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【摘要】水电厂是我国电力系统最重要的组成部分之一，其运行质量好坏和运行安全不仅关乎到水电厂自身安全稳定，同时也直接影响到电网的安全稳定，因此，就必须采取有效的策略提高水电厂运行质量和安全水平。计算机监控系统是一种利用计算机输入/输出(I/O)过程通道实现的自动化调控系统，将其应用于水电厂中，不仅能有效提高水电厂的安全稳定运行能力，同时还能全面提升水电厂的人员效率，降低人力资源成本，进而能提高水电厂运行和发送电能的质量与经济效益。本文主要简述了计算机监控系统工作原理和任务，分析了计算机监控系统在水电厂的具体应用类型，最后，总结了实现水电厂计算机监控系统可取得的效益，以期能促进计算机监控系统在我国水电厂中得到更加广泛的应用。
【关键词】计算机监控系统；水电厂；应用；实现
引言
随着我国电力市场改革的不断深化和电力工业的快速发展，一些简单的控制系统已难以满足水电厂日益提高的自动化水平发展要求，因此，就需要相关人员积极建设有效的计算机监控系统，并将其应用于水电厂中，以实现全厂设备自动监视与记录、电厂设备自动控制、电厂运行自动化管理、全厂AGC、AVC自动控制等等，并能及时发现水电厂运行过程中存在的故障和安全问题，才能不断提高水电厂自动化控制管理水平，并保证水电厂安全、稳定的运行，从而全面提高水电厂发送电能的质量与经济效益。
1.计算机监控系统工作原理和任务
计算机监控系统是一种利用输入/输出(I/O)过程通道，收集水电厂生产过程的状态量(包含继电保护触电状态、断路器状态)、电气量(电流、电压和功率等)和非电气量(如水位、压力、温度和位移等)等实时数据，经运算分析，作出控制和调控决策，以实现自动调节和控制水电厂主要设备、生产过程的技术，另外，其通过人机联系设备，还能实现水电厂人工调节和控制等操作[1]。在水电厂运行中，计算机监控系统的主要工作任务包含：(1)自动监视与记录全厂设备，包含状态信息监视、显示和记录故障/事故报警、模拟量信息监视；(2)自动控制电厂设备，系统可根据电厂运行方式和上级调度要求，进行电厂设备自动操作或调节，如公用设备自动切换、机组正常开停机、事故自动与紧急停机等；(3)自动化管理水电厂运行，计算机监控系统具有计算、分析、编辑等多项功能，能有效实现水电厂运行操作自动记录、自动/手动生成运行报表、编辑和打印操作票等。(4)自动控制全厂AGC、AVC，计算机监控系统还能对最佳运行机组组合进行确定，按经济运行准则，在运行机组间分配有功及无功的自动控制，从而促进电站的运行状态达到最佳和最优经济。(5)时钟同步管理，水电厂计算机监控系统中各节点的时钟可与电力系统调度中心计算机监控系统的时钟产生同步，从而能达到信息资源共享的目标要求，进而促进整个系统的综合效益得到最大限度地发挥。
2.计算机监控系统在水电厂的具体应用类型
2.1集中式监控系统
集中式监控系统指的是设置一台主控计算机系统，配备数据存储、人机联系和对外通信等设备，为提高系统监控可靠性，也可设置一台备用主控机，由主控机直接通过I/O过程通道采集电站生产过程设备运行状态和运行参数等数据，再经I/O输出通道发出控制调节命令，到水轮发电机组等设备的执行机构，由这些机构完成控制调节命令。该种计算机监控系统的主要优势是投资较小，但它的可靠性也较低，多适用于机组台数较少、容量较小和控制功能简单的中小型水电厂。
2.2功能分散式监控系统
功能分散式监控系统指的是由多台计算机分别完成系统的各项监控功能，而不是由一台主控机单独完成。各台计算机只需对某一项或一项以上的任务负责完成，如计算机数据采集用监控系统、事件记录用监控系统、调整控制用系统、通信用系统等，这种系统是计算机监控系统的功能分散，若其中某一台计算机监控系统出现故障，只会对某一项功能产生影响，仍可实施其他监控功能，由于功能分散，不仅能有效减少各个功能分散式监控系统的负载，在某种程度上还能提高其监控的可靠性[2]。
