張俊嶺

（許繼電氣股份有限公司，河南 許昌 461000）

0 引言

當(dāng)前的社會(huì)發(fā)展中，自動(dòng)化、可視化的電力操作系統(tǒng)受到社會(huì)各界的歡迎。首先是在生產(chǎn)安全方面，可視化的電力監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠通過信息、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸減輕工作負(fù)擔(dān)，切實(shí)將人性化與科技化作為電力行業(yè)發(fā)展的重要內(nèi)容。隨著當(dāng)前中國(guó)的飛速發(fā)展，水電站的電力監(jiān)控系統(tǒng)也在不斷升級(jí)完善，在降低人工成本的同時(shí)保證技術(shù)多走路、走科學(xué)之路，進(jìn)一步以技術(shù)引領(lǐng)電力監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展，是社會(huì)發(fā)展的大勢(shì)所趨。

1 水電站常規(guī)化的電力監(jiān)控系統(tǒng)

水電站是關(guān)乎國(guó)計(jì)民生的行業(yè)，國(guó)家在其信息化方面的投入是持續(xù)性，現(xiàn)如今電力信息化已成效顯著，滲透到了電力生產(chǎn)的每個(gè)環(huán)節(jié)。當(dāng)前，水電站較為普及的電力監(jiān)控系統(tǒng)[1]主要有：電能計(jì)量系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)抄表系統(tǒng)、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、故障錄波系統(tǒng)、消防報(bào)警系統(tǒng)、圖像監(jiān)控系統(tǒng)等。在近些年水電站的籌建與改造升級(jí)中，這些系統(tǒng)基本上都是其標(biāo)準(zhǔn)配置，做到了設(shè)備運(yùn)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(shí)現(xiàn)了水電站自動(dòng)化與可靠而安全運(yùn)行水準(zhǔn)的全面提升。但現(xiàn)實(shí)情況是，電力信息化建設(shè)一直處于飛速發(fā)展階段，水電站現(xiàn)有的電力監(jiān)控系統(tǒng)信息化技術(shù)也不能故步自封，需要不斷更新升級(jí)。水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)擴(kuò)展后的功能框圖。

2 水電站電力監(jiān)控系統(tǒng)的擴(kuò)展規(guī)劃

2.1 水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)擴(kuò)展設(shè)計(jì)

在水電站電力監(jiān)控系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)[2]是其關(guān)鍵性的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，它直接參與到對(duì)水電站的主輔設(shè)備的掌控之中，屬于全面實(shí)現(xiàn)水電站自動(dòng)化過程控制的核心系統(tǒng)。就目前而言，水電站監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行都已相當(dāng)成熟，不只是可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與設(shè)備控制，還能做趨勢(shì)分析。因?yàn)楸O(jiān)控系統(tǒng)處于水電站系統(tǒng)的核心地位，這些年不斷呈現(xiàn)出其功能的擴(kuò)展，具體涵蓋：機(jī)房動(dòng)力環(huán)境控制系統(tǒng)、培訓(xùn)仿真系統(tǒng)、智能綜合管控平臺(tái)、工單自動(dòng)生成系統(tǒng)等。下面就這四個(gè)方面的擴(kuò)展功能進(jìn)行逐一闡述。

2.1.1 機(jī)房動(dòng)力環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通常情況下，常規(guī)化的水電站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)并未對(duì)機(jī)房物理環(huán)境與設(shè)備供電電源這兩個(gè)板塊有嚴(yán)苛的要求，但是當(dāng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展到一定程度時(shí)，比如系統(tǒng)多采用通用計(jì)算機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它們對(duì)供電電源與機(jī)房物理環(huán)境要求都較高。常規(guī)水電站往往在巡檢對(duì)機(jī)房溫度與濕度以及UPS電源系統(tǒng)展開檢查并做好記錄，根本無法做到實(shí)時(shí)監(jiān)控。現(xiàn)如今，大部分水電站已將機(jī)房動(dòng)力環(huán)境系統(tǒng)囊括進(jìn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。有了這種系統(tǒng)建設(shè)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)房運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，包含對(duì)設(shè)備電源、機(jī)房溫度、機(jī)房濕度等的監(jiān)控。同時(shí)，徹底解除了節(jié)假日以及夜間盲點(diǎn)，隨時(shí)能夠及時(shí)解除突發(fā)事故。

2.1.2 培訓(xùn)仿真系統(tǒng)

