水电站监控设备及监控系统设计分析

袁俊枫

国能大渡河瀑布沟水力发电总厂 四川 雅安 625304

摘要：目前水电站自动化监控系统正在运营多年。随着技术的发展和系统零件的老化，其功能与性能都已经无法满足实际使用的要求。本文将对监控管理系统管理中存在一些问题做一些研究和分析总结，阐述了升级改造的意义和必要性，结合对公司财务战略的部署以及未来经济增长过程中的需要，提出了对监控管理系统的升级改造原则和其可行性的改造建议。

关键词：监控系统；升级改造；冗余配置；无人值班

水电厂的计算监测信息系统由原宜昌市能达通用电气股份合作学习公司的产品开发和生产，监控信息系统从安装调试至全部投入商运，至今已在我国运行了超过10年，故障率相对较高，同时在该系统主要的功能扩展、售后服务和需求响应等各个方面均也存在着具有一定的问题，已经不能完全得到满足我们的企业社会的发展与运行对成本管理工作的要求，对电站生产方式的运行有着一定的文化和程度影响。

1监控系统故障率分析

根据公司发展所需，电力制度进行了改革和开放以及集团有限公司不断向研究方向前进，以创造一个更大的社会经济环境效益和更高的社会效益为目标，结合自己的公司通过内部的管理和生产经营业务的市场需求，将建立远程集控中心，而集控中心的建设与正常运行，就需要厂站具有较高的可靠性和较高的自动化水平，从目前对水电厂的监控信息系统的现状分析情况来看，还是达不到这个要求。

同时，无人值班也是水电站值班方式的改革与发展必然趋势，对于水电站设备自动化程度、人员综合素质和管理能力等方面的提升和发展都提出了新的技术要求，是实现水电站一流的管理、一流装置和一批优秀人才培养的重要标准，对于水电站整体改革和发展具有重要意义。因此，实施无人值守符合集团公司经营管理创新的要求，也是国电空海新能源公司实现战略发展和降低经营成本的必然需要。为适应无人值守电站运行管理模式创新，制定了实施无人值守模式运营技术需求和运行管理规则。

综上所述，结合公司的无人值班（少人值守）的要求，对于监控信息系统的设计和改造进行升级，解决了监控系统之间的问题，对于保证发电机组安全稳定地运行、提高教学设备自动化专业技术水平、提高我国的经济效益、改善员工劳动和人民的生活环境等方面都有着重要的影响和指导作用，是我们公司不断实现发展的战略目标、提高运行系统风险管理的技术需求，也是提高运行系统的数据安全可靠地正常运行的需求。

2计算机监控系统改造升级方案

2.1升级改造设计原则

监测系统的升级和改造以不影响发电厂的正常安全运行为前提。它涉及管理和技术的各个方面。同时，还要考虑到与后来集控中心的建设无缝衔接。因此，必须统筹兼顾，统一规划，分步执行，根据公司的战略和需要按照市场经济发展的优先次序合理安排项目建设计划，降低工程项目的建设风险，稳步推进，既要充分满足公司管理业务转型变革的紧迫需要，又必须综合考虑整个体系的演变，以满足生产调度及其经济运行管理的实际需要。

2.2系统结构与配置

2.2.1系统结构

计算机监测管理系统是采用了分层的、就地控制级的分布式结构。网络的进行连接采用了企业交换网络的双星型以太网，全开放的分布式数据接口。计算机监控系统是通过广域网连接到外部系统（例如集控中心、电网调度）进行连接，同时通过数据交换系统、调速系统、励磁系统、重要公用辅助系统、水情状态自动监控系统、状态监视系统、大坝水工监控系统、生产经营管理系统、继电保护信息系统、故障录波系统、电能采集系统、工业发展电视、消防监控系统、招投标制度等，实现了电站的调度、运营管理及统一的资金使用。计算机监视器系统是通过一个专网的方式通过一个电力调度数据专网（冗余通道）与一个电网的调度机构进行通讯，发送给一个电网的调度机构必要的信息。

2.2.2系统各级设备配置

系统的主要设备全部采用冗余配置，采用了开放式的分布式技术和面向对象的技术，并且已经采取措施保证程序和数据不会在断电的情况下不会丢失，恢复到电源状态时能自动进行重启，软件运行良好。在配置时留有一定的裕量，满足后期管理功能的需求。

现场控制等级的装备包括6套现场控制设备、1套公用开关电站现场控制设施、1套其他公用设施现场控制装备、1套闸门现场控制设施、1套冗余现场开关、双 CPU 、双母线、双电源装置。上位机和现地控制系统的各个节点之间可以通过一个双套以太网交换机互相连接，组成一个双星型冗余的信息网络，任何一个企业的网络技术故障不会直接影响至其他节点的正常运行。 PLC 以太网通信模块支持 iec61850通信协议，可以用来作为一个服务器通过 MMS 消息与上位机进行通信，客户端通过 MMS 消息与智能终端通信。

2.2.3软件系统配置

该监控系统安装有一个能够同时执行所有功能的软件系统，其中包括操作系统（或者操作系统）、支持性软件及相关的应用程序。系统设计软件（操作管理系统）是为一个实时多功能的用户、多任务执行程序控制的系统，支持多种高级语言软件产品研制一个平台，选择国产安全加固的操作管理软件系统。支撑性软件主要包括文档编辑器、数据库集成软件、通讯器软件、制表器软件、数据库和屏幕模块组合集成软件、档案（历史）管理器等支持。应用软件都是模块化的，可以以多种方式进行启动，可以将其作为一个独立的整体方便修改或者扩展，至少所适合的应用软件包括：对数据采集、处理、监控、调整的软件包、经济学的调度和自动发电控制（ EDC / AGC ）的软件包、人机界面的软件、自启动的软件、其他适合的应使用软件程序包等。

2.2.4系统安全防护

监控管理系统的数据进行安全防护必须要能够满足《电力监控系统数据安全防护规定的要求》（国家发改委令〔2014〕14号）、《信息质量安全教育技术通过网络环境安全等级保护主义基本发展要求》( GB / t 22239-2019）等技术标准的规定。计算机监视器和控制系统应该被部署在整个企业生产控制区（即安全工作区 i )，重点应该放在安全防护上。计算机和监控系统应该要部署一个恶意代码保护系统，并且应该采取措施来防止恶意代码，所有的工作站和服务器都应该要采用安全和可靠加固好的操作系统等。

结束语

根据相关国家标准和行业标准，从系统配置、运营状况、装备可靠性、产品的先进性、厂家服务及时性等多个方面对水电厂的计算机监测管理系统进行了阐述，分析监测管理系统在应用过程中存在的一些问题，得出了水电厂的计算机监测管理系统亟待升级。同时，根据无人值守的发展趋势，从我们公司实际需要出发，结合我们公司内外部的情况和未来发展的现状，以打造国内先进的监控网络和管理系统为战略目标，借鉴国内外先进的技术，设计出一套适合我们公司自身发展的监控网络和管理系统的规划解决方案。

通过该项目的建成和实施，提高了水力发电厂所有设备的运行自动化水平和可靠性，保证了水力发电机组的安全和稳定地运行，后期采用集中运营的监控和统一调度等管理模型，逐步建立起了无人值班电站，为进一步提高了经济效益、改善了人员在企业内部的生产和日常环境、增强了管理水平奠定了坚实基础。

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