水电站监控论文

水电站监控论文（共12篇）

水电站监控论文 篇1

摘要：在我国的水利利用中, 小型水电站为我国的电力事业做出了很多的贡献, 是水力发电的重要组成部分。但是, 在实际的水电站发电运行中, 小型水电站电气设备也常发生故障, 这不仅是电气设计中的技术缺陷, 还给小型水电站运行带来安全隐患。文章探讨在小型水电站中电气监控的问题, 并提出解决对策, 以提高小型水电站的经济效益与运行安全。

关键词：小型水电站,电气设计,电气监控,问题分析

0 引言

目前对于小型水电站中存在的电气设备故障, 不仅会影响乡镇企业的发展, 而且小型水电站电气监控中存在的一些问题, 还将会影响水电站的正常运行。本文结合平常小型水电站的实际运行情况, 探讨如何解决小型水电站的电气监控问题, 为乡镇企业的小型水电站运行提供一些技术支持。

1 小型水电站电气设备的组成

电器设备的好坏直接影响着小型水电站的运行质量, 在水电站运行中有着重要的作用。实际应用中, 小型水电站中所用电器设备众多, 可分为电气一次设备与全厂电器二次设备两大部分[1]。其中电气一次设备中又由发电电气与升压变电电气两部分设备组成, 包括发电机、变压器等;电器二次设备中, 包括电站计算机监控、机组保护辅机控制、机组励磁系统、通信系统等, 可包括系统工作站、警工作站、远程通信工作站、网络通信设备、机组故障录波屏、机组火灾报警装置、直流控制电源系统等设备, 只有合理利用这些电器监控设备, 才能确保小型水电站的安全运行。

2 电气设备在水电站的布置

在小型水电站的电气监控问题中, 对于电气设备在电站内的布置, 应该遵照以下五点原则: (1) 尽量减少对士石方的开挖量, 减小土建工程量以及占地面积[2]。 (2) 在小型水电站内的电气设备布置中, 应尽量缩短发电机于开关室、主变压器以及高压开关站间接线距离, 还应该尽量避免电气设备接线和机械管线的交叉, 这样布置不仅可节省连接母线, 还可以减少电能损耗, 降低电器监控设备发生故障的机会, 便于维护。 (3) 在小型水电站的电气设备布置中, 还应该考虑发电机、变压器等大型设备的运输问题, 以及安装与检修问题。 (4) 在小型水电站中, 中央控制室作为其神经中枢, 是管理人员对小型水电站运行、控制以及操作与监视的重要场所, 因此, 在实际中, 应该尽量减少他们之间的距离, 并且还应该将其放置在采光通风好、噪音振动小的工作环境中, 以利于电气设备的安全运行。 (5) 在小型水电站的电气设备布置中, 应该考虑到分期过渡的布置方案, 尽量减少初期发电对后期电气设备施工的干扰。另外, 在我国的小型水电站中, 对于发电机的布置, 通常可以采用几台发电机在同一轴线的一列式布置方法[3], 并根据发电机和地板高度分为外露式、半岛式、埋人式等进行施工处理。小型水电站的机盘布置中, 应该在发电机旁靠近中央控制室的位置, 方便管理。励磁盘的布置能起到对发电机励磁系统的操作及控制调节作用, 因此, 可以放在临近发电机的位置, 有效缩短电缆线路, 避免机械设备间的交叉布置。

3 对小型水电站实施电气监控的作用

在我国小型水电站中实施电器监控, 可以有效管理电气设备, 避免电气设备故障对小型水电站运行的危害, 提高小型水电站的社会收益。

对于在小型水电站实施电器监控, 不仅容易发现水电站中的故障问题, 而且也可以及时有效地提出解决方案, 更加重视容易发生故障的小型水电站设备[4], 从而保证小型水电站能充分发挥其使用功能。电气监控在小型水电站建设中, 可以通过监控发现电器设备故障, 并形成相关资料文档, 提高对水电站设备的维修效率, 使我国小型水电站运行更加稳定, 从而为社会、为人民创造更多经济效益收入。

4 小型水电站电气设备故障的分析

在我国的小型水电站建设中, 对其进行电气监控, 可以及时发现水电站运行故障, 提高水电站的社会效益。小型水电站中电气设备容易发生的故障: (1) 在小型水电站中, 其电气设备故障中, 变压器故障是多种多样的, 不仅包括附件突发性故障, 还包括发电机绝缘故障、电液转换设备停止运行的故障; (2) 在小型水电站中, 还会出现反馈指示仪表不准确、辅机电源停电、局部放电、外部短路等, 这些电气设备故障将严重影响小型水电站的正常运行。

5 解决小型水电站电气故障的对策

对于小型水电站中电气设备常见的故障, 多数都是由于电气设备老化、保养不力而引起的, 做好小型水电站的电气监控工作, 及时发现电气设备故障, 就可以有效解决这些弊端。

1) 对于小型水电站中的发电机故障, 如果是在发电机风道以及内部冒出火星, 那么极有可能是在发电机运行过程中, 因为励磁控制装置和断路器发生自动跳闸, 从而出现绝缘故障。对此, 我们可以在小型水电站内采取故障排除以及检修的方法, 对发电机组进行相应操作, 确定其所用线缆的绝缘情况, 并找到故障位置更换此处的绝缘体, 并且还应该对其进行检测, 直到检修完毕才可以继续使用。对于小型水电站中如果电压不足时, 也应该对其发电机进行检修工作, 对励磁线路进行断线排查, 做好线路维护工作。

2) 在小型水电站的电气监控中, 可以发现水电站电气设备中的电抗器也容易发生故障, 从而导致中线电流不平衡以及电抗器谐振、设备失效等故障。对于电抗器谐振故障, 我们可以对电容进行补偿, 破坏谐振现象, 有效达到排除故障的目的。还可以利用转换开关的方式, 在250KVA型号的电抗器机组中进行并接, 有效排除电气设备故障。

3) 小型水电站中, 对于同期设备失效的故障, 可以将主变中心点的接地线, 以1.5 mm2导线引出地线到同期设备, 并根据实际情况并网操作。电气监控中还可以发现, 对于小型水电站中线电流不稳定的弊端, 多数是因为并列发电机组同时运行形成的, 从而造成发电机之间形成三次谐波环流效应, 加速导线的老化与熔解, 引发电流不稳, 对此, 可以在发电机并列运行时, 将各自负荷调整到平衡状态, 从而可以有效避免这类电气故障的发生。

4) 在小型水电站微机调速器故障, 如果是调速器运转中, 主控面板发出警告, 并且电液转换设备不再作业, 可以将其进行断电复位, 对于反馈指示仪表不准确的问题, 一般都是因为机械故障导致的, 因此, 可以详细记录其故障问题, 并在水电站内机组停转时对它进行具体的检查处理。

5) 对于我国的小型水电站电气工程而言, 对其进行电气设备监控措施, 可以有效降低水电站的电气故障, 提高其水电站的运行效益[5]。我们应有效排除电气设备故障, 提高技术人员对电气专业技术的掌握水平, 避免小型水电站电器监控设备的故障发生, 使小型水电站可以更好的运营下去。

6 结语

由上可知, 随着我国小型水电站逐年增多, 小型水电站中电气工程施工中, 提高其电气设备的质量, 做好电气监控工作, 才能保证小型水电站的合理运行。在小型水电站中合理配置低压机组计算机监控系统, 对电气工程进行科学、合理地管理, 降低电器设备故障, 做好小型水电站的电器监控工作, 才是推进我国小型水电站发展的有效措施。

参考文献

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[5]石静波.基于网络的清水水电站计算机监控系统的设计与开发[D].西安:西安理工大学, 2011 (13) .

水电站监控论文 篇2

摘要：文章主要介绍了变电站监控系统不同发展阶段的特点。着重介绍了计算机技术在监控系统中的应用。

关键词：监控系统遥测遥信遥控微机监控系统

一、变电站监控系统的发展

变电站是企业的动力心脏，其监控系统的发展经历了几个不同阶段。

在早期，变电站没有办法及时地了解和监视各个车间或线路的运行情况，更谈不上对各个车间和线路进行直接控制。全厂供电系统的设备运行情况，各个生产车间，各条线路的电流，电压，功率等情况调度中心都不能及时掌握，调度员和各个车间的联系主要是电话，每天由各车间值班人员定时打电话向调度员报告本车间的电流，电压，功率等数据，调度员需根据情况汇总，分析，花费很长时间才能掌握全厂供电系统运行状态的有限信息。严格说来，这些信息已经属于“历史”了。调度员只能根据事前通过大量人工手算得到的各种系统运行方式，结合这些有限的“历史”性信息，加上个人的经验，选择某种运行方式，再用电话通知各个车间值班人员进行调整控制。一旦发生事故，也不能及时了解事故现场情况，及时进行事故处理。需要较长的时间，才能恢复正常运行。显然，这种落后的状况直接影响企业的安全运行。

监控系统的第二个发展阶段，是远动技术的采用。安装于各个车间的远动装置，采集各车间的负荷情况，各线路电流，电压，功率等实时数据，以及各开关的实时状态，然后通过控制电缆传给调度中心并直接显示在调度台的仪表和模拟屏上。调度员可以随时看到这些运行参数和全系统运行方式，还可以立刻“看到”开关等设备的事故跳闸(模拟屏上相应的图形闪光)。调度中心可以有效地对全厂供电系统的运行状态进行实时的监控。调度员还可以在调度中心直接对某些开关进行投入和切除的操作。这种布线逻辑式的装置的采用，使变电站的监控系统可以实现遥测，遥信，遥控的功能。

监控系统的第三个发展阶段，是电子计算机在工业控制系统中的应用。现代企业生产规模越来越大，对电能质量及供电可靠性的要求越来越高，由于能源紧张，人们对系统运行的经济性也越来越重视。全面解决这些问题，就需要对大量数据进行复杂的.分析和计算。监控系统需要装备类似人的“大脑”的设备，这就是电子计算机。

二、微机监控系统的应用

这是一套面向企业变电站的微机监控系统。系统结构图如图1所示：

(图1)

主机和前置机采用CPU586，主机采用一机双屏显示。RTU采用CPU8098单片机，交流同步采样技术，RTU与前置机采用有线通信。

系统软件结构框图如图2所示。

(图2)

该系统采用先进的WINDOWS98及WINDOWSNT窗口管理平台。系统软件提供良好的人机交互界面，操作简单易用，几乎所有的功能只需使用鼠标移动或单击即可完成。系统信息量大，主机采用一机双屏方式。系统配置灵活。作为分散型控制系能统的性，该系统是开放式的,可以实现在线编辑。在不退出实时系统的情况下，用户可编辑，修改，建立各种实时数据，图表报表，并可随时打印或实时观察所修改的内容。遥信各开关的状态，事故信号，电能脉冲的计量的等。可对任意一条线路的负荷进行控制和分析。系统设有事件浏览和系统日志功能，主要将整点数据存盘记录，对系统内发生的故障事件进行分类存档，对各项操作记录在案。画面管理功能由专人进行对模拟图、报表、操作票，数据显示的定义和生成。全厂的供电系统图，平面图以及各种操作票，管理图表均可在系统内生成并随时打印输出。该系统可对关键设备的负荷情况进行监控以便对设备运行情况和工艺执行进行分析。

