梁贤平

摘  要：随着计算机、网络、通信技术的发展，以及水电厂自动化设备的不断完善，水电厂形成了机构分层、功能分散、信息共享的计算机监控系统。本文就此进行探究，首先阐述了水电厂计算机监控系统的重要性，其次分析了一般系统结构组成，然后对该系统的发展趋势进行总结。

关键词：水电厂;计算机监控;分布式结构

1水电厂计算机监控系统概述

计算机监控系统又称为水电厂生产综合管理系统，该系统的主要作用是为水电厂运行决策等提供数据支持，通常情况下，水电厂计算机监控系统建立与省级电力调度中心信息沟通渠道，通过信息汇总、传输实现调度中心对于水电厂运行管理进行跟踪监控。监控系统承担电厂所有机组启停以及公用设备长期、连续的操作监控任务，监控系统的重要设备采用冗余配置，局部故障不影响整个系统的正常运行。

2水电厂计算机监控系统组成

这里以某水电站为例进行分析，该电站总装机容量为5×30 MW，多年平均发电量6.4 亿 kW·h，装机利用小时数 4265 h;电站以 2 回110 kV出线接入220 kV向市区电网供电，线路长约为2×8 km。电站按照“无人值班”（少人值守）的管理模式设计，计算机监控系统为全开放的分布式结构，分电厂控制级和现地控制级;泄水闸坝计算机监控系统由电站远控级、坝顶变电所控制级和现地控制级构成，其中电站远控级不单独设置，与电站计算机监控系统共用上位机。泄水闸坝计算机监控系统二层交换机通过光纤接入电站计算机监控系统千兆交换机，搭建电站计算机监控系统对泄水闸坝计算机监控系统远程管理的网络通道，并发送电站对时信号[2]。

计算机监控系统通信规约采用TCP/IP协议，通信介质采用光纤，电站控制级设备和各LCU采用冗余交换式以太网通信，系统各节点通过光纤电缆连接到LAN上[2]。局域网支持全开放的分布式结构并按IEEE802.3标准设计，电站计算机监控系统数据传输速率不小于1000Mbps，泄水闸坝计算机监控系统数据传输速率不小于100Mbps。

该电站计算机监控系统由相互连接成网的如下设备组成：2套主机/操作员工作站，1套工程师工作站，2套远动通信装置，1套通信处理站，1套文件报表语音服务器，1套GPS时钟装置，5套机组现地控制单元（LCU），1 套升压站现地控制单元（LCU），1套公用现地控制单元（LCU），1套400 V厂用电现地控制单元（LCU），1 台便携式 MMI，1 套大屏幕显示系统，1套二次系统安全防护设备，1台A3激光网络打印机，1台A3彩色喷墨打印机，整套冗余光纤以太网网络及配件，1套计算机监控系统软件。

坝顶变电所控制级工作站能实现数据采集和处理，控制调节，安全运行监视，事件顺序记录，打印记录，画面显示，可编程运行要求及参数计算，事故处理指导和恢复操作指导，数据通信，监控系统时钟同步，监控系统自诊断，系统维护等功能。泄水闸坝坝顶公用 LCU 作为分布式系统的一个节点，负责泄水闸坝变电所变压器、0.4 kV低压进线柜、母联柜和低压出线主要回路断路器，0.4 kV柴油发电机系统等各主要电气设备的自动监视和控制，同时是泄水闸坝现地控制单元与泄水闸坝、电站监控系统的输入/输出接口，负责泄水闸坝现地控制单元与电站监控系统的通信。具有数据采集，控 制、操作和调整，通信，人机联系，时钟同步，自诊断等功能。

泄水闸坝计算机监控系统由集中监控单元和现地控制单元构成，包括1台坝顶变电所控制级工作站、1套坝顶公用现地控制单元（LCU）、13套闸门现地控制单元（LCU）、整套冗余光纤以太网网络配件，1套计算机监控系统软件等。

