談水電廠計算機監控系統國產化問題

聶明敏

摘要：水電廠的監控系統的應用能夠有效提高水電廠作業效率，降低人工能耗。但是，監控系統的國產化問題比較突出，國產化的進程也為水電廠帶來了很大的經濟效益。

關鍵詞：水電廠；計算機監控；結構；國產化優勢；發展趨勢

1.前言

在社會經濟高速發展帶動下，科技水平也隨之在不斷提升，計算機監控系統在各個領域也得到了進一步的應用推廣，而作為一種科學整合了計算機網絡、自動化控制，以及數字電子等技術的一種綜合性繼承系統。這種系統在各行業的發展中有著不可忽視的應用地位。

2水電廠監控系統結構

我們根據計算機對水電廠的控制方式，將其結構模式分為集中式、分散式、分布式、全開放全分布監控系統等。

2.1集中式結構

20世紀80年代，我國計算機自動控制系統在水電廠中得到了廣泛的應用，其中最典型的結構是集中式結構，由一臺計算機承擔數據采集、數據處理、過程監視、控制等全廠的全部監控任務，這主要受當時硬件資源的限制，一旦計算機出現故障，將導致全系統癱瘓，并且由于可供選擇的計算機設備種類少價格高且可靠性低等自身缺點，目前大、中型水電廠均不采用這類結構的控制系統。

2.2分散式結構

隨著計算機控制技術的普及，水電廠對自動控系統的穩定性和安全性提出了更高的要求。為了有效解決集中式監控系統存在的問題，我們研發了分散式的監控結構。功能主要包括：監控系統的各項功能不再由某臺計算機獨立完成，而是由多個計算機共同完成，其中每臺計算機有著自己的獨立功能。但是分散式的結構形式仍就沒有徹底解決集中式監控系統中信息高度集中的問題。

2.3分布式結構

到20世紀90年代中期，隨著我國自動控制技術的發展，水電廠計算機監控系統大多應用了分層式結構。這種系統主要根據控制對象的分散特點，完成被控對象的數據信息采集和處理，并對主要設備進行控制、調節以及數據的通信功能。通常情況下，水電廠將分層式控制與分布式處理相結合，構成水電廠的分層、分布控制模式。其中分層主要指計算機系統將根據功能分為現地層和廠站控制層。廠站層是對全廠設備進行集中控制，主要根據系統的實際運行情況，由現場工作人員發出設備控制指令，或者依據負荷曲線自動進行控制等?，F地控制層主要應用在水輪發電機層和開關站等設備附近的控制部分，通常由LCU（現地控制單元）作為核心部分構成，其主要功能是將現地數據進行采集并送至廠站控制層，從而依據相關指令或者自動執行順序流程。在水電廠自動控制系統中，系統的實時性主要由現地控制層保障完成。分層分布式的系統機構將計算機的系統功能劃分的更加合理，并提高了系統運行的穩定性與便捷性，方便設備的日常檢修維護，在國內外水電廠中得到了廣泛的應用。

2.4全開放、全分布式結構

開放性主要指監控系統的軟件適應硬件的程度，以及監控系統的節點可擴展性。隨著我國計算機技術的飛速發展，使硬件升級換代周期不斷縮短，但軟件費用比重卻不斷上升。所以，我們提出了全新的發展理念———開放系統。該系統軟件具有通用性，在不同系統間可進行相互操作，并具備可移植性。主要以應用軟件接口標準、通信接口標準和用戶操作接口標準為基礎，遵循開放式的網絡要求，采用開放式的網絡操作系統，完成水電廠計算機系統的監控控制。此系統最大的優點就是開放性，不僅便于系統今后的擴展、升級，而且其應用軟件可以在新設備、新環境下運行，保護了用戶的利益。

3.加速國產化進程的有利條件

從上述問題可以看出，在引入制度方面存在不足之處，但我們也應該看到國內制度優于系統在某些方面有明顯的優勢。系統設計的引入比較簡單，國內用戶對系統運行的要求比較復雜。對于國外成熟的監控系統，它們已經結構化，模塊化和系統化。很難完全滿足國內用戶的要求。該系統的實施和部分功能并不適合國內用戶。因此，系統的多功能性以硬件資源和處理速度的損失為代價。由于受到許多條件的限制，與國內系統相比，系統在用戶系統培訓中的引入難度較大，國內系統比引入系統要好得多；從軟件開發和應用水平來看，國內系統已經能夠和國際上的一些知名廠商相媲美。另外，為了深刻理解中國的電力生產過程，并與用戶長期密切合作，國內體系具有很強的優勢，對于中國體系而言是比引進該體系無法比擬的。

中國水電站計算機監控技術與國際先進水平的差距大大縮小。即使在許多方面，它已達到世界先進水平。與國外公司相比，我們應該更多地了解國內用戶以及更多的系統設計，功能配置等方面。國內用戶的使用習慣，技術支持服務更加便捷可靠，價格更合理。事實證明：以自動化研究所和水利水電研究院為代表的水電廠計算機監控系統國內研發公司已經得到國內外用戶的認可，而不是只在國際競爭中勝出，而且制造系統已出口到國外。這些表明國內開發單位完成系統集成的水電廠計算機監控系統在實用性，先進性，工程經驗和售后服務方面都達到了很高的水平。這些都為國內水電廠計算機監控系統的國產化創造了良好的條件。我們必須以此為契機，加速中國水電站計算機監控系統的本土化。

4.水電廠計算機監控系統未來發展探析

就目前來看，在水電廠日常工作中應用最廣泛的還是現場總線控制系統，作為一種較為新穎的分布式控制結構，以往水電廠采用的分層分布式系統網都是三級結構的。而不論哪個廠商，其生產的監控系統都擁有自身獨特的配套標準，且在一般情況下，往往都很難充分實現互連操作，產生的系統成本也通常都較高。而對于現場總線控制系統來講，其主要涉及到兩層，也就是工作站、現場總線智能儀表，通過應用這一模式，不僅可以盡可能的優化降低其運行成本，也能夠進一步增強該系統在實際運行中的可靠性。而在實現國際標準的統一之后，便可以真正獲取到開放式的互連系統結構。在新時代高速發展帶動下，以及社會經濟、科技發展水平的不斷提升，自動化應用技術也取得了較為顯著的應用效果，對水電廠計算機監控系統的應用也提出了新的要求，需要相關技術人員給予更全面、深入的研發。一方面，主要實現的革新發展目標就是其運行管理工作的落實要實行無人值班的模式，進一步深化自動化技術的應用發展研究，不斷探索、研發出更新穎先進的監控系統，不斷增強系統運行的可靠性，拓展出新穎多樣化的分析功能，加強跨平臺技術的應用普及，真正做到與其他系統共享相應信息，逐步實現水電廠建設的數字化發展；另一方面，在設備管理、診斷檢測技術的研究發展來講，應見將狀態檢修視為主要標志，對此，在近幾年，我國很多水電廠都已經在嘗試狀態檢修技術的推廣，在充分重視絕緣局部放電監測、振動擺渡監測等內容的同時，還應強化遠程監測方面的深入分析研究。

5.結束語

當前我國水電廠日常工作現狀來看，其計算機監控系統可采用的通訊方式往往都是豐富多樣的，且都存在各自的優勢與不足，并一起構成了相對完善的監控通訊系統。隨著國產化的進程不斷加快，監控設備國產化的優勢也將越發顯現。

參考文獻

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