三、结束语

水电站监控论文 篇3

摘 要：随着我国经济的迅速发展，人们对电力资源的需求量也越来越高，各式各样的发电站由此而建立，而水电站就是其中的代表。水电站是将水能转换为电能的综合工程设施，为保证水电站中各设备的正常运行和数据的可靠，要对水电站电气进行二次监控。文章对水电站电气二次监控及保护配置问题进行研究。

关键词：水电站电气；二次监控；保护配置

中图分类号：TV547 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）21-0113-02

水电站的建立为我国提供了大量的电力资源，是我国重要的电力工程设施，在水电站发电的过程中，对其电气进行二次监控和配置的保护是其中的重点，是水电站正常运行的基础，为实现对水电站的有效二次监控，要根据水电站的发电类型和系统的设计等方面来进行考虑。

1 水电站二次监控系统的设计原则

目前我国水电站的监控系统一般采用计算机进行监控，在计算机监控系统下，水电站电气的值班人员一般较少，对于精度较高的监控系统，也可以采取无人值班的运行方式。水电站电气的二次监控系统一般由以下几个方面的设计原则。

①在监控系统中，一般采用最新型的计算机系统和网络技术，整个水电站的监控系统要有顶尖的系统设置和监控配置，以便实现对电气的全面精准监控，在这种计算机监控系统应用到整个水电站中后，全站的运行管理不需要值班人员进行值班，在对于某些较为重要的部分，可以有少量的值班人员进行现场监管，这样极大的节约了水电站的人工成本，并且可以避免因为人员在值班过程中的操作失误而对水电站造成影响[1]。

②为了保证整个监控系统的可靠性，一般在关系到水电站正常运行的电气设备或系统中采用双重化设置和冗余技术，并且要求这些技术的各项技术性能达到国家所规定的要求，对于其中要求较高的规定，比如MTBF指标，这种指标的要求要从单机、部件和整体系统等多个方面保证其有效程度，以此来确保系统运行的高度可靠。

③监控系统的配置和设备的选择要符合计算机网络技术发展迅速的特点，在计算机监控系统中，其结构设计要采用模块式的结构设计，这样的结构设计避免因为计算机网络技术的加快，从而导致水电站的系统配置达不到先进的水平，把整个设备的系统配置的软件和硬件进行结构分类的话，可以结合最新的计算机网络技术，对系统的硬件进行设备扩充，也可以对系统的规模进行扩大，这样可以保证水电站电气监控系统始终处于领先水平。

④为了保证水电站监控系统能够在水力发电中正常运行，就需要整个系统拥有较高的抗干扰能力，能够满足水电站现场环境的使用需求，这一点在水电站的监控系统中是及其重要的。

⑤整个监控系统的操作规程不能太过于复杂，操作控制要具有简单方便的特点。对于人与计算机之间进行数据信息交换的设备接口，要保证具有较强的功能，能够满足对工作人员水电站中信息的转换和控制。

⑥在水电站中与各种机组设备有着紧密联系的辅机系统要按照其具体的功能直接介入到监控系统中，这样能够保证监控系统的可靠性和准确性，便于对整个水电站的设备机组进行直接的监控，保证水电站的正常运行，也可以使水电站的监控系统具有与由独立控制器组成的辅机控制系统联网能力，这样也可以保证在计算机网络监控系统中与各个机组的系统保持一致性[2]。

⑦在如今的水电站控制系统中，一般采用现地机组远程PLC远程控制系统，这样可以实现对水电站中各个设备的远程控制，通常PLC系统要与调速器、设备的保护装置和辅助装置进行通信，而在监控系统的设计中，要考虑到这些设备的通信问题，并且主动与之配合。

⑧在水电站的监控系统和电子式电能表进行通信的时候，要采用统一的IEC-60875-104标准，这样可以实现整个水电站的电能表精确采集管理的目的，保证水电站的经济效益和管理要求。

2 水电站监控系统的结构要求

在水电站中应该采用全分布开放式网络控制系统，这种网络控制系统是一种全模块化的软件体系结构，在这种网络控制系统中，可以实现设备与系统之间进行信息的传送和分析，保证水电站设备的正常运行和监控的全面性，而且对于不同型号但功能相似的设备可以实现相互替换，这种系统具有可增删性，整个系统并不是一个完全封闭的系统，而是保证系统功能模块化，可以随意的增加或者删除各种功能模块，实现了信息的同步。所以说，这种全分布开放式网络控制系统特别适合水电站监控系统，这种系统主要分为两个方面：站级控制层和现地控制单元层，这两层之间通过网络的连接，建立起一个简单可靠的的网络系统，这样的网络系统之间的通信采用性能较高的网络交换机进行连接，可以保证信息的传输速度，使监控系统能够及时接受到设备中所返回的信息，另外，LCU与交换机之间的网络介质为光纤，这种网络介质拥有良好的抗电磁干扰能力，可以保证水电站的监控系统能够在各种环境下对水电站的设备进行实时的准确监控[3]。

3 水电站设备配置要求

水电站的配置应分为系统主机和操作员工作站两个方面，其中以系统主机为主，以操作员工作站为辅，这样的两套操作系统，能够过整个水电站进行全方位的管理，其中的管理内容主要包括数据的计算、数据的管理、AVC的计算和处理，保证对整个水电站中运行设备的控制，加强了水电站对电气设备的运行监控，在监控的过程中根据相应的情况进行操作命令的发布，对电气设备在运行工程中出现的问题信号进行数据的分析处理，同时生成相应的图标曲线，方便工作人员对设备的管理。

网络设备。网络设备是水电站所配置设备中的主要设备，由计算机网络连接的监控系统对整个水电站的相关设备进行运行监管，这些网络设备的选择包括网络交换机和网络接口，这些相关的网络接口都在每一套的网络交换机上进行配备，上位机系统对各控制系统和网络交换机之间的通信可以通过双绞线来实现，用光纤来连接网络交换机与控制单元LCU，这样不仅能够提高信息传输的速度，并且能够提升整个水电站监控系统的现场抗干扰能力，有效保证了监控系统的正常运行。除了网络交换机和网络接口外，其他的网络设备还包括光纤收发器和其他的一些辅助设备，这些设备能够保证光纤的正常传输。

现地层设备的配置要求。现地层的设备配置主要是LCU，LCU又叫做现地控制单元，主要的作用是对监控系统中监控对象的数据进行采集、分析和计算，而且可以把相关的数据信息传送至网络，自动服从调度上位机的命令操作和管理，并且LCU还能够实现控制和监视的功能，这样的功能可以在调度上位机脱机的情况下使用，作为一种功能强大、应用广泛的现地控制系统的主要部分，在水电厂计算机监控系统中起到了较大的作用，LCU主要的控制对象为电厂的发电设备、电厂中的开关站、公共辅助设备和闸门，LCU一般在发电站的生产设备附近配置，在现场对被控制的对象进行实时的监控和控制，在水电站计算机监控系统中属于比较底层的控制系统[4]。

4 计算机监控系统的功能

目前大部分的水电站都应用了计算机监控系统，并且在对电气设备进行监控的过程中，一般没有工作人员值班或者有较少的工作人员值班，所以，计算机监控系统的主要功能要实现以下几个方面：对水电站的电气设备进行实时的控制和调节、采集设备在运行过程中的信息数据并对其进行分析处理、安全运行监控、数据的传输和监控系统的自主诊断等，这些功能可以保证水电站电气设备的正常运行。

工作人员可以根据水电站的具体运行方式来对计算机监控系统中的相关软件进行设置，关闭没有控制权的电气设备，这样可以由工作人员来选择各控制层的控制权。这样的计算机监控系统需要具备准确、及时和有效的特点，这样才能对水电站的电气设备进行准确有效的控制，保证水电站的正常运行。

水电站的控制层功能。水电站的控制功能主要分为两个部分：数据的采集处理和安全运行监视。首先是数据的采集处理方面。水电站控制层能对水电站中主要设备的运行状态和运行参数进行采集，这些采集的信息数据能够进行相关的分析处理，这些数据可以通过图表等相关方式展现出来，工作人员能够通过这些数据了解设备的运行情况。在水电站现场的LCU可以对所控制的电气设备进行数据的采集，这些数据包括设备的远程控制系统等，现场的LCU可以把所采集到的数据通过光纤传输至控制层，这样可以对水电站现场的设备数据有一个整体的分析处理，更好的适应现场设备的运行情况，工作人员可以对设备运行的参数进行调整；安全运行监视是计算机监控系统中最为重要的部分，对于水电站中的各类电气设备的运行参数都可以通过计算机监控系统来进行实时监控，通过工作人员设置的参数上下限，来判断设备运行是否正常，设备在运行过程中若出现异常状态，或者其运行的参数超过设置的上限的时候，计算机监控系统会及时的发出警报，工作人员可以通过警报掌握发生故障设备的位置，然后对其进行故障排除，保证水电站的正常运行。安全运行监视主要包括电气设备的异常监控、状态变化监视和越限监视等方面内容，在最大程度上保证了电气设备的正常运行。

5 结 语

水电站的二次监控和保护配置是保证水电站能够正常运行的基础，通过计算机监控系统对各个设备的数据参数进行采集、分析处理，实现了对电气设备的二次保护、管理和控制，因计算机监控系统的准确性和及时性等特点，保证了水电站系统的正常运行，减少了人力资源的使用，提高了工作效率。人们要对水电站的二次监控系统进行不断完善和改进，使其越来越成熟，推动水电站的快速发展。

参考文献：

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曼维莱水电站视频监控系统设计 篇4

曼维莱水电站位于喀麦隆南部紧邻赤道几内亚的恩特姆河上,地处热带丛林地区,距首都雅温得340 km。曼维莱水电站采用引水径流式开发,工程的主要任务是发电,电站安装4台立轴混流式水轮发电机组,总装机容量211MW。主要水工建筑物包括拦河坝、左岸及右岸溢洪道、左岸引水发电系统等。电站以225 kV电压等级接入电力系统。其中左岸引水发电系统包括渠道进水口、进水闸、输水明渠、天然前池及其二道坝、电站进水口、压力管道、地面厂房、尾水明渠、开关站以及工程区永久交通道路等。

2 视频监控系统建设目标

根据曼维莱水电站“无人值班(少人值守)”的控制方式,视频监控系统需要与计算机监控系统、火灾自动报警系统等系统有机结合起来,可接收计算机监控和消防火灾的协议信号,开发相应接口,在平台界面显示计算机监控系统、火灾自动报警系统信息,实现相关联动,通过在电站某些重要部位和人员到达困难的部位设置摄像机并随时将摄取到的图像信息传输到电站控制中心,以达到减少电站巡视人员劳动强度的目的,并实现电站重点防火部位、各场所安全监视、首部枢纽和开关站等部位的远方监视、部分现地设备的运行情况监视等。

3 视频监控系统技术指标

系统应能够7×24 h连续正常运行。如果网络出现个别的断点现象,要保障恢复连接时间不得超过1s。假定网络最长延迟10 ms,在4M码流、720P/25IPS图像质量情况下,总的图像延迟不得超过300 ms,PTZ控制及相关联图像的延迟不得超过350 ms。

