水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造中的控制模式設(shè)計(jì)

陽(yáng)春市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)室 529600

摘要：我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步的同時(shí)，對(duì)水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)提出了更高的要求。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是指對(duì)整個(gè)電站所有設(shè)備進(jìn)行控制、測(cè)量、監(jiān)視和保護(hù)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及電力事業(yè)的飛速發(fā)展，人們對(duì)供電質(zhì)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(jù)水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)以及相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，并提出了水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造控制模式設(shè)計(jì)的方案思路。

關(guān)鍵詞：水電站；監(jiān)控系統(tǒng)；控制模式

一、引言

水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要是指整個(gè)水電站的設(shè)備都是由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來進(jìn)行控制、測(cè)量、監(jiān)視以及保護(hù)的。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用代替了常規(guī)控制設(shè)備的監(jiān)測(cè)表計(jì)，能夠很好的完成對(duì)機(jī)組的開停機(jī)控制、斷路器等開關(guān)設(shè)備的控制，還可以實(shí)現(xiàn)電站的優(yōu)化運(yùn)行、對(duì)電站進(jìn)行自動(dòng)發(fā)電控制、自動(dòng)電壓控制等。此外，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)還很好的實(shí)現(xiàn)了電站機(jī)組、變壓器、線路等多種運(yùn)行設(shè)備參數(shù)的在線監(jiān)視等。

二、水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是指對(duì)整個(gè)電站所有設(shè)備進(jìn)行控制、測(cè)量、監(jiān)視和保護(hù)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，可以將監(jiān)控信息有效轉(zhuǎn)化為信號(hào)并進(jìn)行合理的整理，之后再具體處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)水電廠設(shè)備的有效監(jiān)控以及科學(xué)有效的自動(dòng)化調(diào)控。

水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)所面對(duì)的對(duì)象主要包含發(fā)電機(jī)組和相關(guān)的電器設(shè)備、開關(guān)站電氣以及水工建筑物等。將其按類型分類為：主計(jì)算機(jī)和常規(guī)性的監(jiān)控系統(tǒng)。

就目前看來，水電廠監(jiān)控系統(tǒng)中采用的最為廣泛的結(jié)構(gòu)是雙星型網(wǎng)絡(luò)和雙環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

雙星型的網(wǎng)絡(luò)具有十分顯著的優(yōu)勢(shì)，在完善了傳統(tǒng)分布的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，極大地加快了其反應(yīng)速度，但是這種網(wǎng)絡(luò)也具有其缺點(diǎn)，主要為需要布置大量的介質(zhì)設(shè)備，成本相對(duì)較高，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1雙星型監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

與雙星型的網(wǎng)絡(luò)相比，雙環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)具有成本低、結(jié)構(gòu)清晰的優(yōu)點(diǎn)，但其也存在缺點(diǎn)，如在冗余設(shè)備都沒有供電時(shí)，就可能導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法聯(lián)網(wǎng)等問題出現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2雙環(huán)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

三、目前國(guó)內(nèi)水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題

（1）沒有足夠的經(jīng)濟(jì)支持。對(duì)于一些針對(duì)農(nóng)村地區(qū)用電需求的小型水電廠而言，一般是由周邊的鄉(xiāng)村籌集資金而建成的，因此，為了適應(yīng)農(nóng)村居民的用電需求，水電廠的電價(jià)都會(huì)適當(dāng)調(diào)低，這樣的調(diào)整無(wú)意給水電廠帶來了十分嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

（2）我國(guó)沒有對(duì)水電廠給予高度的重視。

（3）水電廠所使用的設(shè)備沒經(jīng)過嚴(yán)格的審核。

（4）水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控功能不夠全面：由于建立計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)所需的成本相對(duì)較高，但是在后期的實(shí)際應(yīng)用時(shí)卻沒有與水電廠的實(shí)際運(yùn)行相結(jié)合，而只是對(duì)相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行簡(jiǎn)單的記錄和監(jiān)控，因此，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用并沒有真正提高水電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

四、水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造中的控制模式

4.1、對(duì)可行度進(jìn)行分析

（1）進(jìn)行改造工作之前必須向上級(jí)管理部門提交水電廠全廠停運(yùn)的申請(qǐng)，以保證工作能夠順利進(jìn)行。雖然改造工作不需要高度的技術(shù)支持，但是一些水電廠為了不影響其整體運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)效益，通常不會(huì)選擇停運(yùn)來進(jìn)行改造。

（2）可以根據(jù)水電廠機(jī)組和開關(guān)站等設(shè)備的總量，繼而向管理部門提交單個(gè)LCU或開關(guān)站的停運(yùn)申請(qǐng)，申請(qǐng)過后開始全面的改造工作，改造完成后需要進(jìn)行系統(tǒng)性的調(diào)試，調(diào)試之后才可以繼續(xù)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(yōu)勢(shì)，可以在滿足電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的改造需求的同時(shí)，盡量減少對(duì)水電廠正常運(yùn)行的影響，此外還可以及大地減少電廠的停運(yùn)時(shí)間。

