大型水电厂监控系统的集控运行分析

　　摘要：在本次研究中，针对某水电厂计算机监控系统，对其实际集控过程中的运行情况进行分析。阐述了技术思路，通过集中控制的效能，对当前系统的运行过程中出现的问题，提出了一些解决策略。能够使水电厂监控系统的数据实现安全和稳定的状态。

　　关键词：监控系统,大型水电厂,集中控制,运行状态

　　1引言

　　近年来随着计算机网络技术的发展，在水电行业中计算机监控系统已经实现了广泛的应用，是由过程控制级以及监控级别共同构成的，且以通信网络作为纽带构建的计算机系统，能够实现实施全面分析大型水电厂运行状况，帮助诊断存在的故障，提高电网运行的安全性和稳定性起着十分重要的作用[1-4]。然而，集控是针对监控而言的，可以实现硬件、软件的优化，进一步提高机组运行的安全性和稳定性。

　　2监控系统

　　在本次研究中，我们所分析的大型水电厂监控系统其总装机量为1200MW，能够承担当地电网的调峰调频任务，其所采用的计算机监控系统是由南京南瑞自控系公司和水利部研究所共同开发的，是一种全分层分布式结构体系。其主站控制层是双中央处理站，双操作工作站构成的，在控制上采用了无主系统，工作人员可以在主机出现死机情况下独立完成除功能之外的其他监控和控制操作。

　　大型水电厂中采用了以太网总线的光纤通信方式，共设置了九套空置单元，分别选择法国施耐德PLC系列，采用双网，双CPU光纤冗余，直接上网的方式，进一步能够减少工控机。通信环节采用结构化文本的编程方式来提高程序的可阅读性。从调度上来看，该大型水电厂采用光纤通信和载波数据网结合的方式，能够受到梯级调度，同时能够将网调与四遥信息互换，这种运行方式能够为系统实现无人化操作提供保障。

　　3运行分析

　　我们根据该大型水电厂监控系统运行情况来看，近年来该系统的可靠性已经得到了验证，而且其系统的稳定性技能也在逐渐强化，功能也在丰富。很多创新的设计思想也利用这种平台得以实现，针对水电厂监控系统在集控运行过程中出现的问题，我们主要从以下几个点进行分析。

　　(1)分层分布式结构。

　　分层是计算机监控系统，能够按照功能分为调度控制，主站控制，现地控制这几种控制层，其中现地控制层是采集现地数据，并上传给主站控制层和调度控制层，根据指令能够自行启动控制流程。其监控系统主要是由现地控制层来实现的，因此具备良好的实时性和可靠性。主站控制层能够根据实际监控系统的运行情况，由工作人员对设备发出指令之后，或者根据负荷曲线完成自动控制调动控制层，从一定程度上来看，可以被认为是主站层延伸。

　　在流域梯级电站设立的情况下，能够对所管辖电站的运行实现统一调度。上位系统要求具备良好的人机界面，完善的功能和运算速度，能够实现长期稳定运行，具有与其他系统通信的较强功能。分布是指利用现地控制层，根据现场设备将其分为不同单元，每个单元设置独立LCU，在水电厂监控系统中机组厂用电共用设备等，根据设备的多少，布置资金情况，可以设置一个或多个LCU，进一步可以使监控功能得到分散化。各层有各层的相应功能，根据功能不同来设置设备，能够使不同层计算机设备性能得到发挥，并能够使现地设备控制实现独立运行，更加便于后期的维护。

　　(2)应用智能仪表。

　　现地控制单元实际上就是要采集现场所收集的数字信息，调节机组的发电运行，从一定意义上来看是输入输入信息，可以利用硬接线来完成信息采集通过监控信息量的增加以及现地控制功能的丰富，我们可以利用计算机编程控制与多台仪表进行协作，实现复杂监控，能够传递PLC处理数据智能表，使其获得更为广泛的应用。智能仪表上的信息可以通过串口通信的方式来传输，这种方式调试较为简便，而且结构安装简便。

　　该大型水电厂监控系统的LCU结构中，利用智能交流量信号采集装置和SOE时间顺序记录装置，采用的通信方式是RS485，由于PLC通信采用传输效率较高的MB+接口，可以通过多路网桥作为通信和PLC的沟通桥梁，而多陆网桥能够在MB和MB+之间实现通信协议交换，进一步使系统更具扩展性，且在近年来的实际应用中能够满足控制调节需求。然而，主要存在的问题是信息传输速度较慢，抗干扰能力差等，同时由于这种通信过程依赖于软件，无法观察到通信状态也是其不利的因素。

