小水電站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討

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摘要：該文從小水電站自身的特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)小水電站計(jì)算機(jī)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(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及監(jiān)控系統(tǒng)功能分配和實(shí)現(xiàn)，作了探討并闡述了自己的看法和建議。

　　隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)日益成熟，計(jì)算機(jī)控制設(shè)備價(jià)格的下降，越來越多的小水電站開始采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。經(jīng)過實(shí)踐探索，從而找出適合小水電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，將具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。為此，本文就小水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控問題作一探討。

　　小水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　小水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控模式及系統(tǒng)配置

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

　　以常規(guī)控制為主，計(jì)算機(jī)監(jiān)控為輔的監(jiān)控模式；

　　以計(jì)算機(jī)監(jiān)控為主，常規(guī)控制為輔的監(jiān)控模式；

　　全計(jì)算機(jī)監(jiān)控模式。

　　早期的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)不成熟，計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)監(jiān)控為輔的監(jiān)控模式。在此監(jiān)控模式下，通常計(jì)算機(jī)監(jiān)控并沒有發(fā)揮其功能，因而，以常規(guī)控制為主，計(jì)算機(jī)監(jiān)控為輔的監(jiān)控模式，事實(shí)上也就無真正意義上計(jì)算機(jī)監(jiān)控。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)日益成熟，計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)監(jiān)控為輔的監(jiān)控模式目前已基本不采用。全計(jì)算機(jī)監(jiān)控模式系統(tǒng)要求比較高，投資大，而以計(jì)算機(jī)監(jiān)控為主，常規(guī)控制設(shè)備為輔的監(jiān)控模式相對(duì)而言，系統(tǒng)要求不高，投資較少。小水電站設(shè)備比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)過程單一，在電力系統(tǒng)中所起的作用相對(duì)較弱和地位相對(duì)較低，退出運(yùn)行對(duì)電力系統(tǒng)影響不大。因此，小水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控采用以計(jì)算機(jī)監(jiān)控為主，常規(guī)控制設(shè)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(duì)復(fù)雜，投資大。小水電站在電力系統(tǒng)中作用不是很重要，同時(shí)設(shè)備比較簡(jiǎn)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(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大體上分為集中式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。集中式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)全部承擔(dān)整個(gè)電站的監(jiān)控任務(wù)，系統(tǒng)的可靠性和利用率依賴一臺(tái)計(jì)算機(jī)，可靠性差。早期的水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)的價(jià)格較高，通常都采用這種監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。目前，隨著計(jì)算機(jī)控制設(shè)備價(jià)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(jié)構(gòu)。小水電站在電力系統(tǒng)中作用相對(duì)較弱和地位相對(duì)較低，設(shè)備比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)過程單一，同時(shí)考慮到投資等因素，小水電站采用這種監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)還是可以考慮的，但可靠性要差一些。分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為分層分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和全分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。全分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)把系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫分布到各個(gè)計(jì)算機(jī)的節(jié)點(diǎn)上，使某個(gè)節(jié)點(diǎn)的故障對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響降低到最低，可靠性高，同時(shí)具有良好的可擴(kuò)充性，是目前計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)展方向。但是系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，投資也大。對(duì)于設(shè)備比較簡(jiǎn)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(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)把凡是不涉及全系統(tǒng)性質(zhì)的功能安排在底層實(shí)現(xiàn)，加速了控制過程的實(shí)現(xiàn)，減輕控制中心的負(fù)擔(dān)，減少了大量的信息傳輸。當(dāng)部分功能發(fā)生故障停止工作時(shí)，不影響系統(tǒng)其他部分功能正常工作，具有相當(dāng)高的可靠性，同時(shí)可以適應(yīng)被控制生產(chǎn)過程的變更和擴(kuò)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(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)為小水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之首選。

　　信息交換是計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵性的問題，現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)，協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化較高，可擴(kuò)性強(qiáng)。而星形結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，對(duì)于設(shè)備比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)過程單一的小水電站來說也是不錯(cuò)的選擇。因而，對(duì)于小水電站來說，可根據(jù)實(shí)際需要配置。

　　監(jiān)控系統(tǒng)功能分配和實(shí)現(xiàn)

　　主控層為電站實(shí)時(shí)監(jiān)控中心，負(fù)責(zé)全廠自動(dòng)化功能、歷史數(shù)據(jù)處理以及全廠的人機(jī)對(duì)話等。其功能分配及實(shí)現(xiàn)為：

　?、偃珡S生產(chǎn)過程的運(yùn)行參數(shù)的采集、處理；

　　②全廠生產(chǎn)過程的安全監(jiān)視和實(shí)時(shí)報(bào)警；

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

　?、苓\(yùn)行日志、電能量、故障次數(shù)、操作次數(shù)的統(tǒng)計(jì)和報(bào)表；

　　⑤主設(shè)備參數(shù)設(shè)置及修正；

　?、尴到y(tǒng)故障在線診斷；

　?、吲c上級(jí)部門通信及信息交流。

　　現(xiàn)地控制層所負(fù)責(zé)的是，本單元生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理、狀態(tài)監(jiān)視、調(diào)整和控制、操作以及與上位機(jī)的通信等 。功能分配及實(shí)現(xiàn)：

　?、俦締卧a(chǎn)過程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理；

　?、谕ㄟ^現(xiàn)地人機(jī)接口對(duì)本單元生產(chǎn)過程進(jìn)行就地調(diào)整和控制、操作；

　?、蹖?duì)本單元生產(chǎn)過程歷史事件進(jìn)行記錄；

　　④自診斷及自恢復(fù)；

　?、菖c上位機(jī)通信中斷時(shí)獨(dú)立報(bào)警；

　　⑥與勵(lì)磁裝置、調(diào)速器、微機(jī)保護(hù)裝置以計(jì)算機(jī)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(jī)，同時(shí)接受上位機(jī)的命令。

　　小水電站設(shè)備比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)過程單一，在電力系統(tǒng)中的地位相對(duì)較低等特點(diǎn)，決定了小水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)不可能像大電廠那樣配置。因而，在進(jìn)行小水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合可靠性、靈活性、先進(jìn)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(diǎn)加以考慮，以便選擇適合小水電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。