4 监控系统功能设计

曼维莱视频监控系统管理平台能自动检测系统内设备(摄像机、服务器、存储系统)的工作状态,设备离线时能快速上报告警。设备故障恢复重新上线时,设备能自动重新加入系统中正常工作,原有的系统配置不发生变化。数字视频监控管理系统任何服务器和任何后端存储设备出现任何故障均不能对当前监控系统的操作和运行造成影响,不会影响录像功能,故障恢复后,可以查看到故障期间所有画面录像。视频监控系统提供一个完整的监控管理界面,保证在监控系统网络中任何位置前端设备及服务器都可以控制、配置和诊断整个系统。

视频监控系统的网络摄像机支持双码流的编码。码流格式为MJPEG或H.264。视频解码器或电视墙能够自动识别接收到的视频流所采用的编码制式及相关参数,实现平滑、流畅的解码图像的视频输出。

数字视频监控管理系统服务器对全局性参数进行本地存储,并且提供备份恢复功能,可以简单迅速地恢复系统参数。如果视频服务器连接至Internet,系统能定时将配置信息备份至云端。

根据曼维莱业主方要求软件系统具备英文的图形化用户界面(GUI),应用软件采用Windows操作系统。视频监控系统提供API和SDK,保证电站相关的应用程序都可以使用系统的控制功能,可以交换数据以及视频流;可集成第三方高级图像分析处理软件。

系统支持系统管理员定义用户的级别。系统具有权限锁定管理功能及抢权管理。管理系统支持远程访问。系统能检测存储系统与网络连接的数据丢失,并触发控制室内声光报警提示。系统支持预案配置管理功能。在事件触发后,支持摄像头信号切换到监视器上,同时PTZ运动;可同时进行码流带宽设置、改变帧率、图像质量或视频流编码类型等。并且在改变设置时不能长时间中断视频信号。系统支持同时实时显示、PTZ控制、管理音视频档案、录像回放以及录像。

该系统录像时间设计30 d连续录像,录像格式为720P/25FPS,要求RAID 5。

5 数字视频监控管理平台设计

曼维莱项目建设的智能视频监控管理平台服务器的操作系统采用Windows Server,整个平台架构采用开放式,国标规范化设计,系统具备平台互联能力。提供良好的集成能力及二次开发接口,供其他上层业务系统的集成对接。

5.1 实时监控功能

该系统在PC上通过客户端软件实时查看有权限的监控点的实时视频浏览。系统支持对云台和镜头的远程实时控制。客户端在全屏显示状态下,也可以通过键盘进行云镜控制。系统支持设定控制权限的优先级。电视墙功能:能够集中显示多个前端视频画面,便于监控人员观看,系统支持将实时监控画面通过解码器上传到电视墙上播放。支持同时播放多个监控视频。支持客户端抓拍,包括定时抓拍,告警抓拍和手动抓拍。

5.2 录像管理功能

曼维莱电站视频监控主要包含客户端本地录像和平台录像两种录像业务。用户在客户端启动实时浏览后,可以进行本地录像操作,将录像文件保存在本地PC机上。平台事件录像属于告警联动的一种联动方式。当发生告警事件时,系统根据联动策略启动发生告警的前端设备或其他设备的录像任务,并将录像文件保存到存储设备上。用户可以在监控系统中配置任一摄像机录像计划,系统根据这些录像计划在指定时间进行平台录像。用户可以在客户端上回放录像,也可以将系统录像文件下载到本地PC机上,支持使用通用播放器进行回放。

5.3 告警功能和电子地图功能

用户可通过设置告警联动策略,通过声光告警、视频弹出等方式将告警信息及时告知给相关人员。系统支持报警的设置、报警的接受与分发、报警事件联动、联动策略设置、报警事件的记录、查询、备份等功能。

支持通过电子地图对管辖区域的摄像机进行快速调度,可以在地图上查询监控点和告警源的分布,当发生告警时,可以在电子地图上定位其所在的位置,便于选取合适的监控点,及时调取视频实况。

6 DLP大屏幕显示系统方案

为了使曼维莱工程107个摄像点的图象显示灵活与真实,设备耐久,本工程显示系统采用LED光源,光源寿命不低于80 000 h;黑条纹防眩光树脂幕(DNP);拼接缝隙0.2～1.0 mm;比例4:3;分辨率1 400×1 050。投影机芯具备完备的防尘和散热措施,机芯可以单独升级,机壳屏幕不动,用较少的额外投入获得更高分辨率及亮度、色彩等其它方面的升级。输入接口至少2路DVI信号输入,输入分辨率不低于1 920×1 080,所有画面可任意叠加、任意大小、任意漫游。每个显示单元具备1路RJ45网络接口,1路RS232控制接口。自动几何调整,整个操作全自动;自动色彩调整(CSC),数字空间控制电路可有效地补偿不同箱体间的色彩和亮度的差异,从而保证多箱体配置的显示墙始终具有均衡的色彩和亮度;动态色彩/亮度平衡(DC/BB),每个显示单元内置3个传感器和动态色彩、亮度平衡系统,传感器持续监控各显示单元的亮度输出和色彩,并与其他显示单元交换所监控的数据,使多箱体配置显示墙在运行期间可保持一致。DLP屏与中控室计算机监控系统大屏统一安装。

7 视频监控系统的构成

为了完成以上功能,曼维莱视频监控系统搭建了以下系统软硬件平台。

7.1 监控系统结构

曼维莱监控系统前端采用IP网络高清摄像机,通过光纤或网络线缆将视频信号和控制信号传输到控制中心。

在曼维莱电站主副厂房、首部枢纽、主辅溢洪道、开关站、水厂以及警卫室等设备间设置网络交换机传输监控数字图像信号,在视频监控中心及分控中心通过解码器或电视墙工作站输出图像信号给各中心显示。

系统采用网络视频集中存储系统进行通用录像、报警录像及指定录像。系统所需的网络视频存储系统集中放置在中控室主机房,视频存储服务器通过电缆接入到继电保护室网络汇聚交换机。在图像工作站上具有实时和存储图像显示调用、图像查询功能。存储视频流可以通过解码器输出到大屏幕显示器上。

在中控室主机房安装数字视频监控管理系统服务器及数字视频监控管理系统软件,可实现视频管理、数据管理、存储管理和流媒体管理。且监控系统平台本身没有摄像机数量限制,依服务器硬件性能确定。

在控制中心和分控室安装多媒体监控显示工作站、操作管理工作站及数字视频监控多媒体操作及显示软件。视频监控系统所有的视频和控制信号通过视频监控网络传输。

7.2 设备的选择

曼维莱水电站视频监控系统中控室设有网络硬盘录像机、控制操作键盘、2X2 DLP拼接大屏幕系统、监视器、客户端工作站等主设备及附属配套设备。首部枢纽、开关站设置分控中心。共设置摄像头107个:48台720P室内枪机、6个720P室内半球、36个室外720P快球、17个室内墙装720P快球。摄像头分布在主厂房、副厂房、主溢洪道、拦污栅、渠道取水口、电站进水口、开关站、水厂和警卫室等地。

8 结语

曼维莱水电站工程的视频监控系统采用了先进的视频监控信息采集、传输与处理技术,可对视频信息进行全数字化处理,从而方便地查找及重视事故当时情况。能够使运行(值守)人员及时地了解电站工程范围内各重要场所的情况,提高运行水平。

摘要：在曼维莱水电站工程中,监控系统前端采用IP网络高清摄像机,通过光纤或网络线缆将视频信号和控制信号传输到控制中心。系统采用网络视频集中存储系统进行通用录像、报警录像及指定录像。存储视频流可以通过解码器输出到大屏幕显示器上。

变电站直流监控系统的实现分析 篇5

摘要:本文分析了建立变电站直流监控系统的意义,介绍了该系统的通道选择及系统构成, 探讨了监控器的原理, 对监控器的设计及监控中心的设计进行了说明, 以提高人们对变电站直流监控系统的认识,从而推广该系统的应用。

关键词:变电站, 监控系统,监控器, 设计 1.建立变电站直流监控系统的意义

电力系统中直流电源部分由蓄电池组、充电设备、直流屏等设备组成。它的作用是：正常时为电厂和变电站内的断路器提供合闸直流电源；故障时，当电厂和变电站用电中断的情况下，为继电保护及自动装置、断路器跳闸与合闸、载波通信、发电厂直流电动机拖动的厂用机械提供工作直流电源。它的正常与否直接影响电力系统的安全可靠运行。

在有人值班的变电站，值班运行人员可对直流设备运行状态进行定期检查，基本能发现并处理其出现的异常现象。但当前电力系统推广无人值班变电站，在原管理模式下，运行维护人员获得直流系统运行的详细信息，特别是不能发现系统刚开始启动时出现的异常情况，只有当异常发展为故障时才上传调度，而此时事故已扩大。因此，如何提前发现异常情况，避免异常情况发展为故障显得很重要。

通过直流在线监控系统这一技术手段可解决这一问题。该系统的主要作用就是把各变电站的直流设备信息上传到监控中心供其查询，同时调度监控中心也可以向各站发送控制命令。这样，维护人员不但可以在监控中心对直流设备进行远方监控，还可以及时发现设备运行的不正常状态并及时处理，而不等其发展演变成事故。该系统的建立，可以节省人力物力，提高维护效率。

2.变电站直流监控系统通道选择

从目前变电站调度中心获取信息的途径来看，主要都是通过远动通道实现的，但是变电站上诸如遥动、遥测、遥控等等在内的一些信息都要求高效且真实可靠，如果它们也同样通过远动通道，那么必将会让其他的信息流通占据通道，甚至在数据传输较多的时候引起通道的堵塞，最终影响到电力调度工作的正常进行。因此，直流设备的相关信息的传送应该从另一个通道实现。

2.系统构成

系统包括 3 部分: 监控器是前置机系统, 负责设备数据的采集、运行状态的控制和信息的上送;监控中心是后台机系统, 是基于 PC 机上运行的, 它负责对所有变电站的监控器发送命令, 接收其运行数据以及对数据进行处理和分析;两者之间的数据通信依靠 modem 和电话网建立。监控中心和监控器是一对多系统。

监控中心和监控器都可以通过modem与话网相连接，这样双方能够方便的呼叫对方，并且进行信息的互传，信息的发送、命令的传输，每一个监控器都可以将数据信息情况汇报给监控中心。通过这样的系统构成，监控器是主要负责的是相关电力运行数据的采集工作和并保证信息的上传。而监控中心则主要负责发送命令并且接受数据和对已经接收的数据做分析和处理。

3.系统监控器设计

监控器在变电站系统中主要是完成对直流设备的运行状态信息的收集过程，并且将这些数据传送到其他的相关监控单元。监控器采用的是工控制机设计，这样能够直接的从设备上获得各种状态的信息数据，并且及时的对设备进行调节和控制。