（3）在對(duì)下位機(jī)部分的機(jī)組進(jìn)行改造時(shí)會(huì)存在工作上的沖突，下位機(jī)改造的同時(shí)，上位機(jī)仍然處于工作狀態(tài)，因此，值班員還需要使用之前的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這樣導(dǎo)致的結(jié)果就是下位機(jī)改造過后的工作形式與上位機(jī)的管理人員的工作存在沖突，導(dǎo)致工作無(wú)法正常進(jìn)行。

為解決這一現(xiàn)象，通常的做法是：在進(jìn)行全面改造的工作之前，在保持既有的監(jiān)控工作的基礎(chǔ)上，為相關(guān)的管理人員其配備1～2臺(tái)服務(wù)器，以便操作人員對(duì)改造完成后的下位機(jī)實(shí)施有效的監(jiān)控。

（4）在進(jìn)行改造工作時(shí)，如果有優(yōu)先對(duì)上位機(jī)部分的工作站進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)改造的需要時(shí)，要注意其差異性，由于上位機(jī)系統(tǒng)中各個(gè)部分工作站在性能上都存在不小的差異，因此，要根據(jù)不同部分的工作站進(jìn)行差別式分析。

4.2、對(duì)控制模式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)

在對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造時(shí)，要注意對(duì)工作順序的優(yōu)化，要在保留原有工作站和系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，再進(jìn)行對(duì)新工作站和系統(tǒng)的科學(xué)配置，進(jìn)而形成一個(gè)相對(duì)完整的新型的監(jiān)控系統(tǒng)。對(duì)控制模式的優(yōu)化設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在兩方面：第一，升級(jí)下位機(jī)組LCU；第二，對(duì)上位機(jī)系統(tǒng)工作站進(jìn)行逐步升級(jí)。在機(jī)組的實(shí)際工作過程中，對(duì)水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的控制模式的優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，要遵循安全有效性、冗余系統(tǒng)具有開放性、對(duì)重要硬件設(shè)備進(jìn)行冗余配置的原則。此外，還要注意在系統(tǒng)中采用標(biāo)準(zhǔn)模塊化的設(shè)計(jì)軟件以及分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣做可以充分保證系統(tǒng)能夠正常穩(wěn)定的運(yùn)行。監(jiān)控系統(tǒng)控制模式的設(shè)計(jì)軟件，應(yīng)該具有一定的自適應(yīng)的功能，以保證在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)可以盡快做出反應(yīng)。此外，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該把發(fā)電廠作為一個(gè)整體的監(jiān)控對(duì)象，而不是個(gè)別的個(gè)體，還要使其盡快達(dá)到自動(dòng)化無(wú)人監(jiān)控的要求。在對(duì)水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造時(shí)主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）注意對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的更新：需要經(jīng)常更新的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要是指監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)主要交換機(jī)以及對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，還包括一些鋪設(shè)監(jiān)控機(jī)房的雙絞線和光纜等設(shè)備。

（2）對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)上、下位機(jī)設(shè)備進(jìn)行改造：主要包括三方面，第一，對(duì)新型的監(jiān)控系統(tǒng)安裝相應(yīng)的軟件；第二，對(duì)主機(jī)操作系統(tǒng)和新型的應(yīng)用軟件進(jìn)行安裝和調(diào)試；第三，基本軟件的調(diào)試以及對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)和監(jiān)控系統(tǒng)等方面進(jìn)行整體性能的調(diào)試。

（3）對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的工作站進(jìn)行合理改造：改造的部分主要包括系統(tǒng)通

信站、工程師站以及管理人員的操作站等幾個(gè)部分，其中還會(huì)涉及到相關(guān)的設(shè)備以及主機(jī)設(shè)備的調(diào)試等。

（4）對(duì)LCU進(jìn)行改進(jìn)，LCU改造主要包括對(duì)PLC網(wǎng)絡(luò)通信模塊的安裝和調(diào)試，調(diào)試時(shí)要注意保持上、下位機(jī)保持通信穩(wěn)定，還要注意對(duì)LCU控制程序進(jìn)行科學(xué)合理的優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)大幅度降低設(shè)備損耗的目的。除此之外，還應(yīng)該鋪設(shè)直流電源以及電纜線等并配備相應(yīng)的直流式雙供電電源。

（5）注意與管理大區(qū)進(jìn)行安全隔離。在對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造的過程中，必須注意解決對(duì)電廠管理大區(qū)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)進(jìn)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(qū)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，一定要增加正反向隔離裝置以保證其安全性。

五、結(jié)束語(yǔ)

改造后的水電廠的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該具備幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)，主要包括良好的擴(kuò)充能力，能夠全面滿足用戶的需求進(jìn)行合理的配置。除此之外，在對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該保證其具有全方位的開放性，進(jìn)而保證監(jiān)控系統(tǒng)的改造工作得以順利進(jìn)行。

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