简述新型水电站计算机监控系统

摘 要：电站计算机监控系统按全计算机监视控制方式、“无人值班”的最终管理方式进行设计，能实现“现地、远方”计算机监控系统监控。系统结构配置充分体现分层分布和开放性、可移植性和可扩充性。本文介绍了新型水电站监控系统，对于其他水电厂也有参考作用。

关键词：水电站；计算机监控；LCU

目前中小型水电站的计算机监控方式基本形式有4种：1）以常规控制装置为主，简称CASC；2）常规控制装置配以简单的计算机监控的双重设置方式，简称CCSC；3）以计算机监控为主、常规设备为辅方式，简称CBSC；4）全计算机方式，简称CSCS。本文主要介绍第四种计算机监控方式。

1 计算机监控系统简介

计算机监控系统是电站运行管理的眼睛，在保障电站安全生产和稳定运行中起着不可磨灭的作用，至上世纪九十年代推行水电厂“无人值班，少人值守”以来，计算机监控系统引领者这一理念。在科学技术飞速发展的今天，电站计算机监控能力也有着显著的提高。新型监控系统采用分层分布式，分为现地控制层、中控层和调度层。从监控对象又分为电站计算机监控子系统和溢流坝计算机监控子系统，分别对电站一、二次设备及溢流坝设备进行实时监控。以高效的、经济的实现集中控制和远方控制为目的，真正做到“无人值班，少人值守”这一理念。

2 计算机监控系统的功能

计算机监控系统的主要目的是：

1）加强对电站主要设备的监视提高水电厂运行的可靠性；

2）提高电力系统的安全经济运行水平以保证所供电能质量；

3）提高运行人员的工作有效性以减少值班人员；

4）提高水电厂的运行管理水平；

5）提高水电厂的经济效益。

计算机监控系统按照现场无人值班，监控室少人值守的目标进行设计，一般来说可以实现远程集中监控和控制水轮机组及其辅助设备；发电机组及其辅助设备；主变压器及其辅助设备；机组进水口闸门及其附属设备；尾水闸门及其启闭机设备；高压电缆；厂用电配电系统；油气水系统；一体化电源系统；火灾报警系统；通风系统以及溢流坝闸门、放空底孔闸门、闸坝坝腔排水等设备。计算机监控系统对监控对象进行监控、数据采集与处理、运行计算和数据交换、操作等多方面功能，同时能够接收来自调度层的指令，并将采集处理、精简后的数据传送到调度层，是调度层只需处理来自本站的精简数据，更加容易完成对整个调度管辖范围的有效监控。

3 分层分布式结构的实现

电站的监控和控制都分布为三个层次，分别是调度层，中控层，现地控制层。

3.1 调度层

电站调度分为两部分：防洪调度和发电调度，调度层相当于电站的头部，负责着电站与外界的沟通，CSCS通过专用的远动工作站将电站的溢流坝部分由流域的防洪调度中心连线，发电厂部分与中调或地调连线，实时上传水情信息与主要开关位置以及机组状态等信息。也可机组及开关由上级中调和和地调进行发电调度控制；溢流坝闸门由防洪调度中心进行防洪调度控制。不过一般来说调度层的控制权限较低，调度层的控制主要是通过下达指令到中控层来完成。

3.2 中控层

中控层相当于是水电站的心脏，中控室作为“少人值守”的值守处，中控层需要实现集中对全厂设备的实时监控和主要操作。在中控室内要完成对全站信息掌握一般设有电站监控调试终端；闸门监控调试终端；数据服务器，操作员工作站（对于现地层绝大多数指令是由操作员发出，为确保可靠性以及同值人员监盘独立性可加设操作员工作站），工程师工作站，溢流坝闸门工作站，远动工作站，通信工作站，综合管理通信工作站以及视频监控站。在中控层所在区域一般还装设有大屏幕，可显示电气接线、设备参数、运行参数和全枢纽的概貌、闸门运行情况等。中控层负责对本电站所有被控对象的安全监控。具有数据采集与处理、实时调节及控制、运行参数设定及计算、实时监视及异常报警、视频监控及录像、报表制作、通信控制、系统诊断、系统扩充（包括硬件、软件）、运行管理和操作指导等功能。

3.3 现地控制层

现地控制层则相当于电站的四肢所在，现地 LCU的监控范围包含了机组振摆，机组温度，压力容器油位、压力，进水及尾水闸门，有功、无功功率，导叶开度，电压电流等；溢流坝LCU监控包括上游水位、下游水位，以及闸门实时状况等，现地LCU按照数据就地处理的原则完成数据处理任务，并向中控层传送其运行、控制、监视所必须的数据。同时将采集到的信息量做工程值变换和越限检查，发现越限和其它异常情况及时上送至中控层，同时在LCU给出报警显示。

4 计算机监控系统与传统控制的区别

水电站的二次设备由继电保护、自动装置、测量仪表、操作控制屏和中央信号屏以及远动装置等组成。这些组成部分不仅功能不同， 实现的原理和技术也各不相同， 因而长期以来形成了不同专业和不同管理部门。不仅操作复杂而且不便于管理，而随着计算机监控系统的应用，实现了集中监控。原本由人为把关的地方实现了计算机把关，减少了监控盲点，保证运行安全。设备控制操作简单，免去常规操作繁锁的操作步骤，减少人为操作错误，提高设备运行可靠性。减轻运行人员的劳动强度，节约人力资源，降低经营成本。

5 结语

水电站在电力系统中担任着调峰、调频、调相以及黑启动等重要任务，每一次的负荷调节以及开停机所带来的状态变化都可能对设备产生或大或小的影响，计算机监控系统对于这些影响实时监控着，对于保证电站安全、稳定、经济的运行起着不可磨灭的作用，随着科技的发展，原本复杂繁琐的运行任务现在已经变得简单并且更加可靠，相信随着计算机监控系统的继续发展还会不断有新的功能出现。将水电站的自动化管理推向新的时代。

参考文献：

[1] 晏政.乐昌峡监控系统的设计和实现.科技风，2015.

[2] 林振华.水电站计算机监控系统与常规控制的区别与应用.广东水利水电，2001.

[3] 殷豪.小型水电站计算机监控系统实施现状与分析.中国农村水利水电，2005.

作者简介：代骏（1989-），男，湖北武汉人，本科，助理工程师，研究方向：水利水电信息及其自动化。