摘 要：電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)按全計(jì)算機(jī)監(jiān)視控制方式、“無(wú)人值班”的最終管理方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，能實(shí)現(xiàn)“現(xiàn)地、遠(yuǎn)方”計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)配置充分體現(xiàn)分層分布和開(kāi)放性、可移植性和可擴(kuò)充性。本文介紹了新型水電站監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)于其他水電廠也有參考作用。

關(guān)鍵詞：水電站；計(jì)算機(jī)監(jiān)控；LCU

目前中小型水電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控方式基本形式有4種：1）以常規(guī)控制裝置為主，簡(jiǎn)稱CASC；2）常規(guī)控制裝置配以簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)監(jiān)控的雙重設(shè)置方式，簡(jiǎn)稱CCSC；3）以計(jì)算機(jī)監(jiān)控為主、常規(guī)設(shè)備為輔方式，簡(jiǎn)稱CBSC；4）全計(jì)算機(jī)方式，簡(jiǎn)稱CSCS。本文主要介紹第四種計(jì)算機(jī)監(jiān)控方式。

1 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是電站運(yùn)行管理的眼睛，在保障電站安全生產(chǎn)和穩(wěn)定運(yùn)行中起著不可磨滅的作用，至上世紀(jì)九十年代推行水電廠“無(wú)人值班，少人值守”以來(lái)，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)引領(lǐng)者這一理念。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控能力也有著顯著的提高。新型監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式，分為現(xiàn)地控制層、中控層和調(diào)度層。從監(jiān)控對(duì)象又分為電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控子系統(tǒng)和溢流壩計(jì)算機(jī)監(jiān)控子系統(tǒng)，分別對(duì)電站一、二次設(shè)備及溢流壩設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。以高效的、經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)集中控制和遠(yuǎn)方控制為目的，真正做到“無(wú)人值班，少人值守”這一理念。

2 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的功能

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的主要目的是：

1）加強(qiáng)對(duì)電站主要設(shè)備的監(jiān)視提高水電廠運(yùn)行的可靠性；

2）提高電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平以保證所供電能質(zhì)量；

3）提高運(yùn)行人員的工作有效性以減少值班人員；

4）提高水電廠的運(yùn)行管理水平；

5）提高水電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)按照現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值班，監(jiān)控室少人值守的目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般來(lái)說(shuō)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中監(jiān)控和控制水輪機(jī)組及其輔助設(shè)備；發(fā)電機(jī)組及其輔助設(shè)備；主變壓器及其輔助設(shè)備；機(jī)組進(jìn)水口閘門及其附屬設(shè)備；尾水閘門及其啟閉機(jī)設(shè)備；高壓電纜；廠用電配電系統(tǒng)；油氣水系統(tǒng)；一體化電源系統(tǒng)；火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)；通風(fēng)系統(tǒng)以及溢流壩閘門、放空底孔閘門、閘壩壩腔排水等設(shè)備。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)監(jiān)控對(duì)象進(jìn)行監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集與處理、運(yùn)行計(jì)算和數(shù)據(jù)交換、操作等多方面功能，同時(shí)能夠接收來(lái)自調(diào)度層的指令，并將采集處理、精簡(jiǎn)后的數(shù)據(jù)傳送到調(diào)度層，是調(diào)度層只需處理來(lái)自本站的精簡(jiǎn)數(shù)據(jù)，更加容易完成對(duì)整個(gè)調(diào)度管轄范圍的有效監(jiān)控。

3 分層分布式結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)

電站的監(jiān)控和控制都分布為三個(gè)層次，分別是調(diào)度層，中控層，現(xiàn)地控制層。

3.1 調(diào)度層

電站調(diào)度分為兩部分：防洪調(diào)度和發(fā)電調(diào)度，調(diào)度層相當(dāng)于電站的頭部，負(fù)責(zé)著電站與外界的溝通，CSCS通過(guò)專用的遠(yuǎn)動(dòng)工作站將電站的溢流壩部分由流域的防洪調(diào)度中心連線，發(fā)電廠部分與中調(diào)或地調(diào)連線，實(shí)時(shí)上傳水情信息與主要開(kāi)關(guān)位置以及機(jī)組狀態(tài)等信息。也可機(jī)組及開(kāi)關(guān)由上級(jí)中調(diào)和和地調(diào)進(jìn)行發(fā)電調(diào)度控制；溢流壩閘門由防洪調(diào)度中心進(jìn)行防洪調(diào)度控制。不過(guò)一般來(lái)說(shuō)調(diào)度層的控制權(quán)限較低，調(diào)度層的控制主要是通過(guò)下達(dá)指令到中控層來(lái)完成。

