摘要：在本次研究中，針對某水電廠計算機監控系統，對其實際集控過程中的運行情況進行分析。闡述了技術思路，通過集中控制的效能，對當前系統的運行過程中出現的問題，提出了一些解決策略。能夠使水電廠監控系統的數據實現安全和穩定的狀態。

　　關鍵詞：監控系統,大型水電廠,集中控制,運行狀態

　　1引言

　　近年來隨著計算機網絡技術的發展，在水電行業中計算機監控系統已經實現了廣泛的應用，是由過程控制級以及監控級別共同構成的，且以通信網絡作為紐帶構建的計算機系統，能夠實現實施全面分析大型水電廠運行狀況，幫助診斷存在的故障，提高電網運行的安全性和穩定性起著十分重要的作用[1-4]。然而，集控是針對監控而言的，可以實現硬件、軟件的優化，進一步提高機組運行的安全性和穩定性。

　　2監控系統

　　在本次研究中，我們所分析的大型水電廠監控系統其總裝機量為1200MW，能夠承擔當地電網的調峰調頻任務，其所采用的計算機監控系統是由南京南瑞自控系公司和水利部研究所共同開發的，是一種全分層分布式結構體系。其主站控制層是雙中央處理站，雙操作工作站構成的，在控制上采用了無主系統，工作人員可以在主機出現死機情況下獨立完成除功能之外的其他監控和控制操作。

　　大型水電廠中采用了以太網總線的光纖通信方式，共設置了九套空置單元，分別選擇法國施耐德PLC系列，采用雙網，雙CPU光纖冗余，直接上網的方式，進一步能夠減少工控機。通信環節采用結構化文本的編程方式來提高程序的可閱讀性。從調度上來看，該大型水電廠采用光纖通信和載波數據網結合的方式，能夠受到梯級調度，同時能夠將網調與四遙信息互換，這種運行方式能夠為系統實現無人化操作提供保障。

　　3運行分析

　　我們根據該大型水電廠監控系統運行情況來看，近年來該系統的可靠性已經得到了驗證，而且其系統的穩定性技能也在逐漸強化，功能也在豐富。很多創新的設計思想也利用這種平臺得以實現，針對水電廠監控系統在集控運行過程中出現的問題，我們主要從以下幾個點進行分析。

　　(1)分層分布式結構。

　　分層是計算機監控系統，能夠按照功能分為調度控制，主站控制，現地控制這幾種控制層，其中現地控制層是采集現地數據，并上傳給主站控制層和調度控制層，根據指令能夠自行啟動控制流程。其監控系統主要是由現地控制層來實現的，因此具備良好的實時性和可靠性。主站控制層能夠根據實際監控系統的運行情況，由工作人員對設備發出指令之后，或者根據負荷曲線完成自動控制調動控制層，從一定程度上來看，可以被認為是主站層延伸。

　　在流域梯級電站設立的情況下，能夠對所管轄電站的運行實現統一調度。上位系統要求具備良好的人機界面，完善的功能和運算速度，能夠實現長期穩定運行，具有與其他系統通信的較強功能。分布是指利用現地控制層，根據現場設備將其分為不同單元，每個單元設置獨立LCU，在水電廠監控系統中機組廠用電共用設備等，根據設備的多少，布置資金情況，可以設置一個或多個LCU，進一步可以使監控功能得到分散化。各層有各層的相應功能，根據功能不同來設置設備，能夠使不同層計算機設備性能得到發揮，并能夠使現地設備控制實現獨立運行，更加便于后期的維護。

　　(2)應用智能儀表。

　　現地控制單元實際上就是要采集現場所收集的數字信息，調節機組的發電運行，從一定意義上來看是輸入輸入信息，可以利用硬接線來完成信息采集通過監控信息量的增加以及現地控制功能的豐富，我們可以利用計算機編程控制與多臺儀表進行協作，實現復雜監控，能夠傳遞PLC處理數據智能表，使其獲得更為廣泛的應用。智能儀表上的信息可以通過串口通信的方式來傳輸，這種方式調試較為簡便，而且結構安裝簡便。

