水電站計算機監控系統的遠程診斷及維護策略分析

冉國光

【摘??要】水電站監控系統是指整個水電站設備的控制、測量、監控和保護均由計算機系統來完成。計算機監控系統充分利用計算機技術、通訊技術、PLC和網絡技術將水電站各個設備連接起來集中監控管理，以實現整個電站運行的可靠性和經濟性。

【關鍵詞】水電站;計算機監控系統;遠程診斷;維護策略

前言

自20世紀90年代以來我國科學技術得到迅速發展，社會生產和人們的生活方式都發生了翻天覆地的變化，其中遠程監控技術正在逐步發展，其重要性也逐漸被人們所重視。人們的日常生活和現代化工業生產對電力的需求與日俱增，成為生產生活中不可或缺的動力能源，與煤火力、核能、風力等發電相比，水力發電更加環保且成本較低，符合社會可持續發展原則。將遠程監控系統應用于水電站的使用之中能夠克服傳統監控系統中需要操作人員在現場監視一線生產情況的缺陷。

1水電站現狀

在地勢落差大的的山區往往水利資源豐富，因此水電站一般建造在交通較不方便的山區，導致了職工上班和生活極為不便。站內往往只保留一線生產部門，而管理部門與生產部門因為距離問題，導致無法在第一時間獲得水電站的各種數據，及時制定計劃并發出指令。

1.1通訊方案需求的分析

由于水電站大多數處于偏遠的山區，因此與外界交互一般使用普通公共交換電話網的電話線，通訊線路比較簡陋。公共交換電話網的程控電話機線路的通訊線路帶寬傳輸速度只有33.6kbps，因此很大程度上限制了遠程的信息的傳輸速率，其次公共交換電話網傳輸的帶寬波動較大以及通訊線路不穩定，難以保證數據長期可靠穩定地傳輸，導致遠程設備的調度和視頻的監視難度增加。因此要設計新的通訊方式從而適應惡劣條件來保證信息運輸。

1.2遠程數據監視需求的分析

相對完整的監視方案需要遠程監視點的相關技術人員在看到現場視頻信息的同時，結合抽象的數掘信息。遠程監視點根據得到的反映目前設備的運行狀態的數據信息，通過繪制成圖形曲線的方式宏觀的反映設備的運行趨勢，診斷設備的故障。

1.3遠程視頻監控需求分析

在水電站的監控過程中，管理者通過視頻對水電站進行遠程監控，提高了工作效率和準確性，而且在大壩等特殊位置如果進行人工監測不僅浪費大量的人力資源，同時也存在極大的安全隱患。因此，遠程視頻監控技術尤為重要。

2遠程監控面臨的問題

2.1遠程監控系統的特點分析

遠程監控系統對信息傳輸有很高的要求，包括對于信息的準確性、實時性、安全性、連續性的保障。

2.1.1實時性

實時性直接關系到數據分析和方案制定因此就顯得十分重要，即要在限定的時間內正確的完成數據的傳輸和處理。

2.2.2安全性

由于數據包在傳輸過程中可能會遭受被篡改、竊聽等威脅，且遠程監控往往通過互聯網傳輸數據包，因此對安全性需要格外重視。

2.2.3可靠性和容錯性

由于系統自身出錯導致的故障，影響監控的工作效率，因此需要自動或半自動地采取相應的措施，保證系統能夠恢復正常運行。

2.2數據傳輸安全性不高

數據在傳輸過程中威脅其安全的主要因素有，硬件實體、信息受到攻擊和威脅、技術缺陷、計算機犯罪、病毒等。尤其如果遠程設備的控制命令受到偽造和惡意攻擊或后，會帶來巨大的經濟損失。