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2.3分层分布式监控系统
分层分布式监控系统主要包含了中央控制级和单元控制级两个部分，两者之间主要采用总线网络、星形网络、环形网络或双重化网络进行通信联系。其中，中央控制级系统设有一至二台主控计算机和完善的人机联系设备，能有效监视全电厂运行状况和发布控制调节命令，单元控制级系统主要负责对水电厂运行相关数据进行采集和处理、直接联系生产设备和对控制调节命令进行执行等，并且，其还能根据被控对象的地理位置和规模来执行命令，具有良好的监控灵活性[3]。由于单元控制级进行了分布处理，即各台机组控制单元处理各台机组的信息，不仅能保证当某一机组控制单元发生故障时不会影响整个电厂的运行，同时还能有效减少整个监控系统中传送信息电缆的敷设量，从而能降低监控系统的投资。由于分层分布式监控系统具有投资少、安全可靠等优势，其已取代集中式监控系统、功能分散式监控系统，成为水电厂计算机监控系统的主要类型。
3.实现水电厂计算机监控系统可取得的效益
3.1能有效提高水电厂运行效率和安全水平
将计算机监控系统应用于水电厂中，不仅能实现大量信息的迅速采集和处理，弥补人工监测和管理的局限性，从而提高水电厂运行质量和效率，同时，其还能及时发现水电厂设备运行及各项工序运行过程中出现的异常，并及时采取有效的调控措施进行处理，避免运行事故的发生，因此，其能促进水电厂运行的安全水平大大提升。
3.2实现水电厂的经济运行
应用计算机监控系统可实现水电厂的自动发电控制，这样便能保证水电厂经常处于优化工况下运行，从而能实现少耗水、多发电的经济运行目的。例如，梯级水电厂采用计算机监控系统实现全梯级优化运行后，不仅促进了全厂宝贵的水电资源得到进一步节约，同时还大大提升了全厂的发电量，从而提高了水电厂的整体经济收益。
3.3减少水电厂运行值班人员数量和工作量
应用计算机监控系统后，大多由计算机系统完成水电厂各项工序操作和监控，这样便能促进水电厂运行值班工作量大大减少和工作强度明显降低，因此，就可以适量减少运行值班人员数量或实现无人值班，减少水电厂运行值班人员便能相应的减少生活建筑和社会文化设施，从而大大节约水电厂的投资成本，另外，还能为我国发展带来良好的社会效应[4]。
4.结语
以往，水电厂多采用常规人工控制模式进行全厂管理，不仅需耗费大量的人力、物力和时间，且难以保证管理控制效果。随着计算机监控系统的出现和在水电厂的应用，其经历了从集中式监控系统、功能分散式监控系统和分层分布式监控系统的变迁，系统监控和管理能力不断提高，该系统主要利用计算机输入/输出(I/O)过程通道实现了水电厂办公的自动化、各项设备和工序运行的自动化管理、运行故障的自动报警和处理等，不仅有效提高了水电厂运行效率和安全水平和实现了水电厂的经济运行，同时还显著减少水电厂运行值班人员数量和工作量，可见，计算机监控系统在提高水电厂自动化管理质量和运行安全水平方面具有重要的意义，因此，就需要水电厂管理人员不断提高自身的信息化水平，多引进一些高性能的计算机监控系统，才能促进水电厂取得稳定、安全、快速的发展，进而为我国电力事业发展提供良好的支持。
【参考文献】
[1]黄通川.计算机监控系统在水电厂的应用和实现[J].黑龙江科技信息,2015,(23):91.
[2]邓伟.NC2000计算机监控系统在水电厂的应用[J].科技创新导报,2015,12(13):34-35.
[3]戎刚,孙燕娟.开出保护技术在水电厂计算机监控系统中的应用[J].水电自动化与大坝监测,2014,38(05):67-71.
[4]肖俊明,余义华,贾良宝.计算机监控系统在水电厂机组控制中的应用研究[J].水利水电技术,2013,44(11):124-127.
论文作者:彭绪斌
论文发表刊物:《科技新时代》2019年3期
论文发表时间:2019/5/9
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