在水電站電力監(jiān)控系統(tǒng)中，培訓(xùn)仿真系統(tǒng)屬于原有培訓(xùn)仿真功能的擴(kuò)充版本。監(jiān)控系統(tǒng)在過往的設(shè)計(jì)中只有1到2臺(tái)培訓(xùn)工作站實(shí)施對(duì)運(yùn)行人員的培訓(xùn)，培訓(xùn)功能太過簡(jiǎn)易不夠強(qiáng)大。更麻煩的是由于培訓(xùn)工作站與監(jiān)控系統(tǒng)處在同一網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備誤操作的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。而當(dāng)前的培訓(xùn)仿真系統(tǒng)，它實(shí)現(xiàn)了與監(jiān)控系統(tǒng)的物理隔離，與監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了一體化的平臺(tái)設(shè)計(jì)與運(yùn)行，數(shù)據(jù)來自監(jiān)控系統(tǒng)。同時(shí)，培訓(xùn)仿真系統(tǒng)的功能操作界面與控制邏輯與監(jiān)控系統(tǒng)呈現(xiàn)高度統(tǒng)一狀態(tài)，便于運(yùn)行人員培訓(xùn)、設(shè)備操作模擬以及事故應(yīng)急預(yù)案演練等功能的呈現(xiàn)。

2.1.3 智能綜合管控平臺(tái)

智能綜合管控平臺(tái)[3]的作用體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是便于用戶掌控監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行情況；二是便于對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的安全進(jìn)行審計(jì)，本質(zhì)上就是在原有監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上擴(kuò)充了自診斷功能。智能綜合管控平臺(tái)借助于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的服務(wù)器主機(jī)等設(shè)備實(shí)施集中監(jiān)管，對(duì)預(yù)警各系統(tǒng)設(shè)備的應(yīng)用、進(jìn)程、CPU、磁盤、端口、電源等運(yùn)行狀態(tài)執(zhí)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以及審計(jì)歷史記錄。

2.1.4 工單自動(dòng)生成系統(tǒng)

對(duì)海量監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警數(shù)據(jù)實(shí)施智能化的快速篩選是工單自動(dòng)生成系統(tǒng)的強(qiáng)大功能，針對(duì)符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的缺陷數(shù)據(jù)，借助于運(yùn)行人員的缺陷確認(rèn)，從而生成缺陷工單，隨后自動(dòng)流轉(zhuǎn)。工單自動(dòng)生成系統(tǒng)產(chǎn)生的缺陷工單與設(shè)備有極大關(guān)聯(lián)，依托運(yùn)行維護(hù)人員的實(shí)時(shí)跟蹤與監(jiān)控系統(tǒng)信號(hào)恢復(fù)這兩個(gè)重要確認(rèn)手段，能啟動(dòng)對(duì)缺陷的閉環(huán)控制，同時(shí)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)執(zhí)行統(tǒng)計(jì)解析。

2.2 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的出現(xiàn)也是電力監(jiān)控系統(tǒng)信息化升級(jí)的一個(gè)主流方向，它主要用于對(duì)水電站設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)。因?yàn)樗娬驹O(shè)備是在不斷改造、更新、升級(jí)的，比如水電站的單機(jī)和總裝機(jī)在容量上持續(xù)增大，那么水電站必須確保生產(chǎn)設(shè)備的無故障且安全的運(yùn)轉(zhuǎn)，需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行情況，這時(shí)就非常有必要采用設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。目前，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的配置主要是機(jī)組振擺監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、主變壓器油氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)氣隙在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。伴隨著設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的持續(xù)變革，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)存在擴(kuò)展籌劃問題，它涵蓋新的子系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)、不同在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)之間的統(tǒng)籌規(guī)劃等，最終呈現(xiàn)唯一界面、統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用共享的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為水電站設(shè)備狀態(tài)診斷預(yù)估以及確立檢修方案提供數(shù)據(jù)與決策依托。

2.2.1 新增在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)規(guī)劃

近幾年，光纖／紅外測(cè)溫技術(shù)有較大突破，一些水電站開始啟用對(duì)勵(lì)磁設(shè)備與1OkV、400V等廠用電設(shè)備進(jìn)行測(cè)溫的子系統(tǒng)，極大的彌補(bǔ)了在這些設(shè)備的關(guān)鍵性部位進(jìn)行測(cè)溫監(jiān)控的漏洞。主要增加了主變直流偏磁系統(tǒng)、高壓電纜狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。 此外，智能化電站逐漸興起，越來越多的二次系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)投入健身，比如對(duì)勵(lì)磁、調(diào)速系統(tǒng)增加設(shè)備運(yùn)行情況的在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，遠(yuǎn)程收集二次系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)指標(biāo)與設(shè)備故障，以補(bǔ)充這些設(shè)備自身存在的分析功能的缺失。

