更新的網絡設備主要是指監控網絡主要交換機以及對相關設備進行優化升級，還包括一些鋪設監控機房的雙絞線和光纜等設備。

（2）對監控系統上、下位機設備進行改造：主要包括三方面，第一，對新型的監控系統安裝相應的軟件；第二，對主機操作系統和新型的應用軟件進行安裝和調試；第三，基本軟件的調試以及對數據庫和監控系統等方面進行整體性能的調試。

（3）對監控系統的工作站進行合理改造：改造的部分主要包括系統通

信站、工程師站以及管理人員的操作站等幾個部分，其中還會涉及到相關的設備以及主機設備的調試等。

（4）對LCU進行改進，LCU改造主要包括對PLC網絡通信模塊的安裝和調試，調試時要注意保持上、下位機保持通信穩定，還要注意對LCU控制程序進行科學合理的優化，以實現大幅度降低設備損耗的目的。除此之外，還應該鋪設直流電源以及電纜線等并配備相應的直流式雙供電電源。

（5）注意與管理大區進行安全隔離。在對監控系統進行改造的過程中，必須注意解決對電廠管理大區數據傳輸時進行安全隔離的問題。隔離的主要方式包括橫向隔離、縱向加密等，所以，在向管理大區傳輸數據時，一定要增加正反向隔離裝置以保證其安全性。

五、結束語

改造后的水電廠的計算機監控系統應該具備幾點優勢，主要包括良好的擴充能力，能夠全面滿足用戶的需求進行合理的配置。除此之外，在對計算機監控系統進行結構化優化設計時，應該保證其具有全方位的開放性，進而保證監控系統的改造工作得以順利進行。

參考文獻：

[1]陳志成，馬麗榮.劉家峽水電廠計算機監控系統改造模式的探討[J].水電廠自動化.2014（04）

[2]謝赫，白方軍.探討對當前水電廠計算機監控系統改造的問題[J].科技創新導報.2013（25）

[3]李琴琴，馮志剛.水電廠計算機監控系統改造[J].水電自動化與大壩監測.2014（06）

[4]史俊杰，馬紅麗.水電廠計算機監控系統改造的控制模式分析與設計[J].水電站機電技術.2014（03）