智能数字化水电站监控系统建设体系探讨

李冠

摘要：在对大中型水电站计算机监控系统设计原则进行简单阐述后，对中型水电站计算机监控系统建设体系进行了认真分析研究。最后，对智能数字化水电站计算机监控系统的功能特性进行了详细探讨。

关键词：水电站；计算机监控系统；智能数字化

Abstract: in the computer monitoring system of large and medium-sized hydropower station design principle in simple illustrated, medium-sized hydropower station computer monitoring system construction system of a careful analysis research. Finally, to intelligent digital hydropower station computer control system in the functional characteristics are discussed in detail.

Keywords: hydropower station; The computer monitoring system; Intelligent digital

中图分类号:X924.3 文献标识码：A 文章编号：

随着计算机技术、自动化控制技术、电力通信技术等在水电站自动化监控系统中应用的进一步发展，水电站对自动化监控系统的性能和功能集成智能数字化要求也越来越高，不仅需要操作界面清晰简明、操作维护便捷、数据采集实时性好准确性高、以及监控运行稳定可靠性高的智能数字化监控系统，同时还要求监控系统具备开发周期短，可扩展性高，便于更改、升级等功能。采用计算机自动化监控系统，不仅可以提高水电站运行维护人员工作效率，减轻工作量，同时可以利用计算机智能运算分析，不须运行人员直接干预的情况下智能自动形成对应调控决策，避免由于工作人员粗心大意等造成人为误操作事故发生，为水电站实现“无人值班”提供了重要技术支撑。水电站计算机监控系统在数据信息采集实时性、准确性，调控准确性、可靠性，以及数据传输稳定性、高速性等方面，较常规继电器为主的自动控制系统更为优越，在新建水电站或老电站计算机自动化监控系统技术升级改造工程中得到广泛应用，并发挥非常良好的性能[1]。

1 水电站计算机监控系统设计原则

随着计算机智能数字化监控技术的日益成熟，计算机智能数字化监控系统在大中型水电站中得到广泛推广使用，同时对计算机智能数字化监控系统运行的安全性、可靠性、稳定性等均提出了更高的要求，以满足水电站“无人值班”（少人值守）原则。国家电力公司于2002年颁布了《水电站无人值班的若干规定》相关文件中明确规定了水电站计算机监控系统安全调试运行、稳定发展的目标和技术性能要求。大中型水电站严格按照“无人值班”原则进行计算机监控系统的设计，即整个智能数字化监控系统设计过程中，需要从以下多个方面进行综合考虑：

（1）加强对水电站中的主要一次、二次、以及辅机设备的安全稳定运行监视，提高水电站的安全稳定生产水平和监控系统运行稳定可靠性；

（2）要能通过计算机智能运算分析，形成对应调控决策，确保供电电能质量；

（3）要构筑完善的运行维护管理和监控系统，有效提高水电站进行电能生产运营的经济效益和管理水平；

（4）结合先进的技术和设备，提高水电站调控智能自动化水平，为水电站实现“无人值班”提供重要的技术支持；

（5）在计算机监控系统设计中，还要考虑流域内梯级水电站间运行工况的总体调度和集中控制功能需求。

2 水电站计算机监控系统整体结构体系

对于大中型水电站，其智能数字化计算机监控系统应按照分层分布、开放式结构进行硬件设备配置，以确保计算机监控系统内部各设备功能单元间具备较强数据信息资源共享性、互操作性、可扩展性、以及可移植性等功能特性。为了提高计算机监控系统运行安全可靠性，主要硬件设备以优选进口设备为主，操作系统高级应用软件采用基于Windows 2000的实时多任务可视化操作系统，具备多窗口同步显示智能数字化人机互通界面，以满足水电站调度运行数据信息实时运算分析和动态调控管理功能需求。中型水电站智能数字化水电站监控系统建设体系如图1所示：

图1 中型水电站智能数字化水电站监控系统建设体系

从图1可知，整个智能数字化水电站计算机监控系统，通过100M光纤以太环网，将电站主控层及现地控制层有机结合起来，形成一个完整的实时监控闭环系统，既可以在站控层出现问题后由现地控制单元独立完成对应调控功能，也可以通过与调度中心计算机监控系统进行联网操作实现远方监控等功能。电站主控制层作为整个水电站实时监控中心，主要是负责全站主要设备自动化监视和调控功能、数据信息实时采集和同步分析处理、以及全站人机数据信息互通共享、与现地控制单元层进行数据信息通讯、与电厂管理系统、水情测报系统等数据信息通讯共享等功能。现地控制单元层，主要通过现地LCU，对各现地LCU所管辖的生产过程进行实时监测控制，通过对应监控输入输出接口形成对应控制决策与实际生产过程紧密联系起来；通过通讯接口经100M光纤以太网与相关设备和主控制层高级应用软件间进行数据信息交换共享和互操作。各现地LCU控制单元对监控系统主控制层具有相对独立监控性能，可以直接完成所管辖生产过程中实时数据信息的动态采集和预处理、完成对各设备运行工况状态的实时监视、调整、以及动态决策控制等功能[2]。

3 水电站计算机监控系统主要功能

3.1 数据信息实时采集和处理

水电站智能数字化计算机监控系统，其所采集的数据信息主要包括：各现地LCU监控设备运行工况状态等各类实时数据信息、来自电网远程调度中心的数据信息、来自辅助运行外接系统的数据信息、以及由运行管理人员向计算机监控系统输入的登录权限等数据信息。当计算机监控系统采集到对应数据信息后，就会通过相应应用软件进行数据信息实时处理，即：①对采集的实时数据可用性、准确性进行过滤筛选，对不可用的数据信息标出不可用特征标识，并禁止监控系统在运行过程中采用；②根据采集到的有效数据信息对监控系统数据库进行刷新储存处理；③根据数据信息生成对应的报警信号，并经音响、 语音、电话和短信等提示运行人员进行故障排查；④通过对数据信息的运输，形成各类运行报表、图形、趋势曲线、调控决策、分时计量电度记录、以及生产效率综合分析等；⑤对机组经济运行水头、效率、以及加权平均效率等进行动态计算，并形成对应调控决策；⑥对监控系统运行过程中形成的事件按顺序进行可靠记录、追忆及处理；⑦对系统中主、辅设备的动作次数、运行效率、运行时间等进行统计分析，为水电站节能降耗提供重要决策依据。

3.2 安全运行监视

对水电站运行生产过程中的主要机电设备运行工况状态、性能参数、以及操控事件进行实时监视，具备检修与运行状态间相互切换监控功能。当机电设备处于检修运行工况状态时，则该设备所有的开出控制功能将会被系统自动闭锁，确保机电设备运行安全可靠性。在监控系统液晶显示器上，将会显示发电机组开/停机过程中的主要操作步骤和注意事项。当调控过程中出现阻滞时，能够经内部智能运算程序，对阻滞原因进行动态判断，并自动操控机组进入安全运行工况或停机。计算机监控系统在运行过程中，还会对应数据信息通信通道的安全性、可靠性进行动态监视。通过计算机智能运算分析和动态监视，可以有效提高水电站电能生产运营过程中的安全稳定性水平。