监控器软件主要由通信、IO、数据收发和数据处理四大模块组成。通信模块主要是通过打开和关闭modem功能与报警系统联通，而当一旦发生任何紧急情况或者异常情况的时候可以通过监控中心完成自动拨号，并且向瓶套发送预警信息。

IO模块主要是实现人机监控界面的转换与输入，实现对各种直流设备信息的采集以及控制。数据收发模块是当各种设备已经连通之后的后期操作系统，这个系统负责是对网链上的信息数据的收发，对24小时之内的各种历史数据和报警信息的调节和命令记录。

数据处理模块属于监控软件中的核心，以为内所有的转换以及信息的收集都是为了要将这些数据进行处理最终解决问题。它能够根据事先的设定将那些已经存入数据库的相关信息放入数据库中，并等待将这些信息发送到监控中心，保证数据的更新速度。从另一方面来说，它对于接收到的数据的调控命令的分析也能够提供给IO模块使用。

4.系统监控中心的设计

监控中心主要是通过一台微型计算机实现的，而通过这一系统主要链接通信、数据库形成、主控以及报表打印四大模块。监控中心的通信模块设计和监控器的通信模块设计的主要功能是想通的，都是通过建立好的通信链，实现命令的下达，接受传送的信息。数据库模块主要是将每天采集到的信息数据整理归档的过程，对于一旦出现问题的设备或者环节能够在这个数据库中找到问题的缘由，并且能够及时的将这些问题得以解决。主控模块是监控中心的核心模块，是借助Windows操作系统，采用键盘和鼠标对其进行控制，实现信息的发送和远方信息的显示，并且能够通过系统对数据进行简单处理之后，将数据发送。当工作需要，可以通过报表打印模块将所需要的一些历史数据以及月报表、季度报表甚至是日报表打印，通过曲线数据信息图供专业人员分析。

5.系统应用效果分析.1 直流电池效率提高

直流在线监控的应用,改变了以往需要到现场,用电池巡检仪或万用表测量电池输出电压的落后方法。传统测量电池电压只是用电表测电池在浮充状态下的电池端电压，即电池在浮充状态下的化学电势。即使是一个容量较小的电池，在浮充状态下其端电压也可能是正常的，通过在浮充状态下测量电池电压来判断电池好坏的方法并不可靠。而直流在线监控系统实时监视电池充放电时电池电流及端电压的变化，通过主站OPEN3000强大的分析功能，可以从容量分析电池的优势，从而判断电池的性能。

5.2 核对性放电效率和准确性提高

为了检验其运行中蓄电池实际容量，将蓄电池组脱离运行，以规定的放电电流进，恒流放电。原先在放电试验过程中，维护人员定时记录放电电池的电压。由于传统的人工记录并不可能做到记录时间准确，特别是记录数据的事后分析，人工绘制放电曲线就显得非常麻烦。在不能完全依赖人工的前提下，系统实现核对性放电操作的实时记录要求。

6.总结

通过此系统,直流设备维护人员就可以在监控中心对各变电站直流设备运行状态进行远方监控,免去了对各个变电站的现场定检,特别是在直流设备发生运行异常时,运行维护人员能及时收到报警信号,并及时处理。总之,直流监控系统的运行,减少了工作量,提高了工作效率,达到减员增效的目的。

参考文献

变电站监控信息优化整合分析 篇6

关键词：变电站；监控信息；信息优化整合；监控环境；信息报告 文献标识码：A

中图分类号：TM764 文章编号：1009-2374（2015）25-0032-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.25.016

我国长期以来，针对应该怎样才能对变电站的整体监控系统的信息进行规范，以及怎么样才能用少而准确的信息来最直观地反映出变电站运行过程当中的具体的情况，是我们目前在开发全自动信息化系统的环境下需要解决的问题。由此，本文针对当前的变电站监控信息系统存在的一些问题和产生这些问题的原因，试着探究针对信息优化制定的相关的规范和标准，并且提出一些适合监控系统运作的有利的管理模式，让信息的进入以及管理活动的监控和处理完善起来，能够顺利地进入操作流程。

1 变电站监控环境

1.1 不规范信息的名称

不同的变电站对某一个同线路的电流配件的称呼和定义都不尽相同，描述也都不一样，同时也还存在一些不规范的称呼，造成了不同的地方有不同的称呼的情况，除了描述不够规范之外，还有非常模糊的一些定义，称呼和理解模糊都是很常见的问题，这都给信息监控工作人员的工作增添了非常多的困难和阻碍。

1.2 信号上传不稳定

通常一个变电站旗下的一些子站的系统内部传递的信息既详细又全面，却十分冗余，不够简洁，造成总体的变电站的信息量极大。监管系统平稳的时候尚不明显，一旦发生某些事故或者是运行出现一些异常的时候，会弹出非常多的信息信号，这是由于微机系统对于信息的上传过程太过于细致，通常情况下微机的保护过程经常会让有动作产生的所有元件的内容都上报出来，甚至比较复杂的系统出现故障的时候会有若干个保护系统同时开启上报功能。

但是这巨大的信息量中却只有很少的信息是能够非常直观地表达出事故或者异常的存在的，其他信息基本上都是随着有价值的信息同时出现的一些预告性的信息信号，这样的反馈极大地影响到了监控人员及时判断和处理系统异常。

1.3 信息传递混乱

变电站的监控信息化系统中最重要的中心监控中描述的相关信息基本上是作为整个系统的主要信息的，同时系统自动将它们进行先后的排序，这是非常科学的自动化管理之一，但是由于各个部门之间的通信速度和客观原因很可能会导致信息传递的时间前后产生一些差异，同时当变电站的分系统与总系统通行时产生的延迟也会造成一定的滞后，造成信息传递过程中的混乱。

2 产生原因

大多数变电站在进行信息传递的转发表的填写以及回收的过程中没有比较明确的规定和约束，导致变电站的信息决策非常主观，并且没有普遍性。

实际施工过程中使用的图纸对一些项目的信息的称呼和定义不够准确，导致描述不清，职能非常盲目，最终造成非常明显的差异。

实际施工过程中没有理论依据可以考虑，信息转发只追求能够非常完整全面地描述施工的设备的情况，却使用了细而不全的描述方式。

施工现场的一些监控设备以及其他的辅助设备非常繁复，并且没有比较统一的标准和规格，导致对信息的收集速度不一致，很容易造成信息在排列时间上的

混乱。

变电站对信息的调整和改善这样的工序非常不重视，导致在现场施工的人员只重视施工过程中涉及的信息保护，而忽视了对信息的具体监控。

变电站监控信息的总体收集和总结的过程联系度不够，导致信息的互动效果非常不好，并且也缺乏使用信息方面的认可。

3 信息优化整合的主要目的

通常情况下，我们国家的变电站在信息监控这一部分的相关规范和制度基本上都是对信息的监控的环境进行了一定的调查和研究之后总结出来的，对监控信息进行一定程度上的技术处理，然后通过这样的方式来实现具体的信息的显示，来整理变电站相关的信息服务的业务，同时提高参与这些工作的工作人员的相关职业技能和素质，并且要由相关的部门建立健全一些比较完善的规章和要求，通过这样的方式让变电站的信息监管能够做到有约可行。

变电站信息监管方面的规范的实践和管理可以提高相关的信息化和自动化的水平，并且能完善整个自动化的信息管理系统，带动整个信息监控事业的全面的发展和进步，并且促进整个运营体系建设的进展。

4 信息优化整合的可行性

4.1 完善信息报告的上报规定

根據国家已经出台的一些关于变电站自动化管理的规范，信息上报的主要模式可以界定成几个不同的等级，然后在此基础上界定出一个比较统一的标准。例如，按照发生的障碍和可能存在隐患分成几个等级进行分别的上报，或者以不同的信息类型来分类，某一个范围之内的信息出现了障碍立刻上报。

4.2 建立具体的分级实施方案

分散变电站职责，将工作职责进行分解，在进行统一名称上传的基础上，调整常见的信息筛选方式，对没有必要进行检测的信息和有重复性的信息进行判断，让信息能够比较有效地完成上报的作用，同时对不同的厂家之间的设备进行规范，通过这样的方式来避免可能会因为协议差异产生的一些问题，同时对相关的变电站的信息进行分级分类，完善信息窗口的显示模式。

4.3 具体的实施办法

如果遇到的是没有故障的情况下可能发生的一些短时问题，针对时间比较短的报错信息，可以在信息设置的过程中加一段时间的延迟，通过这样的延迟时间来规避这类没有意义的报错。

不重要的信号产生的一些问题，将这类信号进行统一的整理和规范，然后通过总站的信息管理系统来有针对性地屏蔽掉，就可以很好地避免这一类的问题了。

来自于不同的信息渠道产生的重复性的报错信息，对于这一类的信息，针对一些关键节点的内容进行单一性的保留，屏蔽掉后期跳出的报错信息。

最常见的还是信息量大导致的信息太详细阻碍系统运行的问题，对于这样的信息，和不同渠道的相同信息进行相似的处理，只保留关键节点的信息，其他的冗余部分一概予以删除。

变电站信息监控的管理系统收集到的全部信息都采用根据不同的类别、不同的形式的管理方法来进行显示，可以通过一定时期去查看一定的报错信息的方法，让工作人员将信息分成严重故障和常规障碍的两个类型，这样就可以非常及时地发现有用的信息，并且能够提高工作人员工作的质量，促进变电站信息运行的监管和掌握。

5 信息优化整合可能的效益

变电站的信息管理过程中采取信息优化整合的方法之后，极大地加强了监管的效率和精准性，它不仅可能带来一些非常好的效益，同时也有非常值得看好的应用，比如信息量大大减少，降低了变电站工作人员的工作量，提高了工作效率，并且能够非常及时地抓住变电站系统中的一些安全隐患进行排除，提高了安全性。

6 结语

变电站通过具体的信息优化管理后，监控系统的信息上报模式也得到了优化，可以在发现漏洞的时候及时地上报出来，同时也可以根据发现的警告信息进行分类处理，筛选出比较有价值的信息，以期可以比较有效地工作，减轻工作人员的压力的同时，也能保证变电站内部组织结构的安全和稳定。

参考文献

[1] 李玉龙，宋祥春，潘鸿飞.电网调度技术支持变电站监控信息的优化整合[J].安徽电力，2014，（4）.

[2] 刘一峰，徐鹤勇.智能变电站监控信息优化的探讨[J].宁夏电力，2015，（1）.

[3] 陈雪峰，张桂芹，刘焕聚，张伟，王振华.变电站监控系统信息优化管理的实践[J].煤矿机电，2014，（1）.

