探讨对当前水电厂计算机监控系统改造的问题

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摘要：国内水电厂计算机监控系统的改造给我们重新审视计算机监控系统在改造过程中所遇问题的机会。本文简单地从水电厂计算机监控系统的组成和基本功能作了分析，并探索了计算机监控系统在改造设计过程中的路径，找出了两套改造实施方案。

关键词：计算机监控系统；LCU；主站级；水电厂

中图分类号：X924.3文献标识码： A 文章编号：

了解对当前水电厂计算机监控系统的相关改造工作离不开对计算机监控系统的组成和基本功能的认识。

水电厂计算机监控系统的概述

计算机监控系统作为水电厂的一个设备，它可以代替人进行夜班看守，不需要轮换和替班，相对而言“既经济又实惠”。它的组成主要分为两大部分，主站级和现地控制单元（LCU）。其中主站级包含了UPS、通信设备、GPS以及网络系统设备几大部分，LCU则主要由常规仪表、控制开关、触摸屏和可编程逻辑控制器等组成部分构成。主站级主要的功能就是代替人工值班，而LCU则主要承担对全水电厂设备、水轮发电机组、高低压电断路器和其它辅助机的监视和控制的任务。

计算机监控系统根据功能可以分为上位机和下位机两部分。两者之间的连接是通过网络设计和通信介质来实现的。其中上位机也可以称为厂（站）级控制系统，主站级计算机的功能是多方面的，具体表现在：对自动发电和自动电压的控制、对辅助机和公用设备的控制以及电站机组的控制；能够进行数据综合处理、事故处理提示、事件顺序记录以及承担各种编辑和打印的细节任务。上位机的工程师工作站为监控系统的维护和编制修改应用软件，培训电站运行人员和管理人员。

LCU也被称为下位机，它是水电厂监控系统的智能控制设备。通过下位机把电站设备和监控系统进行连接起来，对实现对水电厂中的电厂设备的监控。通过主站级的指示和命令，下位机接收指令后立即可以对水电厂实现具体的操作。而实际工作中可能还会遇到主站级或网络不畅所导致的非正常工作状态，这时下位机可以发挥它的另一功能：可以通过手动或者自动来实现现地独立完成对设备的操作和控制。在实际水电厂工作运行过程当中，它既可以作为附属设备的独立监控装置来运行，而当它与主控级失去联系时还能独立去实现由操作人员进行监控或者对设备的自动控制的监控。

计算机监控系统的改造设计路径

水电厂角度出发，计算机监控系统作为自动化工程的一部分在实施过程中还要结合水电厂的现实情况保证可以实现“经济最小化，利益最大化”的目的。在自动化设备更新加快的当下，根据现时情况找出性价比更高的设备。

现行方案设计过程中要能从系统结构的角度、实用功能的角度以及接入扩展后是否可靠进行多方面的考虑，具体表现在电能计量系统、水情水调信息、各级调度通信以及安全保护装置和机级现地控制的最优级等等。

因此，水电厂改造的设计要按照按“无人值班”（少人值守）进行设计和建设；设备选型时，要遵循实用、可靠、经济原则。根据监控系统的需求分析，应该从4个层次、3个接口、2个界面来考虑。4个层次主要是指现场自动化元件层、现地控制装置及辅机控制装置层、厂级计算机设备层、梯级及调度层。3个接口主要是指LCU的现场总线与通信接口模式、厂级计算机安全隔离信息交换接口、梯级或调度控制的信息交换接口。2个界面包括LCU的简单操作型人机界面、厂站级丰富人机界面两个部分。

针对上述的“432法则”具体要求还表现以下几个方面：系统要采用全分布开放式冗余结构，通过这种结构可以实现集中控制又能达到分散监视。这样做可以保证机组能够安全可靠运行，还能对用户的投资给予更加充分的保护；软件模块化、对象化的设计和颁布式数据库，更能适应功能发挥和增加；设备的造型和系统配置都要符合自动化设备以及网络发展迅速的特点，只有如此才能更加充分利用先进技术；系统高度可靠、高度冗余、点故障不会扩大。

制定出改造实施的具体方案

为了减小水电站计算机监控系统改造对水电厂发电生产的影响，一般水电站机组都有检修计划，因此尽量结合现场机组检修计划并行进行监控改造，从而减少了非正常停运时间。在改造过程中，一般都会出现前后采用两套不同的监控系统，从而存在两套监控系统并存运行生产的现象，为实现在改造过程中，不遗失对全厂设备的监控，一般有两种方案可供选择。

首先第一套方案：在改造过程中，水电站旧监控系统不撤下，如果需要改造哪一个对象，把相应对象的LCU部分或者上位机部分撤下来，同时把正在改造的这个对象的新的LCU部分或上位机部分的监控系统设备接入到新的监控系统中，新旧系统之间各自监控各自的对象。运行人员分别在两套系统中分别监控相对应的不同设备。由于该方式在改造过程中没有涉及原监控系统的任何改动，实施起来比较方便、且安全性也比较好，但在最终改造完成时，存在部分数据在新系统中没有记录的问题。

其次第二套方案：在改造前期，先通过通信方式，将原监控系统上位机与新监控系统的上位机进行数据信息交互，把旧监控系统的数据通过上位机通信的方式发送到新的监控系统上位机中。实施新旧监控系统上位机互联之后，再开展改造旧监控系统下位机改造，在改造过程中，运行人员就可以在旧系统上位机和新系统的上位机上对全厂所有设备进行监视和控制。由于该方案涉及两套监控系统的复杂交互过程，存在着一定的沟通环节与实施问题，如果要用这种方式，需要旧监控系统的厂家提供数据交互接口，由于旧监控系统为国外的系统，一般难以实现。

目前，在国内的改造项目中，上述两种方案大量使用，从技术方面而言，方案2的折中方式应用更为广泛，更能被水电站接收，即新系统与旧系统通过通信方式获取未改造设备对象的实时数据，且只监视不控制，旧系统保留对未改造设备的监控功能。最终逐一完成所有功能的转移。

结束语

事实证明对水电厂旧的监控系统进行改造是提高水电厂技术水平、自动化程度和经济效益的一条有效路径。按照上述设计原则和组织实施监控系统改造后，有助于建设、运行管理水平和人员素质的提高，保证水电站安全稳定运行，并且方便运行和维护人员操作，降低检修维护成本，提高经济效益。

参考文献：

[1]施冲,朱辰,方辉钦,等.水电厂计算机监控技术发展趋势分析[J].水电自动化与大坝监测,2002,26(6):14.

[2]陈邕怀.水电站计算机控制[D].武汉:武汉水利电力大学,1997.