　　(3)PLC上网。

　　由于过去PLC存在功能限制，在基于集控的条件下，由于工控机可以负责现场总线通信，这样会使系统存在较多的冗余功能，在强干扰的环境下，其稳定性能较差，以及存在软件配合等多种问题。近年来，随着互联网技术的发展，以及很多系统集成商和工控厂家以以太网作为产品进行大力的开发。目前很多PLC厂家基本能够实现直接上网，能够消除工控机出现的故障，对整个系统造成的不良影响，提高信息处理的实时性和可靠性。

　　利用PLC直接上网，①需要解决PLC上网后与智能仪表的连接问题;②LCU通常需要与一定数量的智能仪表进行连接，完成信息通信。在存在工控机的LCU结构中很容易实现通信，方式比较灵活，但采用PLC直接上网后，需要考虑PLC产品对于接入智能仪表产生的影响，针对智能仪表接入之后产生新的问题，主要有两种解决办法：①直接和或者转换接入PLC;②是直接接入以太网，由于PLC和智能仪表分别是不同厂家生产的，其特点也会存在一些差异，因此是智能仪表接入比较刺激的方式较多，从PLC的特性上来看需要找出最优化的方案。

　　(4)多种数据传输违约。

　　在当前以光纤作为局域网的结构下，为了能够确保系统的运转，实际上就是要实现数据的有效传输。TCP/IP通信协议是其信息传输的基础，在该协议上有各自的分工。首先TCP协议也是IP协议的高层协议，基于IP的基础上TCP也可以提供可靠协议，能够保证数据包的传输和正确输入，确保包头和包内数据准确性。在传输中一旦出现丢包或者错报时，TCP可以负责重新传输出错的包，提高TCP/IP通信协议在会话传输过程中的可靠性。在与设备进行点对点通信时，如果有工作站的语音出现报警时，由于不属于重要数据，可以采用UDP用户数据报协议。相比TCP通信协议来说其可靠性的较差。

　　然而网络负载资源消耗量较少，而且在梯度调度上可以采用TCP/IP远动规约。实际上是早期IEC101与TCP/IP通信协议的远动规约，能够与TCP/IP通信协议提供网络传输功能，使远动规约与TCP/IP通信协议信息类型可以实现兼容，进一步为远动信息传输提供通信规约依据。采用这种规约后可以确保规约的标准化，以及在通信过程中的信息可靠性。

　　除主系统的信息传输集控运行过程中涉及的设备较多之外，无论是现地层中现场总线和主站层多系统接入上通信规约都起着十分重要的作用。这是一种异步半双工通信的对等网络协议，采用RS485的物理接口方式，利用这种协议能够确保控制器之间由网络和其他设备之间形成通信。不同厂家生产的设备也可以连接为工业网络，进一步实现集中化监控。

　　4结语

　　计算机监控系统是发电过程中的重要装置，传统集控运行是狭义概念，如果以集控是生产中的自动化系统来看则会出现严重的错误理论，由于当前计算机控制系统的含义已经实现了拓展，不仅包括监控系统的内容，还深入到现场每台设备机构上，发展到生产管理经营的方方面面。从一定程度上来看，监控系统是指生产过程控制的一部分自动化，而集控系统应当定位到大型水电厂全面解决的方案上，只有基于这个角度上提出问题，并分析问题，才能够使计算机监控系统的功能得到充分发挥。

　　参考文献

　　[1]梁展.某水电站集控运行通信系统规划设计综述[J].黑龙江水利科技,2018,46(04):135-137.

　　[2]梁晶,裴亮.关于小型水电站远程集控运行管理模式的探讨[J].水利技术监督,2017,25(06):69-71+89.

　　[3]程浩.火电厂集控运行过程中存在的问题及对策分析[J].内燃机与配件,2017(21):88-89.

　　[4]王羽.现代发电厂发电机组集控运行技术分析[J].科技风,2018(09):111-112.

　　水利工程师投稿期刊：《水利技术监督》(双月刊)创刊于1993年，由水利部水利水电规划设计总院主办。所设栏目：政策与法规、领导讲话、标准化工作、技术监督论坛、质量认证、认证认可、建设管理、计量认证。