作者简介：张燕丽（1979-），女，山西阳城人，国网晋城供电公司工程师，研究方向：设备监控管理。

高湖水电站计算机监控系统设计 篇7

关键词：水电站,监控系统,LCU,组态软件

0 引言

小水电作为我国最主要的清洁可再生能源, 在电力结构调整和农村能源结构调整中具有重要的地位。我国小型水电厂自动化发展的总目标是, 在2010年前, 50%的农村水电厂及配套电网达到现代化水平;2015年, 农村水电行业全面实现现代化;同时也明确提出要求新建农村水电站都要按“无人值班” (少人值守) 进行设计和建设, 20世纪90年代以前建设的水电厂, 要按总体目标做出更新改造计划[1]。

目前, 我国水电站计算机监控系统的发展速度惊人, 我国的大中型水电站, 普遍地采用了水电站计算机监控系统, 具有较高的自动化水平, 而小型水电站的自动化水平仍处于比较落后的状态, 自动化程度低, 工人劳动强度大, 生产效率还十分低下;同时, 小型水电站因管理、技术支撑、现代通信技术的普及发展, 也对“无人值班” (少人值守) 提出了需求和可能。因此, 需要设计一套控制简便、稳定性好、费用低的控制系统来适应我国农村小水电的发展。本文针对浙江省瑞安市高湖水电站的具体情况, 利用计算机和可编程控制器 (PLC) 技术来实现对小型水电站的监控。

1 电站概况

由于温州赵山渡电厂建成后对飞云江下游河道产生一定影响, 应当地政府和群众要求, 在赵山渡电厂大坝左岸重力坝位置增建高湖水电站, 以便赵山渡电厂蓄水运行后能经常泄放20m3/s左右的流量, 满足下游群众的生产、生活和环保要求。

高湖水电站装机为1×2mW轴伸贯流式水轮发电机组。水轮机型号为GD007-WZ-180, 发电机型号为SFW-2000-20/2150, 主变型号为S9-2500/35。发电机、变压器采用发变组单元接线, 电站发电机电压等级为6.3kV, 经主变升压到35kV后, 通过高压电缆 (赵山渡Ⅱ段母线) 和联络开关接入相距350m的大坝右岸赵山渡电厂Ⅰ段母线汇流后向电力系统供电。

2 设计原则

通过对国内外典型计算机监控系统的结构分析, 依据《水力发电厂计算机监控系统设计规定》 (DL/T5065-96) 和高湖电站具体要求, 我们确立了高湖水电站监控系统的设计原则。

1) 监控系统本着“安全、可靠、经济、实用”的原则, 实现全厂计算机监视和控制;

2) 电站监控系统按无人值班 (少人值守) 原则设计, 采用以计算机监控为主, 简易常规控制为辅的监控方式。电站的所有设备由赵山渡水力发电厂中控室的运行值班人员通过操作员工作站的人机接口设备进行监控;

3) 故障情况下, 即通信通道故障或主控层工作站故障时, LCU可以独立工作, 维持机组运行;

4) 远动信息由电站计算机监控系统通过赵山渡电厂通讯工作站转发至温州区调。

3系统设计

3.1 系统结构

高湖水电站监控系统工程立足于采用国内外先进的软、硬件设备, 采用组态软件二次开发、系统集成的开发策略。根据调研和充分的研究, 借鉴目前计算机监控系统的运行经验, 依据高湖水电站的装机规模、运行管理方式, 设计高湖水电站监控系统采用全开放分层分布式系统结构[2], 分为电站主控层、电站现地控制层。整个系统由2台主控站工控机、1套发变组LCU单元、1套微机保护测量单元、1套手动备用控制单元以及相应的外设和监控软件构成。其系统结构图如图1所示。

3.1.1 主控层

主控层由2个工作站组成, 1号工作站设在高湖水电站中控室内, 2号工作站设在赵山渡水力发电厂中控室内。2台工控机作为操作员站兼系统管理工作站, 负责管理全电站自动化运行、监控、数据管理, 图表、曲线的生成等。2个工作站热备冗余, 故障时自动切换。

由于远动信息由电站计算机监控系统通过赵山渡电厂通讯工作站转发, 故高湖水电站监控系统不再单独设立通讯工作站。

工作站由工控机构成。其操作系统采用成熟的Microsoft Windows2000 Professional操作系统, 数据库服务器采用Microsoft SQL Server7.0中文版软件。应用软件采用GE Fanuc公司的Cimplicity组态软件进行系统设计。

两个工作站及发变组LCU单元之间采用10/100M的工业以太网连接, 传输的介质为抗干扰性较好的四芯单模光缆与屏蔽5类双绞线。

3.1.2 发变组LCU单元

由于高湖水电站相当于赵山渡电厂的一台机组, 泄洪闸门、开关站、线路控制功能由赵山渡电厂监控系统控制, 故高湖水电站计算机监控系统仅设置一个发变组现地控制单元LCU。LCU布置在高湖水电站中控室。

LCU由PLC和微机自动准同期装置等组成。PLC直接完成生产过程的实时数据采集及预处理、机组的顺序控制、状态监视、功率调节以及与上位机通信联络等功能, 同时也负责全电站的公用设备、进水口事故闸门的控制与监视, 当与主控站的通讯中断后, 能安全独立工作。

考虑到检修和运行方便, 在中控室的手动备用控制屏上设置少量的、必要的控制开关, 如开停机、紧急停机、发电机出口开关手动准同期等。

现地控制单元与智能测量仪表、微机保护、温度巡检仪、调速器、励磁等设备之间采用串行通信, 通信协议为开放的标准协议-MODBUS RTU协议。

3.2 系统的主要功能

1) 数据采集:主要完成对电站实时数据的采集工作。包括电气量、开关量、非电量以及脉冲量等;

2) 数据处理:包括对模拟量、状态量、脉冲量、事件顺序数据处理、主要参数趋势分析处理、事故追忆以及相关量记录处理;

3) 运行监视功能:包括状态变化监视、越限检查、过程监视、趋势分析;

4) 控制调节功能:包括自动机组开机、停机控制、自动功率调节、同期并网等操作;

5) 事件顺序记录功能:完成事件顺序排队、显示、打印及存档记录;

6) 运行记录功能:主要对运行日志、月报表进行记录和管理;

7) 人机联系:借助于显示器、鼠标、键盘等人机接口设备, 运行人员可以调用各种显示画面, 查询设备状态, 可发出机组开停、负荷增减、断路器分合、辅机启停等命令, 设定和修改各项给定值和限值;

8) 报警处理:包括语音报警、计算机监视画面报警和音响报警;

9) 系统远程维护功能:系统中安装有远程维护软件, 通过电话线就能实现异地维护。

3.3 系统软件的实现

1) 工作站操作系统软件Windows 2000 Professional中文版操作系统提供了一个快速高效的多用户、多任务操作系统环境, 是目前使用广泛的工控操作系统;

2) 数据库软件。由于Cimplicity组态软件只集成有实时数据库, 还需配置历史数据库, 用于存放报表信息 (日报表、月报表、年报表、操作票报表、报警、事件) 、保护装置中的事件信息、历史趋势数据等信息。历史数据库管理软件选用了SQL Server 7.0中文版软件。

SQL Sevrer.7.0在易用性、可伸缩性和开放性, 以及数据仓库等诸多方面有了很大的增强, 集成了数据转换服务, 这使得SQL Sevrer.7.0水电站计算机监控系统中得到了广泛应用。

Cimplicity组态软件采用ODBC方式访问SQL Server 7.0数据库;

3) Cimplicity组态软件。Cimplicity系统在计算机的内存中驻留并维护了一个实时数据库, 系统将各种数据以数据点的形式保存在这个数据库中, 实现了对整个系统的电气量、开关量、非电量以及脉冲量的采集和处理, 并显示在主工作站的界面上, 便于运行人员及时掌握系统的运行情况。

在整个软件的设计中均采用了画面的动态拓扑功能, 例如对断路器和隔离开关状态 (合、分) 的显示, 利用Cimplicity组态软件的动画功能使其颜色随着不同的状态而显示出不同的颜色 (合闸为红色、分闸为绿色) 。按照电力系统对监控系统的要求, 不同的电压等级用不同的颜色来区分:6.3kV用蓝色、35kV用黄色。

Cimplicity组态软件具备语音报警和功能, 当机组出现故障或事故时, 可以第一时间通过声光报警通知运行人员。

在控制方面, 主辅设备的图标都可以通过双击进入控制界面, 并在弹出的界面上进行控制 (例如:分闸、合闸等) 。

4 结论

本文所设计的监控系统经济实用、自动化程度高, 满足了小型水电站计算机监控的需要, 减轻了运行人员的劳动强度, 增加了整个系统的可靠性和稳定性。本系统现已在浙江省瑞安高湖水电站投入了运行, 目前系统运行正常。

参考文献

[1]水利部.农村水电技术现代化指导意见[J].中国水利, 2003, 6:23-25.

水电站计算机监控系统的概述 篇8

1.1 国外的发展状况

水电站计算机监控技术在欧美等一些工业发达国家得到较快且先进的发展, 人们普遍将计算机监控技术、水电站自动控制水平及自动控制功能、性能等技术运用到在水电站监控系统上, 使得减少了水电站的运行成本。水电站计算机监控系统的特点有集成度高、占地面积小、外部电缆数量少, 水电站造价底。

国外水电站自动控制系统主要有两种模式:一种是通用开放型模式, 基于可编程控制器 (PLC) 功能分布的“集成型”;另一种是功能集中专用模式的“专用型”。在发达国家现已广泛采用技术成熟的“集成型”小水电站自动控制系统, 但由于价格较高, 仍较难在发展中国家推广。近几年来, 为开拓发展中国家市场, 很多国外公司开始致力研究开发适用于发展中国家小型水电站技术水平的“专用型”自动控制系统。在技术方面来看, “专用型”的开发是专门针对经济水平较低的地区, 虽处于初始阶段, 技术尚不够成熟, 但市场潜力较大, 发展势头好。

1.2 国内的发展状况

目前, 国内水电站自动控制系统在水电站中的应用处在推广阶段, 以常规设备为主, 水电站计算机监控系统被较多的采用在新建的大型水电站中, 常规自动控制设备则居多采用在中小型或许多老水电站中, 对于一些技术稍领先的中小型水电站, 或在常规自动控制系统的基础上加上计算机监测系统, 或加上计算机功能控制单元, 或将计算机功能控制单元改换成常规自动控制系统。由此可见, 计算机监控技术在水电站自动控制系统中的运用是发展的必然趋势。

在我国小型水电站自动控制系统基本采用大中型水电站的“集成型”模式;水电站二次设备的组成部分有:以可编程控制器 (PLC) 为核心的现地控制单元、调速器、励磁装置、同期装置、保护等设备都是按功能划分的微机型产品, 加上油、气、水、厂用电等辅助设备的自动控制, 因缺乏标准化规条, 要实现多种设备的接口、通讯, 与大型水电站相比, 在系统复杂程度上相当, 增加了水电站运行和维护的复杂性和用户的投资。为克服“集成型”模式存在的结构复杂、运行维护不便利、投资大等问题, “专用型”自动控制系统的研究与开发现已开始在国内进行了。

2 水电站计算机监控系统的类型、结构与应用

2.1 水电站计算机监控系统的类型

水电站计算机监控系统一般按照计算机的作用、系统结构、配置、控制的层次、功能与操作方式进行分类。大、中、小型水电站计算机监控系统的类型包括:以计算机为主、常规设备为辅的监控系统, 简称CBSC方式;以计算机为辅、常规设备为主的监控系统, 简称CASC方式;以简单的计算机监控与常规设备双重设置方式, 简称CCSC方式;取消常规设备的全计算机控制方式。其中CCSC方式的两种控制系统可独立运行, 结构较复杂, 价格较高, 优点是两套系统互为备用, 可以切换, 可靠性高。而取消常规设备的全计算机控制方式实际上是CBSC的延伸, 要求进一步提高计算机系统的冗余度和可靠性, 投资较大, 应用前景佳。

