水電站電力監控系統信息化建設探討

張俊嶺

（許繼電氣股份有限公司，河南 許昌 461000）

0 引言

當前的社會發展中，自動化、可視化的電力操作系統受到社會各界的歡迎。首先是在生產安全方面，可視化的電力監控系統不僅能夠通過信息、數據的實時傳輸減輕工作負擔，切實將人性化與科技化作為電力行業發展的重要內容。隨著當前中國的飛速發展，水電站的電力監控系統也在不斷升級完善，在降低人工成本的同時保證技術多走路、走科學之路，進一步以技術引領電力監控系統發展，是社會發展的大勢所趨。

1 水電站常規化的電力監控系統

水電站是關乎國計民生的行業，國家在其信息化方面的投入是持續性，現如今電力信息化已成效顯著，滲透到了電力生產的每個環節。當前，水電站較為普及的電力監控系統[1]主要有：電能計量系統、計算機監控系統、自動抄表系統、設備狀態監測系統、故障錄波系統、消防報警系統、圖像監控系統等。在近些年水電站的籌建與改造升級中，這些系統基本上都是其標準配置，做到了設備運行、過程控制、信息處理、信息管理、決策建議五大方面的全覆蓋，實現了水電站自動化與可靠而安全運行水準的全面提升。但現實情況是，電力信息化建設一直處于飛速發展階段，水電站現有的電力監控系統信息化技術也不能故步自封，需要不斷更新升級。水電站計算機監控系統擴展后的功能框圖。

2 水電站電力監控系統的擴展規劃

2.1 水電站計算機監控系統擴展設計

在水電站電力監控系統中，計算機監控系統[2]是其關鍵性的業務系統，它直接參與到對水電站的主輔設備的掌控之中，屬于全面實現水電站自動化過程控制的核心系統。就目前而言，水電站監控系統的設計與運行都已相當成熟，不只是可以實現數據采集與設備控制，還能做趨勢分析。因為監控系統處于水電站系統的核心地位，這些年不斷呈現出其功能的擴展，具體涵蓋：機房動力環境控制系統、培訓仿真系統、智能綜合管控平臺、工單自動生成系統等。下面就這四個方面的擴展功能進行逐一闡述。

2.1.1 機房動力環境系統設計

通常情況下，常規化的水電站監控系統設計并未對機房物理環境與設備供電電源這兩個板塊有嚴苛的要求，但是當計算機監控系統技術發展到一定程度時，比如系統多采用通用計算機以及網絡設備，它們對供電電源與機房物理環境要求都較高。常規水電站往往在巡檢對機房溫度與濕度以及UPS電源系統展開檢查并做好記錄，根本無法做到實時監控。現如今，大部分水電站已將機房動力環境系統囊括進計算機監控系統的設計范圍內。有了這種系統建設，可以實現對機房運行情況的實時監控，包含對設備電源、機房溫度、機房濕度等的監控。同時，徹底解除了節假日以及夜間盲點，隨時能夠及時解除突發事故。

2.1.2 培訓仿真系統

在水電站電力監控系統中，培訓仿真系統屬于原有培訓仿真功能的擴充版本。監控系統在過往的設計中只有1到2臺培訓工作站實施對運行人員的培訓，培訓功能太過簡易不夠強大。更麻煩的是由于培訓工作站與監控系統處在同一網絡，設備誤操作的現象時有發生。而當前的培訓仿真系統，它實現了與監控系統的物理隔離，與監控系統實現了一體化的平臺設計與運行，數據來自監控系統。同時，培訓仿真系統的功能操作界面與控制邏輯與監控系統呈現高度統一狀態，便于運行人員培訓、設備操作模擬以及事故應急預案演練等功能的呈現。

2.1.3 智能綜合管控平臺

智能綜合管控平臺[3]的作用體現在兩個方面：一是便于用戶掌控監控系統設備的運行情況；二是便于對監控系統的安全進行審計，本質上就是在原有監控系統基礎上擴充了自診斷功能。智能綜合管控平臺借助于計算機網絡技術，對系統內部的服務器主機等設備實施集中監管，對預警各系統設備的應用、進程、CPU、磁盤、端口、電源等運行狀態執行實時監測，以及審計歷史記錄。

2.1.4 工單自動生成系統

對海量監控系統報警數據實施智能化的快速篩選是工單自動生成系統的強大功能，針對符合現場實際的缺陷數據，借助于運行人員的缺陷確認，從而生成缺陷工單，隨后自動流轉。工單自動生成系統產生的缺陷工單與設備有極大關聯，依托運行維護人員的實時跟蹤與監控系統信號恢復這兩個重要確認手段，能啟動對缺陷的閉環控制，同時對設備運行狀態執行統計解析。