泄水闸坝闸门LCU布置于相应的启闭机房内，负责泄水闸坝工作闸门启闭全过程的控制以及工作液压泵与备用泵的切换、监视和控制。能完成闸门运行监视、操作、控制及调整，实现与泄水闸坝计算机监控系统上位机的通信，实现人机联系，完成自检及自诊断等。

3水电厂计算机监控系统发展趋势

3.1无人值班（少人值守）

随着水电厂“无人值班”（少人值守）工作的推广和无人值班工作的开展，国内大中型计算机监控系统市场已步入成熟期。设备选型方面，主流上位机硬件平台多采用国际知名品牌的计算机产品，现地控制单元（LCU）多采用国际或国内知名品牌的 PLC（或智能控制设备）产品;主流软件平台主要包括 UNIX、LINUX 操作系统，C、JAVA 等编程语言以及 ORACLE、MYSQL 数据库等 。

目前大中型水电厂计算机监控系统基于已成熟应用分层分布式开放冗余结构，在传统现地控制层和电站控制层的基础上，将非实时控制信息（如历史数据库查询信息等）分离出来由生产管理层处理，同时增设电站信息层处理 WEB 信息发布等业务。这些设计提高了整个系统的实时性、安全性、可靠性和可维护性[3]。

新型水电厂计算机监控系统软件架构集成了传统的客户 / 服务器（C/S）模式和基于 J2EE 的浏览器/ 服务器（B/S）模式，具有良好的可移植性、可扩展性和易用性。现场总线网、控制网采用高效的通信协议，实时数据流和非实时数据流分层处理，提高了系统实时性。硬件滤波采集技术、智能测控仪表、开关保护器和各种冗余技术（包括电源、网络、服务器、数据库等方面）已成熟应用，提高了系统的可靠性。电厂运行方式无扰动切换策略、AGC/AVC 与一次调频/PSS 的协调控制策略和安全闭锁策略、各种电力二次系统安全防护设备和防误操作闭锁策略（如双用户登录、语音画面提示等）已逐步推广应用，提高了系统的安全性。智能报警技术、智能事故分析技術、面向对象技术和 LCU 的远程分布和智能分布技术已逐步推广，使用运行和维护更高效。

智能水电厂的体系管理结构为纵向分层、横向分区，基础支撑为一体化管控平台，并围绕水电厂智能生产和智能管理 2 个中心，实现智能监控、智能安全、智能管理 3 个智能功能，以信息数字标准化、管理决策智能化、资源运行最优化、数据标准开放化为4 个智能特征，达到友好互动、安全可靠、绿色环保、经济高效、集成开放 5 个智能目的，依靠数据传输层、基础支撑层、应用服务层、信息发布层、现地自动化层、智能决策层 6 个系统层次，通过解决一体化管控支撑技术、全景可视化安全预警技术、安全经济优化运行技术、智能调度管理技术、状态监测与状态检修决策支持技术、多系统联动技术、专家与智能决策系统 7 个关键技术问题，为发电企业带来更高的设备安全可靠性与利用率、更高的经济运行与水能资源利用水平、更高的流域安全保障与管理决策能力、更高的集约化管理与源网协调能力八大应用目标。

4结束语

综上所述，本文对水电厂计算机监控系统进行简单的叙述，对开放系统的分布式监控系统组成做出介绍。基于现有技术发展现状对未来发展趋势进行分析，旨在促进智能水电厂建设，提高运行质量。在未来发展中，应基于一体化管控系统平台，整合水电厂各项系统，实现水电厂智能设备、应用等运行状态跟踪监测，保证水电厂生产系统运行坚强可靠和经济高效，满足智能电网对水电厂的应用要求。

参考文献

[1]王德宽，张毅，刘晓波，何飞跃，余江城，段振国.智能水电厂自动化系统总体构想[J].水电自动化与大坝监测，2011，35（01）：5-9.

[2]刘寅，常玉红，姜涛，杨维永，朱世顺.水电厂监控系统信息安全防护优化研究[J].水电与抽水蓄能，2016，2（06）：31-34+84.