2.2 水电站计算机监控系统的结构模式

2.2.1 集中式监控系统

集中式监控系统是对整个水电站的运行进行集中监视与控制。所有的操作及控制命令都由计算机发出, 并进行水电站的信息处理, 由此可见, 计算机一旦发生故障, 则整个系统陷入瘫痪。目前, 该模式已不在大、中型水电站中采用。但对于在机组容量小、机组数量少、送变电设备较少、主接线简单的小型水电站, 该结构模式应作为参考模式, 可节省投资。

2.2.2 分层分布式监控系统

分布式监控系统的主要特征是控制对象分散, 以控制对象为单元设置多套相应装置, 形成控制单元, 完成控制对象的数据采集和处理等。该监控方式与电厂分层控制结合应用, 形成水电厂分层、分布式控制系统。其特点:用户的可移植性;应用软件的可移植性;不同系统之间的相互操作性。最大优势是系统扩展、升级更新方便, 具有开放性, 可保护用户的利益。这种模式已广泛应用于在国内外水电厂。

2.2.3 功能分散式监控系统

功能分散式监控系统的主要特征是功能分散, 能让控制系统实现功能、负载、危险、地域分散等功能。能按不同的系统功能设立多套相应的设备, 这些设备能独立完成各自的功能。

2.3 水电站计算机监控系统的应用原则

2.3.1 小型水电站计算机监控系统的应用原则

小型水电站计算机监控系统的应用原则是:以安全、可靠性为主、经济、实用性相结合, 力争提高系统的响应速度、可扩展性、可适应性, 实现水电站的优化运行, 减少操作人员, 降低运行费用, 使水电站实现远程控制操作, 实现无人或少人值班。

2.3.2 大、中型水电站计算机监控系统的应用原则

就大、中型水电站而言, 计算机监控系统的层次结构通常分:梯级调度中心层、站级监控层和现地控制层。其监控系统设计的基本技术原则:现场监控设备应具备可用性、可扩展性、可维护性等特点, 数据精度及事件响应指标需满足电力系统的规定, 达到电站实际安全生产的要求;应采用双网冗余技术, 以提高系统的可靠性;分散设备故障风险, 以确保设备的安全运行;降低误操作风险;系统供电可靠。

3 水电站计算机监控系统的目的意义

水电站计算机监控的目的就是通过采集并处理水电站各种设备的信息, 实现自动监视、控制、调节、保护, 使水轮发电机组所发出的电能的质量得到保证, 从而保证水电站水轮发电机组稳定、安全、可靠运行, 保证水电站所在区域及地区电网稳定、安全运行, 加快水电站机组调节速度及整个电站故障处理速度, 使水电站优化运行得以实现。

水电站计算机监控系统的意义主要体现在以下几个方面:

1) 提高水电站设备、电网运行的可靠、稳定性

计算机监控系统能快速、精准地反映水电站各设备运行的状态和参数, 通过设备运行的状态和参数来判断是否正常运行, 当设备处于非正常运行情况下时, 控制系统将自动发出告警信号以引起操作人员的注意或处理;当水电站设备的运行出现故障时, 自动控制系统能及时停机, 从而避免了故障的进一步扩大, 以造成水电站设备的损坏, 同时保证了水电站设备运行的可靠性和电网运行的稳定性。当设备处于正常可靠运行的情况下时, 计算机监控系统能自动控制发电机的电压幅值和频率大小, 根据电力系统调度的基本要求, 实现发、供、用电的平衡调节, 进而使水电站发出的电能的质量和电网运行的稳定性得到保障。

2) 加快水电站控制、调节过程

计算监控系统被运用于水电站, 可加快水电站、机组的调节过程。水电站采用计算机监控系统的逻辑顺序控制和调节规律、计算机硬件和软件构成, 计算机监控系统可根据预设的逻辑控制顺序和调节规律, 快速完成各个环节的检查复核, 大大加快了控制调节的过程, 实现水电站、机组的控制调节。

3) 实现水电站优化运行, 力求最大的发电效益

由于计算机监控系统技术在水电站的运用, 使得水电站运行的自动化得以实现, 大大减少了人工对设备操作的工作量, 减轻了操作人员的负荷, 使水电站实现无人或少人值班, 进而降低了水电站的运行及发电成本。另一方面, 促使水电站的优化运行功能较易实现, 让水电站能根据优化运行方案给机组分配有用功和无用功, 以保证机组高效的运行。根据国内外资料表明, 通过水电站的优化运行, 可最大限度地利用水能, 从某种意义上也就给水电站带来了直接的经济效益。

4) 简化设计工作, 采用选型的方式进行设计

在常规控制中, 电气设计复杂度高, 需向厂家提供原理图、布置图、各种继电器的选型后才能成功订货, 在采用了自动控制设备集成后, 设计者只需提供一次主接线、保护配置及自动化要求即可, 使设计、安装和调试工作得以简化。

4 结论

根据计算机监控技术的最新发展信息, 现已推出了满足水电站各种控制要求的监控系统, 利用软硬件相结合的技术是最新发展的水电站计算机监控系统的主要技术, 提高了水电站的监控系统的可靠性与经济效益。

参考文献

[1]张修茂, 滕梅.刍议水电厂计算机监控系统发展趋势[J].黑龙江水利科技, 2005.

[2]谢云敏.水电站计算机监控技术[M].北京:中国水利水电出版社, 2006.

[3]王定一.水电厂计算机监视与控制.中国电力出版社, 2000.

[4]徐洁.水电厂监控系统.电力系统自动化, 2000.

水电站混凝土浇筑技术与质量监控 篇9

(1) 模板工程。首先, 对于安装车间、尾水渠等体形较规的施工场地最好选用多卡模板, 对于尾水挡水胸墙最适合采用D22型大坝模板。其中多卡模板的类型是全悬臂模板, 在使用的过程中必须配备三角装备以保证作业过程的安全。其次, 对于一些美观程度要求比较高的施工场地, 如尾水闸墩、尾水渠左右墙等。应该在多卡模板的基础上, 把其中使用的面板改为钢筋框架的模板, 使用美森板效果最好。因为美森板表面多为覆膜胶合板, 不仅可以保证混凝土表面的光滑而且可以起到避免混凝土表面出现气泡的现象。

(2) 钢筋工程。钢筋工程在使用之前, 应该考虑场地的整体空间, 在桥墩的连接处应该采用直螺旋套筒工艺进行连接, 一方面可以提高工效另一方面可以节省钢筋的焊接时间。直螺旋套筒连接工艺的工艺流程为:钢筋原料-切头-套丝加保护膜-机械加工弯曲-工地连接安装, 其中有几项流程是在钢筋加工厂完成的。钢筋工程在水电站的施工现场仅仅完成了工地连接这项工序。

(3) 混凝土浇筑。首先, 混凝土浇筑的过程对时间要求比较严格, 因而在浇筑过程中应该配备充足的入仓手段, 从而加快入仓的速度、缩短混凝土的浇筑时间, 这样可以留出一定的时间富裕用于满足模板的提升和更换。其次, 混凝土浇筑过程中应该采用全面的监控系统。混凝土的浇筑过程每个细节都是非常重要的, 因而应该采用一定的手段对混凝土的整个浇筑过程进行监控, 便于对混凝土浇筑中的信息进行真实、全面的反应。

(4) 温控。首先, 混凝土的夏季温控措施。夏季是混凝土工程适合开展的季节, 但是为了保证混凝土的质量应该采取一定的温度控制措施, 例如在浇筑过程中应该采取措施对混凝土进行降温、对水热化进行升温、减少层间温差等常规的温控措施。此外, 还应该对混凝土表面进行喷雾, 雾罩下面混凝土的温度会比外界的温度要低3度左右, 有利于混凝土的凝固。此外, 在夏季要注意做好混凝土的养护工作, 每天在规定的时间内对混凝土进行养护, 保证混凝土的质量。其次, 混凝土冬季施工的温控措施。众所周知, 混凝土的凝固需要一定的温度, 因而混凝土在冬季施工应该采用一定的蓄热措施, 尽量避开在零下10度的环境下进行施工。有时候为了赶工期或其他原因必须在冬季施工的要采用保温模板并对混凝土进行及时的覆盖, 对施工中存在的孔洞要及时进行封堵。

2 质量监控措施分析

(1) 原材料:混凝土的原材料主要包括水泥、煤灰、砂石、外加剂等, 其中的每一种原料都会对混凝土的质量构成影响。原材料的质量监控应该做好以下几方面的工作:严格执行有关的质量标准对进入施工现场的原材料进行严格把关, 检验水泥的保质期、生产厂家等信息, 检查砂石的粗细程度, 检查外加剂的性能、合格性等;严格按照一定的比例对这些原材料进行配比, 坚决杜绝偷工减料的现象发生;严格控制进入搅拌机的原材料, 设定专门的工作人员看守搅拌机, 防止不合格的产品进入搅拌机影响混凝土的质量。

(2) 拌合过程:拌合过程也是影响混凝土质量的重要环节, 因而拌合过程应该注意以下几项工作:拌合过程必须严格执行相关的拌合制度, 每种原材料的先后顺序要严格控制, 同时要设置一定检查制度, 定期对拌合的质量进行检查;确保拌合出来的混凝土具有良好的和易性, 因而应该对拌合过程中的现场的坍落度、含气量等指标进行严格控制;采取一定的应急处理措施, 以便于解决拌合过程中产生的问题, 在拌合过程中如果发现水分或其他原材料的配比超标问题要及时采取一定的措施进行补救防止其影响混凝土的质量。

(3) 温度控制:高温季节避免在上午十点到下午四点之间进行混凝土工程的浇筑, 因为这个时间段的温度高极易引起混凝土在浇筑过程中发生凝固。同时对施工组合进行优化, 合理把握间歇期。加强对混凝土浇筑后的养护工作, 降低混凝土的水化热升温影响其凝固性。加强振捣保证混凝土的密实性。做好温控措施是防止混凝土在凝固过程中产生裂缝的重要措施, 在生产中为了保证混凝土的入仓时间要合理配置运输车辆、尽量缩短运送时间, 保证混凝土及时入仓。

(4) 间隔层优化控制:因为混凝土的浇筑采用的分层浇筑的方式, 不同的层面会出现不同的温度差别根据厚度的不同温差可以达到5摄氏度左右, 混凝土在出现最高温时进行新混凝土的浇筑, 这样不仅有利于混凝土的散热, 同时可以减少层面之间的预应力差别, 避免出现新老层面之间粘合不实的现象发生。