2.2 設備狀態監測系統

設備狀態監測系統的出現也是電力監控系統信息化升級的一個主流方向，它主要用于對水電站設備的在線監測。因為水電站設備是在不斷改造、更新、升級的，比如水電站的單機和總裝機在容量上持續增大，那么水電站必須確保生產設備的無故障且安全的運轉，需要實時監測設備的運行情況，這時就非常有必要采用設備狀態監測系統。目前，設備狀態監測系統的配置主要是機組振擺監測系統、主變壓器油氣在線監測系統、發電機氣隙在線監測系統等。伴隨著設備在線監測技術的持續變革，設備狀態監測與診斷系統存在擴展籌劃問題，它涵蓋新的子系統功能設計、不同在線監測子系統之間的統籌規劃等，最終呈現唯一界面、統一網絡、應用共享的設備狀態監測系統，為水電站設備狀態診斷預估以及確立檢修方案提供數據與決策依托。

2.2.1 新增在線監測子系統規劃

近幾年，光纖／紅外測溫技術有較大突破，一些水電站開始啟用對勵磁設備與1OkV、400V等廠用電設備進行測溫的子系統，極大的彌補了在這些設備的關鍵性部位進行測溫監控的漏洞。主要增加了主變直流偏磁系統、高壓電纜狀態監測系統等。 此外，智能化電站逐漸興起，越來越多的二次系統在線監測子系統投入健身，比如對勵磁、調速系統增加設備運行情況的在線監測子系統，遠程收集二次系統的關鍵參數指標與設備故障，以補充這些設備自身存在的分析功能的缺失。

2.2.2 不同在線監測子系統的統籌規劃

水電站設備狀態監測系統的建設不是一步到位的，而是逐步建設起來，相當一部分監測系統處于試點與建設交錯的局面，也就是說系統建設根本沒有統一標準的約束。這就造成在不同階段構建的在線監測系統無法完全一致，各個子系統相對獨立，它們的數據格式各不相同，并且互不通信，數據共享也無法實現，甚至各個子系統的登陸界面與分析軟件都是獨立的，這樣一來所有數據的采用和分析都極為不便。由此，對設備狀態監測系統規劃板塊來講，新、老水電站籌劃也會不一樣。老水電站需要整合不同在線監測子系統，改造原有的各自為政的子系統，在其上層構建一套便于大數據處理的一體化狀態監測分析系統，科學而統一的規劃各個子系統的接入方案，將數據集中分析與診斷優勢充分發揮出來，體現智能化應用，高效剖析整個水電站設備運行狀況。對新電站而言，只需要提前規劃，并統一設計，對不同子系統的建設與接入進行科學約束。

2.3 水電站視頻監控系統的擴展規劃

水電站的初期建設，只存在常規的圖像監控系統，只是用于對水電站的關鍵設備和場所進行實時圖像監視。但近幾年，國際風云變幻莫測，水電站有了反恐意識，在水電站內部增加了反恐綜合防護系統[4]。當然，這也促進了流域梯級水電站的開發，流域梯級集中控制中心甚至集團級的視頻監控集成系統的籌建。水電站視頻監控系統的擴展規劃主要涉及以下三個方面的設計。

2.3.1 水電站反恐綜合防護系統設計

水電站的上級主管部門早已出臺了相關政策，比如《電力行業反恐怖防范標準 》、《電力設施治安風險等級和安全防范要求 》等。依據相關規定，水電站需要構建一套涵蓋生產區域視頻監控、門禁、巡查管理車輛與人員出入情況以及入侵報警等功能的水電站反恐綜合防護系統。水電站原先的常規的圖像監控系統需要改造，它與需要籌建的水電站反恐綜合防護系統之間存在一些交叉重合功能。同時為了節省開支，需要認真剖析兩個系統的統一性，做到統一規劃、資源共享 。

2.3.2 流域梯級集控中心視頻監控系統設計

當前，一些較大的公司均有流域梯級集控中心的設置。水電站也開始有類似設置，比如流域電站無人或少人值班、“調控一體化”的集控中心等，都是為了提升水電站運營的可靠性，確保安全生產。因此，水電站視頻監控系統功能必須要擴展到集控中心[5]。集控中心視頻監控系統是以現場為主的，具體流程就是：依托VPN廣域網或2M網絡專線，將水電站生產現場的視頻圖像資料遠距離的傳輸至集控中心，讓集控中心的值班人員可以全天候監控并記錄水電站的設備運行與安全情況，實時監控事故并妥善處理。

3 結語

常規的電力監控系統根本無法徹底滿足水電站用戶的需要，因此水電站電力監控系統信息化的一系列工作一直處于動態局面，新的系統與功能不但涌現，但這些新的系統與功能一直處于只能部分的滿足用戶需求的狀態。造成這種局面的根本原因就是大多數新的系統與功能的研發都是因為水電站的需求推動。長期以來，對水電站電力監控系統信息化的一系列研發都缺乏一個全局思維的考量，沒有全局性的思考與設計，信息孤島式的重復設計與建設就一直存在。此文在最后提出這個突出問題，希望引起廣大水電站一線人員以及從事水電站電力監控系統信息化研發的科研人員的重視，讓我們國家的相關產業越來越規范與興旺。