小水電站監(jiān)控系統(tǒng)設計探討

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摘要：該文從小水電站自身的特點出發(fā)，對小水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)包括監(jiān)控模式、系統(tǒng)配置、監(jiān)控系統(tǒng)結構、網(wǎng)絡結構以及監(jiān)控系統(tǒng)功能分配和實現(xiàn)，作了探討并闡述了自己的看法和建議。

　　隨著計算機控制技術日益成熟，計算機控制設備價格的下降，越來越多的小水電站開始采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)。經(jīng)過實踐探索，從而找出適合小水電站的計算機監(jiān)控系統(tǒng)，將具有一定的現(xiàn)實意義。為此，本文就小水電站計算機監(jiān)控問題作一探討。

　　小水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)設計

　　小水電站計算機監(jiān)控模式及系統(tǒng)配置

　　根據(jù)水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)中的作用及其與常規(guī)控制的關系，水電站計算機監(jiān)控模式可分為下列幾種：

　　以常規(guī)控制為主，計算機監(jiān)控為輔的監(jiān)控模式；

　　以計算機監(jiān)控為主，常規(guī)控制為輔的監(jiān)控模式；

　　全計算機監(jiān)控模式。

　　早期的計算機控制技術不成熟，計算機監(jiān)控不穩(wěn)定、不可靠，監(jiān)控模式通常采用以常規(guī)控制為主，計算機監(jiān)控為輔的監(jiān)控模式。在此監(jiān)控模式下，通常計算機監(jiān)控并沒有發(fā)揮其功能，因而，以常規(guī)控制為主，計算機監(jiān)控為輔的監(jiān)控模式，事實上也就無真正意義上計算機監(jiān)控。隨著計算機控制技術日益成熟，計算機監(jiān)控的穩(wěn)定性和可靠性大大提高，以常規(guī)控制為主，計算機監(jiān)控為輔的監(jiān)控模式目前已基本不采用。全計算機監(jiān)控模式系統(tǒng)要求比較高，投資大，而以計算機監(jiān)控為主，常規(guī)控制設備為輔的監(jiān)控模式相對而言，系統(tǒng)要求不高，投資較少。小水電站設備比較簡單，生產(chǎn)過程單一，在電力系統(tǒng)中所起的作用相對較弱和地位相對較低，退出運行對電力系統(tǒng)影響不大。因此，小水電站計算機監(jiān)控采用以計算機監(jiān)控為主，常規(guī)控制設備為輔的監(jiān)控模式比較適宜。

　　根據(jù)水電站在電力系統(tǒng)中重要與否，系統(tǒng)配置有冗余系統(tǒng)配置和單系統(tǒng)配置，冗余系統(tǒng)相對復雜，投資大。小水電站在電力系統(tǒng)中作用不是很重要，同時設備比較簡單，生產(chǎn)過程單一，因此，小水電站采用單系統(tǒng)配置即可。

　　監(jiān)控系統(tǒng)結構及網(wǎng)絡結構

　　計算機監(jiān)控系統(tǒng)結構大體上分為集中式計算機監(jiān)控系統(tǒng)結構和分布式計算機監(jiān)控系統(tǒng)結構。集中式計算機監(jiān)控系統(tǒng)結構就是一臺計算機全部承擔整個電站的監(jiān)控任務，系統(tǒng)的可靠性和利用率依賴一臺計算機，可靠性差。早期的水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)由于當時計算機的價格較高，通常都采用這種監(jiān)控系統(tǒng)結構。目前，隨著計算機控制設備價格的下降，大、中型水電站一般都不采用這種監(jiān)控系統(tǒng)結構。小水電站在電力系統(tǒng)中作用相對較弱和地位相對較低，設備比較簡單，生產(chǎn)過程單一，同時考慮到投資等因素，小水電站采用這種監(jiān)控系統(tǒng)結構還是可以考慮的，但可靠性要差一些。分布式計算機監(jiān)控系統(tǒng)結構分為分層分布式計算機監(jiān)控系統(tǒng)結構和全分布式計算機監(jiān)控系統(tǒng)結構。全分布式計算機監(jiān)控系統(tǒng)結構把系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫分布到各個計算機的節(jié)點上，使某個節(jié)點的故障對整個系統(tǒng)的影響降低到最低，可靠性高，同時具有良好的可擴充性，是目前計算機監(jiān)控系統(tǒng)結構發(fā)展方向。但是系統(tǒng)相對復雜，投資也大。對于設備比較簡單，生產(chǎn)過程單一，要求投資要少的小水電站來說，顯然不是最佳選擇。分層分布式計算機監(jiān)控系統(tǒng)結構把凡是不涉及全系統(tǒng)性質的功能安排在底層實現(xiàn)，加速了控制過程的實現(xiàn)，減輕控制中心的負擔，減少了大量的信息傳輸。當部分功能發(fā)生故障停止工作時，不影響系統(tǒng)其他部分功能正常工作，具有相當高的可靠性，同時可以適應被控制生產(chǎn)過程的變更和擴大，具有一定靈活性。因此，綜合考慮可靠性、靈活性和投資要少等因素，采用分層分布式計算機監(jiān)控系統(tǒng)結構應為小水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)結構之首選。

　　信息交換是計算機監(jiān)控系統(tǒng)關鍵性的問題，現(xiàn)場總線結構，協(xié)議標準化較高，可擴性強。而星形結構簡單，容易實現(xiàn)，對于設備比較簡單，生產(chǎn)過程單一的小水電站來說也是不錯的選擇。因而，對于小水電站來說，可根據(jù)實際需要配置。

　　監(jiān)控系統(tǒng)功能分配和實現(xiàn)

　　主控層為電站實時監(jiān)控中心，負責全廠自動化功能、歷史數(shù)據(jù)處理以及全廠的人機對話等。其功能分配及實現(xiàn)為：

　?、偃珡S生產(chǎn)過程的運行參數(shù)的采集、處理；

　?、谌珡S生產(chǎn)過程的安全監(jiān)視和實時報警；

　?、壑髟O備運行狀態(tài)的監(jiān)視和主設備生產(chǎn)過程的遠方控制；

　?、苓\行日志、電能量、故障次數(shù)、操作次數(shù)的統(tǒng)計和報表；

　?、葜髟O備參數(shù)設置及修正；

　　⑥系統(tǒng)故障在線診斷；

　?、吲c上級部門通信及信息交流。

　　現(xiàn)地控制層所負責的是，本單元生產(chǎn)過程的實時數(shù)據(jù)采集及預處理、狀態(tài)監(jiān)視、調整和控制、操作以及與上位機的通信等 。功能分配及實現(xiàn)：

　?、俦締卧a(chǎn)過程的實時數(shù)據(jù)采集及預處理；

　　②通過現(xiàn)地人機接口對本單元生產(chǎn)過程進行就地調整和控制、操作；

　?、蹖Ρ締卧a(chǎn)過程歷史事件進行記錄；

　?、茏栽\斷及自恢復；

　?、菖c上位機通信中斷時獨立報警；

　?、夼c勵磁裝置、調速器、微機保護裝置以計算機通信接口方式交換信息；

　?、卟杉降臄?shù)據(jù)和信息傳送給上位機，同時接受上位機的命令。

　　小水電站設備比較簡單，生產(chǎn)過程單一，在電力系統(tǒng)中的地位相對較低等特點，決定了小水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)不可能像大電廠那樣配置。因而，在進行小水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設計時，應綜合可靠性、靈活性、先進性和投資規(guī)模等因素， 根據(jù)小水電站自身的地位及特點加以考慮，以便選擇適合小水電站的計算機監(jiān)控系統(tǒng)。