(5) 外观质量监控:混凝土的外观直接影响水电站的美观程度, 因而在混凝土的施工中应该保证混凝土表面平整、光滑。混凝土的外观与使用的模板有很大关系, 因而在使用模板时候应该挑选平整、表面没有太大起伏的模板、模板的垂直度应该控制在90度, 避免使用弯曲的模板。在重复使用前应进行刚度校准, 对变形过大的模板停止使用。为了避免混凝土表面的出现错台、挂帘现象, 模板与模板之间而且模板下部与老混凝土之间必须加固紧密, 这样可以保证模板结合处不留缝隙。为了避免浇筑时出现漏浆、跑模或模板变形过大, 采用常规小模板的仓号, 同时保证模板与模板之间拼接紧密, 模板加固支撑有足够刚度。

(6) 混凝土浇筑后的效果检验:混凝土浇筑结束后, 监理工程师应该对混凝土工程的施工质量进行检查, 确保工程的施工后没有缝隙出现, 如果有发现缝隙或其他质量问题要找出发生问题的原因, 采取补救措施, 如果无法采取补救措施的应该报上级领导进行处理。

3 结语

水电站监控论文 篇10

《水电站微机监控》是水电站动力设备与管理专业的一门重要的专业必修课, 它涉及水电站各运行参数的数据采集与处理、通信技术、现地控制单元和厂级智能控制技术等, 授课内容具有信息量大、知识点零散、实用性强的特点。

一直以来, 不管是教师授课, 还是学生学习, 对该课程中的很多难点、技能点都十分头痛。如何提高该课程的教学质量, 如何培养学生的学习兴趣, 是本文讨论的重点。

二、精化教学内容

基于本课程内容多, 范围广, 从水电站微机监控系统的结构特点, 到分层分布式系统的发展方向;从数据信息的采集处理、信息发送, 到现场总线型的网络结构;从基层的传感器, 到现场的控制单元, 再到厂级集中控制;从一般控制信息, 到水电站自动化控制装置, 如果不能深入分析本专业学生就业岗位工作需要;不精心挑选教学内容, 不由浅入深、由易到难的引导学生, 将很难达到良好的教学效果。

本专业学生就业主要面向三种性质的工作岗位:水电站运行值班员、水电站维护检修员、水电站安装建设员。课程内容就根据上述三种工作岗位所需的知识点、技能点选择;同时融入水电行业的安全规程、工作要求、规范等内容;突出计算机监控系统各设备的工作原理、运行、维护、检修等方面的知识和技能。

三、采用多种教学方法

1、实践式教学

依照专业培养方案, 在水动学生学习专业课之前, 会安排一周时间的电厂实习。充分利用好这次实习的机会, 有目的进行现场教学, 将课程的理论知识与实习的实践经历相联系, 让学生带着问题去参观、思考, 提高学生学习的积极性和主观能动性。首先, 应该是有备而来, 避免现场参观的盲目性。教师应当对实习内容有所了解, 并在参观前结合教材所讲内容向学生布置一些基本的任务。比如:中控室中的计算机监控系统可以监测到那些参数;水电站开停机的过程;现场屏柜的构成和作用等等。第二, 应引导学生了解所参观电站在生产、管理等方面的情况, 这样既能帮助学生体会到水电站实际的工作, 有能加深学生对所学知识的理解程度, 有利于提高学生的学习兴趣。

2、开放式教学

教材是教学的必备条件, 但绝对不是教学的唯一条件。原则上来说, 教材应该满足教学大纲的要求。但就水电行业的实际来看, 局限于知识产权等要求, 教材的编写与发展水平远远落后于水电产业科技前沿。本课程的规划教材、优秀教材很少, 而且出版期距离当前, 往往有七八年的间隔。教师在教授电调时, 实际生产中微机调速已经非常普遍了。面对这种情况, 我们在授课过程中, 有意识的增加了新的知识点, 更贴近于实际, 更加实用, 扩充了学生的兴趣。比如, 在讲授微机监控的种类、结构特点的时候, 就引入应用颇为广泛的SDJK系列水电站计算机监控系统, 让学生自己来分析, 它属于那种类型的监控系统, 它的优点重要有哪些;以便于学生了解学科的前沿。

3、案例式教学

在课堂教学中, 有意识的选取有代表性的工程实例, 培养学生的实际分析能力, 加深学生对知识的理解。比如, 现地单元的功能、结构等内容的时候, 就可以引入某个电站中实际使用的现地单元组成图进行讲解, 又比如在讲授水电站信息源等相关内容的时候, 就可以某个电站的实际设计书来讲述。通过引入实例, 既能帮助学生理解所学知识, 又能培养学生的知识应用能力, 还可以提高学生的学习兴趣, 达到良好的教学效果。

4、互动式教学

教学过程并不是单纯的一个教师传授知识的过程, 教师讲授知识并不等于学生掌握了知识。学生只有通过自己的思维活动才能真正掌握知识, 这不仅要求学生要善于思考, 更要求教师给学生提供一个良好的思维环境。因此, 教师在课堂上并不仅仅是传授知识这么简单, 更重要的是如何精心组织教学过程, 激发和启迪学生的思维, 让学生由被动思维, 变成主动思维。互动式教学的关键在于如何调动学生的思维, 激励学生的参与性。教师在授课过程中, 依据授课内容, 可以将提问、探讨、畅谈等互相结合。比如, 在讲授新内容的时候, 可以采用提问的方法, 询问学生学过的相关内容, 而在一些较复杂的知识点处, 则可以采用探讨的发放, 让学生自己思考, 培养学生思维分析能力。

5、培训式教学

为达到初级工程实用性的培养目标, 可在仿真的任务环境中训练学生的综合技能, 以培养学生运用知识解决现场实际问题的能力。例如, 在讲授完水电站开机过程之后, 可以利用学校现有的水电站运行仿真系统作为教学平台, 根据水电站运行值班员的标准化作业流程、岗位能力要求设置任务, 通过布置合闸并网操作任务的方式, 引导学生运用所学的知识完成开机操作任务, 使学生在全仿真的情景中建立发电厂和生产的整体概念, 培养学生的实际操作技能, 使学生在做中学, 学中做。

四、结合多种教学手段

1、多媒体教学

在本课程教学中, 由于水电站计算机监控系统的结构复杂性, 学生缺乏对微机监控的感性认识, 很难将理论和实际联系起来, 学生普遍感到难于理解和掌握各种运行参数的监控与传递, 影响了学生的学习兴趣与学习的主动性;同时也给教师的授课带来一定的困难, 常常感到言之无物, 无法将理论与实际相结合, 严重影响了教学效果。

为此, 可使用多媒体课件教学, 将各种微机监控设备的实物照片引入课堂教学, 这不仅有利于提高学生的学习兴趣, 而且能够增强学生的感性认识, 有助于学生对课堂内容的理解与掌握。

2、录像教学

由于客观因素的限制, 本课程教学中, 无法在课堂上使用实物教学, 因而学生难以想像和理解现地单元内部的动作情况和工作方式, 因而可以借助动画和录像进行设备原理和工作方式等的讲解, 使学生对相关设备形成直观的印象, 变抽象为具体, 化枯燥乏味为生动形象。比如, 在讲述调速器系统工作原理时, 可将调速器的过程制作成动画进行演示, 有助于学生对调速设备的理解与掌握。

3、板书教学

多媒体课件虽然已容纳了本课程所需讲授的知识内容, 但笔者认为板书仍是课堂教学的重要环节。课堂教学是一个创造性劳动的过程, 教师往往会对某些知识产生新的理解和体会, 或在教学过程中需要临时运用事例或引用其它资料时, 应通过板书现场发挥;同时, 教学过程是一个教师与学生双向交流的过程, 若发现学生对所学内容有疑问时, 教师应通过板书对具体内容进行重新讲授。从某种意义上讲, 板书有利于集中学生的注意力, 能给学生一个思考缓冲的时间, 可以弥补采用多媒体课件教学易产生满堂灌效果的不足。

五、结束语

实践证明, 通过精心选择教学内容、改革教学方法, 将多种教学手段有机结合起来, 并引入现场教学, 学生听课的注意力很集中, 而且学习的主动性和积极性也有很大改善, 很多学生在课上能够主动提问, 课堂教学气氛活跃, 取得了良好的教学效果。随着教学实践的深入, 今后计划在教学中做以下几个方面的工作:

1、将专业英语的教学渗透到本课

程的教学过程中, 提高学生专业英语的应用能力。从目前来看, 实际中很多水电站使用国外厂家生产的电气设备, 只有掌握专业英语知识才能读懂设备的说明书, 因此, 应使学生把专业知识学习与专业英语学习结合起来, 培养学生阅读英语工程说明书的能力。

2、加入水电站计算机监控系统项目的相关内容。

介绍水电站计算机监控系统的项目定义、项目可行性分析、招标与投标、合同的签订、项目的生命周期、项目的包装、运输和保险、人员培训、售后服务、质量保证、技术服务、图纸与资料、试验以及协调与联络等内容, 进一步扩宽学生的知识面。

参考文献

[1]王定一等:《水电站计算机监视与控制》, 北京:中国电力出版社, 2001;

水电行业的计算机监控系统浅析 篇11

【关键词】水电；计算机监控系统

一、我国水电资源现状

我国水电资源十分丰富，据统计，世界上还有70%以上的水能源可以开发，由此看来，水电资源具有非常大的开发潜力。而在我国，自改革开放以来，我国投入大量资金，开发水电资源，建坝，建水电站，改善航运，带动农业的同时，也发展了中国的电力，水电资源得到进一步利用，缓解用电紧张的问题。但是一直以来水利的发展受到技术的限制，对水利的管理经过长时间的探索，直到计算机应用于水利建设，我国的水利建设与管理才逐步走上正轨，渐渐提高了自动化程度，提高了人们对水利设施的控制能力，增强了安全性。

二、计算机监控系统概述

（一）内容

计算机监控系统包括很多方面：水轮发电机组监控系统、水电站闸门自动控制系统、开关站控制系统等。各个系统相互联系，实现对数据的采集、分析和对生产过程的监视与控制，增强可靠性、安全性。计算机监控系统可以实现对生产过程的监控，对生产过程中数据的采集与分析，达到安全可靠，机器的协调运转，系统的相互统一。

（二）发展历程

计算机监控系统的发展在不同的国家表现不同。一般发达国家，城市化速度较快，科技发展飞速，计算机的发展也有较长的历史，因此计算机在水利建设方面的应用也比较早，上世纪80年代，国外的某些水电站已采用计算机技术，并且以成熟的技术占有优势。而我国的计算机技术发展较慢，计算机技术逐步引入水利建设领域，早在上世纪80年代，我国的葛洲坝等就采用多微积分层监控系统，之后丹江口，漫湾等地方采用设备单元分布的星型分布监控系统，直到21世纪初，三峡，龙峡，彭水等又应用了基于对象技术的分布式监控系统。我国水电行业的计算机监控系统的发展不断深入，技术不断成熟，具有非常大的发展前景。

（三）结构模式

1、某些水电站集中监控，利用主控计算机，实现各个环节相互联系，相互协调，主控计算机控制发出命令，控制整个水电站的运行过程，从而实现监控的作用。

2、某些水电站通过多台计算机协调控制，每台计算机相互独立，单独完成任务。

3、还有某些水电站利用分层式监制系统进行控制，该结构模式独立性强，投资少，便捷，因而被广泛应用。

（四）注意事项

1、工作人员要具备较高的专业素养，必须先学习，再操作。工作人员要熟练的掌握计算机系统的运行过程，了解并学会应对系统的各种突发状况，这就要求工作人员要掌握专业的计算机基础知识，并拥有灵活的应变能力，对于水电站来说，一旦发生事故，容易造成大面积的财产损失和人员伤亡，因此，工作人员须谨慎，并具有较高专业知识，且经验丰富。