2.2.2 不同在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的統(tǒng)籌規(guī)劃

水電站設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)不是一步到位的，而是逐步建設(shè)起來，相當(dāng)一部分監(jiān)測(cè)系統(tǒng)處于試點(diǎn)與建設(shè)交錯(cuò)的局面，也就是說系統(tǒng)建設(shè)根本沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的約束。這就造成在不同階段構(gòu)建的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無法完全一致，各個(gè)子系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，它們的數(shù)據(jù)格式各不相同，并且互不通信，數(shù)據(jù)共享也無法實(shí)現(xiàn)，甚至各個(gè)子系統(tǒng)的登陸界面與分析軟件都是獨(dú)立的，這樣一來所有數(shù)據(jù)的采用和分析都極為不便。由此，對(duì)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)規(guī)劃板塊來講，新、老水電站籌劃也會(huì)不一樣。老水電站需要整合不同在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，改造原有的各自為政的子系統(tǒng)，在其上層構(gòu)建一套便于大數(shù)據(jù)處理的一體化狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，科學(xué)而統(tǒng)一的規(guī)劃各個(gè)子系統(tǒng)的接入方案，將數(shù)據(jù)集中分析與診斷優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來，體現(xiàn)智能化應(yīng)用，高效剖析整個(gè)水電站設(shè)備運(yùn)行狀況。對(duì)新電站而言，只需要提前規(guī)劃，并統(tǒng)一設(shè)計(jì)，對(duì)不同子系統(tǒng)的建設(shè)與接入進(jìn)行科學(xué)約束。

2.3 水電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)的擴(kuò)展規(guī)劃

水電站的初期建設(shè)，只存在常規(guī)的圖像監(jiān)控系統(tǒng)，只是用于對(duì)水電站的關(guān)鍵設(shè)備和場(chǎng)所進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像監(jiān)視。但近幾年，國(guó)際風(fēng)云變幻莫測(cè)，水電站有了反恐意識(shí)，在水電站內(nèi)部增加了反恐綜合防護(hù)系統(tǒng)[4]。當(dāng)然，這也促進(jìn)了流域梯級(jí)水電站的開發(fā)，流域梯級(jí)集中控制中心甚至集團(tuán)級(jí)的視頻監(jiān)控集成系統(tǒng)的籌建。水電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)的擴(kuò)展規(guī)劃主要涉及以下三個(gè)方面的設(shè)計(jì)。

2.3.1 水電站反恐綜合防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

水電站的上級(jí)主管部門早已出臺(tái)了相關(guān)政策，比如《電力行業(yè)反恐怖防范標(biāo)準(zhǔn) 》、《電力設(shè)施治安風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和安全防范要求 》等。依據(jù)相關(guān)規(guī)定，水電站需要構(gòu)建一套涵蓋生產(chǎn)區(qū)域視頻監(jiān)控、門禁、巡查管理車輛與人員出入情況以及入侵報(bào)警等功能的水電站反恐綜合防護(hù)系統(tǒng)。水電站原先的常規(guī)的圖像監(jiān)控系統(tǒng)需要改造，它與需要籌建的水電站反恐綜合防護(hù)系統(tǒng)之間存在一些交叉重合功能。同時(shí)為了節(jié)省開支，需要認(rèn)真剖析兩個(gè)系統(tǒng)的統(tǒng)一性，做到統(tǒng)一規(guī)劃、資源共享 。

2.3.2 流域梯級(jí)集控中心視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

當(dāng)前，一些較大的公司均有流域梯級(jí)集控中心的設(shè)置。水電站也開始有類似設(shè)置，比如流域電站無人或少人值班、“調(diào)控一體化”的集控中心等，都是為了提升水電站運(yùn)營(yíng)的可靠性，確保安全生產(chǎn)。因此，水電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)功能必須要擴(kuò)展到集控中心[5]。集控中心視頻監(jiān)控系統(tǒng)是以現(xiàn)場(chǎng)為主的，具體流程就是：依托VPN廣域網(wǎng)或2M網(wǎng)絡(luò)專線，將水電站生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的視頻圖像資料遠(yuǎn)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(jiān)控并記錄水電站的設(shè)備運(yùn)行與安全情況，實(shí)時(shí)監(jiān)控事故并妥善處理。

3 結(jié)語

常規(guī)的電力監(jiān)控系統(tǒng)根本無法徹底滿足水電站用戶的需要，因此水電站電力監(jiān)控系統(tǒng)信息化的一系列工作一直處于動(dòng)態(tài)局面，新的系統(tǒng)與功能不但涌現(xiàn)，但這些新的系統(tǒng)與功能一直處于只能部分的滿足用戶需求的狀態(tài)。造成這種局面的根本原因就是大多數(shù)新的系統(tǒng)與功能的研發(fā)都是因?yàn)樗娬镜男枨笸苿?dòng)。長(zhǎng)期以來，對(duì)水電站電力監(jiān)控系統(tǒng)信息化的一系列研發(fā)都缺乏一個(gè)全局思維的考量，沒有全局性的思考與設(shè)計(jì)，信息孤島式的重復(fù)設(shè)計(jì)與建設(shè)就一直存在。此文在最后提出這個(gè)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(jiān)控系統(tǒng)信息化研發(fā)的科研人員的重視，讓我們國(guó)家的相關(guān)產(chǎn)業(yè)越來越規(guī)范與興旺。