计算机监控系统在电厂的应用
摘要本文对水电站计算机监控系统的特点、意义、发展进行了综合阐述。
关键词水电站计算机监控电厂
一、水电站计算机监控的目的和意义
水电站计算机监控的目的和意义，就是通过对电站各种设备信息进行采集、处理，实现自动监视、控制、调节、保护，从而保证水电站设备充分利用水能安全稳定运行，并按电力系统要求进行优化运行，保证电能的质量，同时减少运行与维护成本，改善运行条件，实现无人值班或少人值守。
具体来说主要有以下几个方面：
1. 减员增效，改革水电站值班方式；
2. 优化运行，提高水电站发电效益；
3. 安全稳定，保障水电站电能质量；
4. 竞价上网，争取水电站上网机会；
5.简化设计，改变水电站设计模式。
二、水电站监控系统的发展
随着计算机技术的不断发展，水电站监控的方式也随之改变，计算机系统在水电站监控系统中的作用及其与常规设备的关系也发生了变化，其演变过程大致如下：
1. 以常规控制装置为主、计算机为辅的监控方式；
2. 计算机与常规控制装置双重监控方式；
3. 以计算机为基础的监控方式；
4. 取消常规设备的全计算机控制方式。
从国外水电站计算机监控系统发展的实践情况来看，水电站计算机监控系统大体上可分为两种模式。
一种是专用型计算机监控系统，它是以原来传统上从事发电厂设备及其控制的公司，从常规控制的方法为出发点逐渐将计算机技术应用到水电站的控制之中。
该系统特点：其主导思想是按照电站监控原有的要求和习惯，能满足习惯性的控制要求，且总备品备件的品种和数量都少，但这些备品备件必须由原供货厂家提供。
另一种称为集成型或通用型计算机监控系统，是原来从事计算机技术研究的公司，在将计算机推广到水电站控制的应用中，仍明显地保留了计算机控制的思维方法，并用这种方法来改造或适应水电站控制的要求。
该系统特点：由于直接采用通用的控制计算机和接口，国内较容易选购备品和进行维护。
由于控制计算机的研究和监控系统其余部分的研究可以分开进行，技术更新快，哪一部分有新技术都可部分改进，适宜于计算机技术飞速发展而价格迅速下降的今天。
三、水电站分层式监控系统的介绍
水电站分层分布式监控系统具有以下特点：
优点：一是提高系统的可靠性。
凡是不涉及全系统性质的监控功能可安排在较低层实现，提高了响应性能，减轻了控制中心的负担，减少大量的信息传输，提高了系统的可靠性；即使系统的某个部分因发生故障而停止工作，系统的其他部分仍能正常工作，分层之间还可以互为备用，从而也提高了整个系统的可靠性。
二是提高了系统的灵活性和经济性。
可以灵活地适应被控制生产过程的变更和扩大，可实施分阶段投资，提高了系统的灵活性和经济性。
需要传送的信息量减少，敷设的电缆也大大减少，有利于减少监控系统设备的投资。
（3）提高系统的工作效率。
各级计算机容量和配置可以与要实现的功能紧密地配合，使最底层的计算机更为实用，系统的工作效率更加提高。
缺点：整个系统的控制比较复杂，常常需要实行迭代式控制；系统的软件相对复杂，需要很好地协调。
分层分布式监控系统结构简图：
现场总线是应用于现场仪表与控制系统和控制室自动化系统之间的一种全分散、全数字化、双向、互联、多站的信息通信链路，实现相互操作以及数据共享。
现场总线的主要目的是用于控制、报警和事件报告等工作。
现场总线一般包括物理层、数据链路层、应用层。
考虑到现场装置的控制功能和具体应用增加用户层。
开放性、分散性与数字通信是现场总线系统的最显著的特征。
水电站分层分布式监控系统一般分成：电站主控层，现地控制单元层，网络通信层。
1.电站主控层主要功能包括：数据采集功能，数据处理功能，监测功能，控制与调节功能，人机接口功能，事故追忆功能，事件记录功能，统计计算功能，打印功能，数据通信功能，时钟同步功能，自诊断功能和故障处理，优化运行等。
2.网络通信层：完成电站主控层和现地控制单元层之间的链接，它是电站主控层和现地控制单元层进行数据交换的通道。
3.现地控制单元层主要功能包括：数据采集功能；数据处理功能；控制和调节功能；保护功能；通信功能；时钟同步功能；自诊断及自恢复功能；人机接口功能。
电站主控层安装有水电站计算机监控系统的实时数据库、历史数据库、历史数据库管理平台、实时数据库管理平台、上位机（工作站中的工控机）软件系统和人机接口界面等。
电站主控层工作原理：现地控制单元层的数据首先采集进实时数据库，一方面，上位机软件根据设定的时间，通过实时数据库管理平台定时访问实时数据库的数据，并定时刷新人机接口界面，这样便于操作运行人员了解整个电站的运行情况；另一方面，实时数据库的数据定时存储入历史数据库，历史数据库可以由历史数据库管理平台进行管理，操作运行人员可以依次通过人机接口界面、上位机软件和历史数据库管理平台对历史数据进行管理、修改和查询等操作。
此外，实时数据库的数据可以通过上位机中的远程通讯软件与电网层进行数据交换。
电站主控层与现地控制单元层设备组成：电站主控层一般由操作工作站、通讯工作站和培训工作站等多个工作站、网络设备、语音报警设备、模拟返回屏、卫星同步时钟（GPS）以及防雷保护设备等组成；一般由现地工控机、PLC、现场总线、微机调速器、温度巡检、微机保护装置、微机同期装置、智能电参数测量仪以及其他智能设备组成。
四、水电站监控系统的前景
水电厂自动化技术经过20多年的发展，在许多水电站已完全达到了实用化程度，其自动化技术已全部采用基于计算机的监控系统，随着光纤产品的发展和新产品的不断推出，以及各种智能设备接口之间的标准化，也便于电厂自动化设备的继承和发展。
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