2、对于计算机监控系统要经常维护，定期检查，一旦发现问题要及时修理系统漏洞，避免造成不必要的损失，一般在系统的维护中，都采用防静电措施，以预防系统的损坏与瘫痪。

（五）系统的设计原则

1、水电计算机控制系统首先要有完善的功能，具有强大处理突发事件的能力，实时进行监测与控制。

2水电计算机监控系统要有安全性和可靠性，整个系统相互联系，又相互独立，在某部分出现问题时，保证其他部分还能正常工作，正常运行。并且监控系统要较强的抗干扰能力，系统功能要稳定，可靠，安全。

3、水电计算机监控系统更要在技术上得到保障，利用先进技术，达到国家标准，及时更新软件及设备，该系统要有自动诊断障碍的功能，硬件与软件在受损后要及时修复，让水电行业稳定发展。

（六）计算机监控系统的工作过程

（1）收集数据

计算机监控系统通过监控记录收集系统实时工作情况，记录事件发生时间，和各种数据、信息，比如，温度、电压、电流、电气量等。

（2）处理数据

水电监控系统要及时的对收集来的信息进行处理。分析数据，发现并能及时应对事故，对事故做出应变，找出原因，提高系统安全性。另外该系统还要处理误差，及时调整。处理和分析数据还可以帮助工作人员进行生产管理决策。

（3）检测控制

计算机监控系统要时刻对水电行业的运作进行监控，让整个行业的工作掌握在工作人员的手中，及时了解运行现状、位置等。使各种机器运行操作过程显示在计算机屏幕上，随时监控，随时修复受损部分。另外，还要对电缆、机组等设备进行监视，对这些设备运行时间、温度等的监是，可也让工作人员知道并算出设备的允许运行时间和必要休息时间。

（4）系统的调节

当系统出现问题是，就要及时的进行调节，这就要求水电计算机监控系统具有较强的自动调节能力。系统要进行工况转换控制，调节水电站功率，控制电压，显示警报等。

（5）整理信息，进行记录

系统数据信息的记录极为重要，这些数据信息可以为解决系统问题提供依据，也可以为以后故障提供借鉴经验。主要记录的有：事件时间，操作过程，运行记录，事故警报，电压电流等信息。由此方便日后的数据处理分析与借鉴。

（6）显示分析结果

由收集数据，到分析数据，处理数据，得出结果是一个漫长的过程，最后显示在屏幕上，得到各种图表，曲线，再又工作人员整理，得出具体的处理方法。

结束语

水电计算机监控系统是水电站管理与运行的重要组成部分，其发展变化影响了水电站的生产与运作，涉及千万人的用电问题，我国计算机监控系统的不断发展，为我国水电站生产运作做出了巨大贡献，自上世纪80年代以来，许多大、中型的水电站开始采用计算机监控系统，使水电站的工作不断完善，工作效率不断提高，由此开始，我国的水电资源得到充分利用。目前，我国40多座水电站利用了计算机监控系统，而我国的水电资源十分丰富，水电资源具有很大的开发潜力，因此计算机监控系统将在水电行业发挥其应有的效用。我们对水电站计算机监控系统进行研究，共同努力，改善监控技术，创新系统功能，为我国水电站的发展做出应有的贡献。

参考文献

[1]李岚.水电厂计算机监控系统的研究与设计[J].太原理工大学，2011.

计算机监控系统在水电站的应用 篇12

沙溪口水电站为低水头径流式水电站,装有4台单机容量为75MW的轴流转桨式水轮发电机组,担负福建电网基荷、调频、调峰和事故备用等任务。由于原有监控系统功能不完善,且运行年限长,相关设备的性能存在老化现象,加之备品备件采购困难,因此决定对沙溪口水电站监控系统进行改造,新的监控系统采用南瑞SJ-500全开放式系统结构。

1 沙溪口水电站计算机监控系统监控对象

沙溪口水电站计算机监控系统监控对象包括安装在厂房,上游水库,地面的110、220kV开关站,主控楼,继保室等区域的所有设备,主要有:4台水轮机/发电机及辅助设备;2台220kV主变压器及附属设备、辅助设备;进水阀设备及附属设备;尾水发电设备及附属设备;110、220kV开关站电压设备;10kV电压设备;厂用电10、6.3、0.4kV配电系统及站内紧急自备电源配电系统;柴油发电机紧急自备电源等机电设备;公用设备。

2 沙溪口水电站计算机监控系统设计原则

根据电站的运行特点和计算机控制技术的发展状况,监控系统方案设计时应考虑以下原则:

(1)在满足可靠性和实用性的前提下,尽量按照国际先进水平进行设计,采用“无人值班(少人值守)”的运行值班方式。监控系统采用全计算机监控模式,设置统一的全厂计算机监控系统,不再设置独立的常规集中监控设备。另设置简单的紧急停机、安全闭锁和事故动作的硬线回路,满足对电站重要设备进行紧急处理的可靠性要求。

(2)系统上位机采用双机冗余热备结构,监控网络采用双光纤冗余环网配置,LCU采用双网双CPU热备冗余配置,系统本身的局部故障不影响现场设备的正常运行,系统的MTBF和MTTR及各项可用性指标均满足相关要求。

(3)实现电站计算机监控系统与省调和网调监控系统、电站MIS系统(信息管理系统)、电站设备状态监测与分析系统、全厂火灾自动报警系统、全厂通风空调系统、厂用电系统、电能计量系统等的通信。计算机监控系统的通信满足相关安全防护规定。

(4)软件采用模块化、结构化设计,保证系统的可扩性。

(5)系统高度可靠,实时性好,抗干扰能力强,适应现场环境。选用开放式、全分布的系统结构,系统配置和设备选型具有先进性和兼容性,能充分节省投资。

(6)人机接口功能强大、界面友好,人机联系操作方法简便、灵活、可靠,符合电站运行操作习惯。

3 系统构成与配置

改造后沙溪口水电站的监控系统结构如图1所示。

(1)监控系统有6套LCU(#1～#4机、公用系统、一次系统各1套),每套LCU由1台配置有相应I/O模块的Schneider公司的Quantum系列可编程控制器和1台触摸屏组成,可脱离主控计算机独立运行。

(2)主控室由2台SUN Ultra 45 Workatation操作员工作站(上位机控制主机)、2台HP XW4300通信机、1台HP ML380G4数据库服务器、2台MOXA交换机、1套SysKeeper2000网络隔离装置、SUN Ultra 20Workatation工程师工作站组成。2台主机用于监控操作;工程师工作站作为日常维护时的操作平台,同时也作为上位机的冗余扩展。

(3)通信机房配置1台单独的SUN Ultra 45 Workatation历史数据库主机,历史数据库系统采集从监控系统获取的实时数据、事件以及人工输入的数据、事件,经过分类和处理,形成集中式历史数据库。它作为水电厂的生产数据中心,可存贮实时和历史数据;隔离电厂计算机局域网与监控系统;以图表方式显示数据,并以浏览器方式向全厂发布。

(4)网络采用双TCP/IP 100M以太网星形连结方式,A网和B网间通过2台MOXA交换机互相通信,网络通信介质为光纤。

(5)GPS卫星时钟系统为主机及各LCU提供标准时钟,便于事故时事件顺序分析。

(6)监控系统基本软件包含操作系统软件、数据库软件、编程软件、自诊断软件、实时执行软件等;应用软件使用南瑞NARI SJ-3000计算机监控系统软件V1.0。2台主机安装SUN Solaris 10操作系统,使用南瑞NC2000应用系统;工程师工作站安装WIN2000操作系统,装有NC2000应用系统、UNITY PLC程序逻辑软件、触摸屏用程序软件、语音报警系统等。2台通信机安装“小红帽”操作系统。

4 监控系统功能

监控系统具有远方自动、现地自动及手动三种控制方式,以适应不同工况要求。远方控制功能由上位机下达命令,可编程控制器接受命令,各功能模块执行命令来实现,运行人员可在中控室完成各设备的操作。现地自动控制功能由触摸屏、可编程控制器共同实现,I/O模块负责接受、输出操作命令及采集开关信号,模拟量采集板负责模拟量的采集及处理,运行人员可登录触摸屏操作平台进行设备的操作。现地手动控制则完全由人为操作。该电站计算机监控系统能实时、准确、有效地完成对电站被控对象的安全监控,同时能够通过通信通道实现“四遥”功能。系统的功能如下:

(1)数据采集、处理功能。监控系统能完成主要设备的工况参数检测、定时打印、越限报警、显示、记录,能监视重要参数的变化趋势。

(2)控制功能。除设备本身具备自动控制功能外,还可根据需要在上位机控制操作设备。

(3)事故追忆功能。事故发生后,能打印并查询有关参数的历史值和事故期间的采样值。

(4)自诊断功能。监控系统能及时发现自身故障,并指出故障部位。

(5)自恢复功能。监控系统出现死锁或失控时,能自动恢复到原来正常运行状态。

(6)上位机与LCU间的有效通信。

(7)异常情况下数据处理。机组运行时,LCU或上位机失电再送电,PLC各设备保持原有状态,有功无功不波动。

(8)自动发电控制(AGC)。

(9)自动电压控制(AGC)。

(10)统计记录和生产管理。

(11)历史数据库。

5 现地可编程控制器的程序设计

现地可编程控制器施耐德Quantum CPU651-50可通过模块的组合及站点的扩展,具有多点输入、输出及模拟量采集功能;采用MB或MB+方式与外部进行网络通信形成MODBUSPLUS网络,并通过以太网接口实现以太网连接;应用软件为Unity,程序采用5种标准的IEC61131-3编程语言,即功能块图(FBD)、梯形图(LD)、结构化文本(ST)、顺序功能图(SFC)、指令表(IL)。其具体程序结构如下:

6 系统的安全性

监控系统除了考虑电源、网络防雷、元件可靠性外,对于操作程序也必须有可靠的安全保证措施。

(1)操作权的安全保证。为了保证监控系统的安全运行,界面登录使用了密码确认方式。用户分超级用户、值长、运行、培训、监视5个级别,各级别用户具有不同的权限。

(2)操作步骤的安全检查。通过上位机及现地可编程控制器的程序闭锁,可有效避免误操作的发生,防止设备损坏。在上位机程序方面,每项操作均采用了人为确认干预的方式,当通过密码检查后,程序继续检查设备状况,只有条件满足后才能进行下一步操作,否则流程自动退出。任何操作方式下的停止操作命令将优先被执行,且不受控制方式的制约。

(3)设备安全性的保证。当某设备发生故障时,应当根据故障类型决定系统是否继续运行。

(4)网络安全性的保证。为确保网络安全,监控系统上位机程序通过以太网与现地各LCU单元进行通信,并在网络服务器处安装安全隔离防火墙,防止外围入侵。

7 结束语