小水电站监控系统设计探讨

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摘要：该文从小水电站自身的特点出发，对小水电站计算机监控系统包括监控模式、系统配置、监控系统结构、网络结构以及监控系统功能分配和实现，作了探讨并阐述了自己的看法和建议。

　　随着计算机控制技术日益成熟，计算机控制设备价格的下降，越来越多的小水电站开始采用计算机监控系统。经过实践探索，从而找出适合小水电站的计算机监控系统，将具有一定的现实意义。为此，本文就小水电站计算机监控问题作一探讨。

　　小水电站计算机监控系统设计

　　小水电站计算机监控模式及系统配置

　　根据水电站计算机监控系统中的作用及其与常规控制的关系，水电站计算机监控模式可分为下列几种：

　　以常规控制为主，计算机监控为辅的监控模式；

　　以计算机监控为主，常规控制为辅的监控模式；

　　全计算机监控模式。

　　早期的计算机控制技术不成熟，计算机监控不稳定、不可靠，监控模式通常采用以常规控制为主，计算机监控为辅的监控模式。在此监控模式下，通常计算机监控并没有发挥其功能，因而，以常规控制为主，计算机监控为辅的监控模式，事实上也就无真正意义上计算机监控。随着计算机控制技术日益成熟，计算机监控的稳定性和可靠性大大提高，以常规控制为主，计算机监控为辅的监控模式目前已基本不采用。全计算机监控模式系统要求比较高，投资大，而以计算机监控为主，常规控制设备为辅的监控模式相对而言，系统要求不高，投资较少。小水电站设备比较简单，生产过程单一，在电力系统中所起的作用相对较弱和地位相对较低，退出运行对电力系统影响不大。因此，小水电站计算机监控采用以计算机监控为主，常规控制设备为辅的监控模式比较适宜。

　　根据水电站在电力系统中重要与否，系统配置有冗余系统配置和单系统配置，冗余系统相对复杂，投资大。小水电站在电力系统中作用不是很重要，同时设备比较简单，生产过程单一，因此，小水电站采用单系统配置即可。

　　监控系统结构及网络结构

　　计算机监控系统结构大体上分为集中式计算机监控系统结构和分布式计算机监控系统结构。集中式计算机监控系统结构就是一台计算机全部承担整个电站的监控任务，系统的可靠性和利用率依赖一台计算机，可靠性差。早期的水电站计算机监控系统由于当时计算机的价格较高，通常都采用这种监控系统结构。目前，随着计算机控制设备价格的下降，大、中型水电站一般都不采用这种监控系统结构。小水电站在电力系统中作用相对较弱和地位相对较低，设备比较简单，生产过程单一，同时考虑到投资等因素，小水电站采用这种监控系统结构还是可以考虑的，但可靠性要差一些。分布式计算机监控系统结构分为分层分布式计算机监控系统结构和全分布式计算机监控系统结构。全分布式计算机监控系统结构把系统的数据库分布到各个计算机的节点上，使某个节点的故障对整个系统的影响降低到最低，可靠性高，同时具有良好的可扩充性，是目前计算机监控系统结构发展方向。但是系统相对复杂，投资也大。对于设备比较简单，生产过程单一，要求投资要少的小水电站来说，显然不是最佳选择。分层分布式计算机监控系统结构把凡是不涉及全系统性质的功能安排在底层实现，加速了控制过程的实现，减轻控制中心的负担，减少了大量的信息传输。当部分功能发生故障停止工作时，不影响系统其他部分功能正常工作，具有相当高的可靠性，同时可以适应被控制生产过程的变更和扩大，具有一定灵活性。因此，综合考虑可靠性、灵活性和投资要少等因素，采用分层分布式计算机监控系统结构应为小水电站计算机监控系统结构之首选。

　　信息交换是计算机监控系统关键性的问题，现场总线结构，协议标准化较高，可扩性强。而星形结构简单，容易实现，对于设备比较简单，生产过程单一的小水电站来说也是不错的选择。因而，对于小水电站来说，可根据实际需要配置。

　　监控系统功能分配和实现

　　主控层为电站实时监控中心，负责全厂自动化功能、历史数据处理以及全厂的人机对话等。其功能分配及实现为：

　　①全厂生产过程的运行参数的采集、处理；

　　②全厂生产过程的安全监视和实时报警；

　　③主设备运行状态的监视和主设备生产过程的远方控制；

　　④运行日志、电能量、故障次数、操作次数的统计和报表；

　　⑤主设备参数设置及修正；

　　⑥系统故障在线诊断；

　　⑦与上级部门通信及信息交流。

　　现地控制层所负责的是，本单元生产过程的实时数据采集及预处理、状态监视、调整和控制、操作以及与上位机的通信等 。功能分配及实现：

　　①本单元生产过程的实时数据采集及预处理；

　　②通过现地人机接口对本单元生产过程进行就地调整和控制、操作；

　　③对本单元生产过程历史事件进行记录；

　　④自诊断及自恢复；

　　⑤与上位机通信中断时独立报警；

　　⑥与励磁装置、调速器、微机保护装置以计算机通信接口方式交换信息；

　　⑦采集到的数据和信息传送给上位机，同时接受上位机的命令。

　　小水电站设备比较简单，生产过程单一，在电力系统中的地位相对较低等特点，决定了小水电站计算机监控系统不可能像大电厂那样配置。因而，在进行小水电站计算机监控系统的设计时，应综合可靠性、灵活性、先进性和投资规模等因素， 根据小水电站自身的地位及特点加以考虑，以便选择适合小水电站的计算机监控系统。