（甘肃电投河西水电开发有限责任公司甘肃张掖734000）
摘要：随着机组容量不断增大，自动化技术对水电站的安全经济运行起着越来越重要的作用。水电站自动化综合了许多学科的有关内容。随着电子技术的发展，水电站自动化技术也得到了迅速的发展。近年来，随着电子计算机的广泛应用，水电站自动化技术发展到了一个新的阶段。水电站自动化是社会发展的必然要求，随着计算机技术的不断进步，水电站自动化系统的应用日渐成熟，本文将详细阐述计算机控制系统的一些设计原则、架构以及相应的功能。
关键词：监控系统；水电站；自动化系统；应用
引言
大型水力发电站设备复杂，需要监视和控制的信息量大，许多技术问题只有采用计算机和自动化控制才能得到解决。因此，在大型水力发电站实施计算机监控系统，对于电力系统以及保证电网的安全运行有重要意义。
1、水电站自动化目的和内容
1.1水电站自动化目的
水电站实现自动化的目的在于提高工作的可靠性和运行的经济性、保证电能质量、提高劳动生产率、改善劳动条件和减少运行人员。水电站实现自动化以后，通过各种自动装置能够快速、准确并及时地进行检测、记录和报警；当出现不正常工作状态时，自动装置能发出相应的信号，以通知运行人员及时加以处理或自动处理；发生事故时，自动装置能自动紧急停机或断开发生事故的设备，并可自动投入备用机组或设备。实现自动化既可防止不正常工作状态发展成为事故，又可使发生事故的设备免遭更严重的损坏，从而提高了供电的可靠性；另一方面，用各种自动装置来完成水电站各项操作和控制，可以大大减少运行人员误操作的可能，也减少了发生事故的机率。
1.2水电站自动化内容
水电站自动化，就是要使水电站生产过程的操作、控制和监视能够在无人或少人参与的情况下，按预定的计划自动地进行。水电站的生产过程比较简单，这就为水电站实现自动化提供了条件。由于水电站在系统中担负调频调峰的任务，因此，要求水轮发电机能迅速地开停机、改变运行工况和调节出力。这些要求只有在水电站实现自动化后才能更好地完成。
1.3水电站自动化组成部分
水电站自动化是通过各种自动装置来实现的，这些自动装置可分为基础自动装置和综合自动装置两类。各机组均具有自动装置，如保持和控制转速的机组调速装置，用于改变发电机无功功率和维持电压在允许范围内的自动调节励磁装置等，均属于基础自动化的范围，这些装置构成了水电站自动化的基础部分。其它属于全站性的自动装置，如频率和有功功率调节装置、电压和无功功率成组调节装置、自动巡回检测装置等，属于水电站综合自动化的内容。这些自动装置负责整个电站的自动控制和检测，并通过基础自动装置实现对机组的自动控制和调节。计算机监控系统实现了基础自动装置和综合自动装置的连接。
2系统设计原则
根据“无人值班”总体设计思想，计算机监控系统的总体设计原则如下。
2.1系统结构先进
监控系统要满足水电站机组分期、分批投产的需要，LCU在投运后的相当长时间内仍处于世界先进水平；现场监控设备应具备非常高的可靠性、可用性、可维护性和扩展性；数据精度及事件响应均符合目前电力系统的规定，并能达到电厂实际安全生产要求；LCU的各部分设计均采用全开式结构，以便日后随着计算机及网络技术的发展而同步发展。
2.2系统安全可靠
监控系统的局部故障不会影响现场设备的正常运行，系统的平均故障间隔时间、平均维修时间及各项可用性指标均要满足DLPT578—95《水电站计算机监控系统基本技术条件》的要求，达到国际先进水平。监控系统可靠性体现在供电系统安全可靠、监控系统硬件可靠、监牢网络安全可靠和设备故障风险可靠等几个方面。
2.3良好的开放性
监控系统采用全分层分布的开放式系统，整个系统的软件采用模块化、结构化的设计，能适应功能的增加和规模的扩充。
2.4完善的人机界面
水电站运行人员可通过丰富的人机接口设备———操作员站、模拟屏、大屏幕设备、监测终端、触摸屏、语音电话报警设备及历史数据服务器等进行全方位的监视控制。
2.5强健对外通信功能
监控系统具有实时性好、抗干扰能力强的特点，系统要达到与上级调度中心之间的通信，实现“四遥”功能、优化调度和经济运行，也要实现与厂区子系统的通信。
2.5良好的经济性
监控系统在技术上应保障电站的长期安全运行，并可明显提高经济效益，使运行值班人员的工作条件得到有效改善。
3、系统的总体架构
3.1监控系统的结构设计
由于监控系统需要对水电站整体运行情况进行监测控制，所以监控系统的设计要遵循整体相关设计原则，在此基础上，使用全分布和开放式的控制系统构建有利于监控系统充分发挥其监控作用。全分布和开放式的控制系统需要建立全分布式的数据采集及监控系统，该系统必须要同时满足开放、多级和实时多任务的要求。整体系统必须要同时能够实现对不同现场闭环的控制和远程监控。监控系统的数据库管理分属于不同的管理站，每个单元的数据库又分布于相应的LCU中。系统的每一个节点都是非常关键的部分，必须要严格执行指定的任务，因为系统的各个功能都分布在这些节点上，节点要能够通过系统网络实现与其它节点的通信。
3.2监控系统的软件结构
分布式的系统构架结构相对清晰，是监控系统常用的软件结构，监控系统软件具有完整齐全和标准化的特点。监控系统的软件功能比较强大，无论是独立工作还是相互协同，都能顺利完成，充分体现了其灵活性和可靠性的特点。监控系统软件的各个节点都分布着相应的功能，只需要利用配置文件为这些节点指定它所需要负责的工能，就可以使各节点在执行任务时实现灵活配置。
4、系统的功能
系统功能主要有场站监控层功能和现场控制层功能。场站监控层功能在电站中占据着核心地位，是系统实现自动化功能、通信功能以及数据采集和处理功能的重要组成部分。场站监控层主要拥有信息管理工作站、操作员工作站、工程师工作站、培训仿真工作站以及调度通信服务器。现场控制层负责全程监控其管辖范围内的整个生产过程，现场控制层需要借助输入接口、输出接口以及通信接口实现其与生产过程的连接以及主控制层的信息交换。自动化系统的应用是水电站现代化水平的一个重要标志，水电站的管理工作正在向自动化的管理模式转型。随着计算机技术的不断进步，计算机监控系统在水电站中的应用已经越来越成熟，使水电站的运行真正做到了自动化。
结束语
综上所述，监控系统具有强大的操作功能、事故处理功能以及远程通信功能，对水电站中设备的安全和稳定运行起到了非常重要的作用。计算机监控系统是一个实现“无人值班”或“少人值守”的系统，它具有丰富的人机界面、防误操作的措施和一定的事故处理能力。监控系统不仅具有现场的各种监视、操作和控制功能，而且要具有能与远程控制系统通信能力。水电站通过开发自动化系统，能够提高设备的整体操作水平，保证设备的安全稳定运行。
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