3.2 中控層

中控層相當(dāng)于是水電站的心臟，中控室作為“少人值守”的值守處，中控層需要實(shí)現(xiàn)集中對(duì)全廠設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控和主要操作。在中控室內(nèi)要完成對(duì)全站信息掌握一般設(shè)有電站監(jiān)控調(diào)試終端；閘門監(jiān)控調(diào)試終端；數(shù)據(jù)服務(wù)器，操作員工作站（對(duì)于現(xiàn)地層絕大多數(shù)指令是由操作員發(fā)出，為確?？煽啃砸约巴等藛T監(jiān)盤獨(dú)立性可加設(shè)操作員工作站），工程師工作站，溢流壩閘門工作站，遠(yuǎn)動(dòng)工作站，通信工作站，綜合管理通信工作站以及視頻監(jiān)控站。在中控層所在區(qū)域一般還裝設(shè)有大屏幕，可顯示電氣接線、設(shè)備參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)和全樞紐的概貌、閘門運(yùn)行情況等。中控層負(fù)責(zé)對(duì)本電站所有被控對(duì)象的安全監(jiān)控。具有數(shù)據(jù)采集與處理、實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)及控制、運(yùn)行參數(shù)設(shè)定及計(jì)算、實(shí)時(shí)監(jiān)視及異常報(bào)警、視頻監(jiān)控及錄像、報(bào)表制作、通信控制、系統(tǒng)診斷、系統(tǒng)擴(kuò)充（包括硬件、軟件）、運(yùn)行管理和操作指導(dǎo)等功能。

3.3 現(xiàn)地控制層

現(xiàn)地控制層則相當(dāng)于電站的四肢所在，現(xiàn)地 LCU的監(jiān)控范圍包含了機(jī)組振擺，機(jī)組溫度，壓力容器油位、壓力，進(jìn)水及尾水閘門，有功、無(wú)功功率，導(dǎo)葉開(kāi)度，電壓電流等；溢流壩LCU監(jiān)控包括上游水位、下游水位，以及閘門實(shí)時(shí)狀況等，現(xiàn)地LCU按照數(shù)據(jù)就地處理的原則完成數(shù)據(jù)處理任務(wù)，并向中控層傳送其運(yùn)行、控制、監(jiān)視所必須的數(shù)據(jù)。同時(shí)將采集到的信息量做工程值變換和越限檢查，發(fā)現(xiàn)越限和其它異常情況及時(shí)上送至中控層，同時(shí)在LCU給出報(bào)警顯示。

4 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制的區(qū)別

水電站的二次設(shè)備由繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、測(cè)量?jī)x表、操作控制屏和中央信號(hào)屏以及遠(yuǎn)動(dòng)裝置等組成。這些組成部分不僅功能不同， 實(shí)現(xiàn)的原理和技術(shù)也各不相同， 因而長(zhǎng)期以來(lái)形成了不同專業(yè)和不同管理部門。不僅操作復(fù)雜而且不便于管理，而隨著計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了集中監(jiān)控。原本由人為把關(guān)的地方實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)把關(guān)，減少了監(jiān)控盲點(diǎn)，保證運(yùn)行安全。設(shè)備控制操作簡(jiǎn)單，免去常規(guī)操作繁鎖的操作步驟，減少人為操作錯(cuò)誤，提高設(shè)備運(yùn)行可靠性。減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約人力資源，降低經(jīng)營(yíng)成本。

5 結(jié)語(yǔ)

水電站在電力系統(tǒng)中擔(dān)任著調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相以及黑啟動(dòng)等重要任務(wù)，每一次的負(fù)荷調(diào)節(jié)以及開(kāi)停機(jī)所帶來(lái)的狀態(tài)變化都可能對(duì)設(shè)備產(chǎn)生或大或小的影響，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于這些影響實(shí)時(shí)監(jiān)控著，對(duì)于保證電站安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行起著不可磨滅的作用，隨著科技的發(fā)展，原本復(fù)雜繁瑣的運(yùn)行任務(wù)現(xiàn)在已經(jīng)變得簡(jiǎn)單并且更加可靠，相信隨著計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的繼續(xù)發(fā)展還會(huì)不斷有新的功能出現(xiàn)。將水電站的自動(dòng)化管理推向新的時(shí)代。

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作者簡(jiǎn)介：代駿（1989-），男，湖北武漢人，本科，助理工程師，研究方向：水利水電信息及其自動(dòng)化。