3水電站實現遠程集控運維技術要求

（1）遠程集控平臺：遠程監控中心及水電站智能化設備、信息化系統，基于專網或互聯網平臺，對水電站實現“五遙”智能控制。（2）設備兼容技術：集控中心的計算機監控系統設備，應具備無縫接入大多數保護、PLC、儀表。（3）通訊模塊化技術：支持不同網絡調節下的數據接入，無線（4G）、ADSL;公網（光纖）、局域網（光纖）。（4）水電站機電設備參數在線監測趨勢分析技術。利用大數據分析，從而得出設備運行參數變化的原因，為設備運行方案調整、保養、維修提供決策依據。（5）機組優化運行技術。根據發電計劃和實時水位，系統計算出當前的開機臺數，并通過調節導葉開度的方式調節機組負荷，最終達到經濟優化運行的目的。（6）水電站梯級調度及優化運行系統。對水庫的降雨、入庫和出庫流量、水位等進行自動檢測及趨勢分析，對電站開停機調度，將最大限度的利用水能，提高發電量效果顯著。（7）水工建筑物安全監測、預警系統。對電站水工建筑物的變形、位移、滲流、應力等進行在線監測，全面提高對電站建筑物和周邊環境如滑坡、泥石流等災害快速、全面、準確的預報、預警，為無人值班電站提供了必要的安全保障。（8）web、手機APP、微信、短信等各種方式展示和查詢系統。（9）生產管理系統。以設備資產管理作為核心和基礎，以發電生產、運行、檢修維護、生產技術、物資保障等關鍵業務的執行為主線同時融入電站核心設備的數據采集，顯示，分析功能，為企業的管理和決策提供完整、高效、智能的數據支持。

4遠程集控運行的重點

遠程集控運行的主要工作就是設備操作、負荷調整、運行監視，以及在操作過程中、負荷調整過程中、日常監視中出現異常情況時的響應處理。設備操作是一個階段性的工作，達到目標狀態操作任務就完成，投AGC功能的電廠負荷給定值主要由電網EMS系統動態下達，調整靠自動裝置實現。而運行參數、運行狀態的監視則是運行人員的經常性的日常工作，報警信息及時得到響應，因此對設備進行安全有效監視顯得非常重要。人機界面是實現集控中心遠程監控功能的重要窗口，監控系統的所有功能都通過人機界面表現出來。因此監控畫面要全面完整，重點突出，層次分明，畫面之間的連接順暢，對象要可靠識別，確保安全監控，從內在的邏輯閉鎖和直觀形象的畫面都體現防止誤操作的要求，突出遠程集控的特點。畫面主要分為以下三類;操作類：開停機、開關站倒閘操作。調節類：AGC.AVC.監視類：①運行工況監視：運行狀態、運行參數;②操作、調節過程監視;③安全監視：故障（事故）報警。主設備信息、涉網的繼電保護信息、影響機組出力和設備安全穩定的上傳信息要單一具體，輔助設備信息可適當采用綜合信息。同一類的大量信息可以在電站側優化處理后上傳，如發電機定子線圈溫度可選擇排序高的3點上送。這樣可以有效避免大量次要信息，抓住重點，最大程度減少對監控人員的干擾，確保對設備的安全有效的監視。監視按照特點和響應等級分成三類：需要經常性監視的、過程監視、安全監視。其中故障響應等級最高，尤其是事故報警時需要進行緊急處理，并按照要求報告中調。可以用不同的顏色加以區別并分級進行管理。（1）經常性監視的對象含電站設備、計算機監控系統、通道等三部分。電站設備：電廠機組、主變、高抗、主系統開關設備等主要設備和重要輔助設備的運行工況、運行參數。計算機監控系統：計算機監控系統運行狀態，包括控制權、操作權，AGC，AVC功能調節中需要掌握的功能態、運行參數。遠動通道運行狀態：集控中心至每個電廠、電廠至調度的遠動通道運行狀態。（2）過程監視：開停機、設備操作過程的監視，調節過程監視，過程結束監視終了。過程受阻時及時進行干預。（3）安全監視：分故障監視、事故監視兩類，事件發生時進行應急響應和處理。在上述3種監視類型中，過程監視預見性較強，出現問題時處理可按預案進行。安全監視正常運行時無法事先預測，報警時應高度關注，并進人跟蹤監視狀態或者進行相應處理。根據運行設備的實際運行情況可將故障監視的情況列人日常監視。

結束語

遠程監控系統的應用很大程度上解決了水電站原先系統中出現的問題，很好地實現了對水電的精準調度，極大地促進了水電站管理的信息化程度，提高了監控的效率，在水電資源豐富的地區具有極高的推廣價值，為社會生產創造更大的經濟利益。

參考文獻：

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[2]彭瑞雙.計算機監控系統在張河灣水電站的應用[J].中國水能及電氣化，2011（8）：50-53.

（作者單位：南京河海南自水電自動化有限公司）