　　該大型水電廠監控系統的LCU結構中，利用智能交流量信號采集裝置和SOE時間順序記錄裝置，采用的通信方式是RS485，由于PLC通信采用傳輸效率較高的MB+接口，可以通過多路網橋作為通信和PLC的溝通橋梁，而多陸網橋能夠在MB和MB+之間實現通信協議交換，進一步使系統更具擴展性，且在近年來的實際應用中能夠滿足控制調節需求。然而，主要存在的問題是信息傳輸速度較慢，抗干擾能力差等，同時由于這種通信過程依賴于軟件，無法觀察到通信狀態也是其不利的因素。

　　(3)PLC上網。

　　由于過去PLC存在功能限制，在基于集控的條件下，由于工控機可以負責現場總線通信，這樣會使系統存在較多的冗余功能，在強干擾的環境下，其穩定性能較差，以及存在軟件配合等多種問題。近年來，隨著互聯網技術的發展，以及很多系統集成商和工控廠家以以太網作為產品進行大力的開發。目前很多PLC廠家基本能夠實現直接上網，能夠消除工控機出現的故障，對整個系統造成的不良影響，提高信息處理的實時性和可靠性。

　　利用PLC直接上網，①需要解決PLC上網后與智能儀表的連接問題;②LCU通常需要與一定數量的智能儀表進行連接，完成信息通信。在存在工控機的LCU結構中很容易實現通信，方式比較靈活，但采用PLC直接上網后，需要考慮PLC產品對于接入智能儀表產生的影響，針對智能儀表接入之后產生新的問題，主要有兩種解決辦法：①直接和或者轉換接入PLC;②是直接接入以太網，由于PLC和智能儀表分別是不同廠家生產的，其特點也會存在一些差異，因此是智能儀表接入比較刺激的方式較多，從PLC的特性上來看需要找出最優化的方案。

　　(4)多種數據傳輸違約。

　　在當前以光纖作為局域網的結構下，為了能夠確保系統的運轉，實際上就是要實現數據的有效傳輸。TCP/IP通信協議是其信息傳輸的基礎，在該協議上有各自的分工。首先TCP協議也是IP協議的高層協議，基于IP的基礎上TCP也可以提供可靠協議，能夠保證數據包的傳輸和正確輸入，確保包頭和包內數據準確性。在傳輸中一旦出現丟包或者錯報時，TCP可以負責重新傳輸出錯的包，提高TCP/IP通信協議在會話傳輸過程中的可靠性。在與設備進行點對點通信時，如果有工作站的語音出現報警時，由于不屬于重要數據，可以采用UDP用戶數據報協議。相比TCP通信協議來說其可靠性的較差。

　　然而網絡負載資源消耗量較少，而且在梯度調度上可以采用TCP/IP遠動規約。實際上是早期IEC101與TCP/IP通信協議的遠動規約，能夠與TCP/IP通信協議提供網絡傳輸功能，使遠動規約與TCP/IP通信協議信息類型可以實現兼容，進一步為遠動信息傳輸提供通信規約依據。采用這種規約后可以確保規約的標準化，以及在通信過程中的信息可靠性。

　　除主系統的信息傳輸集控運行過程中涉及的設備較多之外，無論是現地層中現場總線和主站層多系統接入上通信規約都起著十分重要的作用。這是一種異步半雙工通信的對等網絡協議，采用RS485的物理接口方式，利用這種協議能夠確保控制器之間由網絡和其他設備之間形成通信。不同廠家生產的設備也可以連接為工業網絡，進一步實現集中化監控。

　　4結語

　　計算機監控系統是發電過程中的重要裝置，傳統集控運行是狹義概念，如果以集控是生產中的自動化系統來看則會出現嚴重的錯誤理論，由于當前計算機控制系統的含義已經實現了拓展，不僅包括監控系統的內容，還深入到現場每臺設備機構上，發展到生產管理經營的方方面面。從一定程度上來看，監控系統是指生產過程控制的一部分自動化，而集控系統應當定位到大型水電廠全面解決的方案上，只有基于這個角度上提出問題，并分析問題，才能夠使計算機監控系統的功能得到充分發揮。

　　參考文獻

　　[1]梁展.某水電站集控運行通信系統規劃設計綜述[J].黑龍江水利科技,2018,46(04):135-137.

　　[2]梁晶,裴亮.關于小型水電站遠程集控運行管理模式的探討[J].水利技術監督,2017,25(06):69-71+89.

　　[3]程浩.火電廠集控運行過程中存在的問題及對策分析[J].內燃機與配件,2017(21):88-89.

　　[4]王羽.現代發電廠發電機組集控運行技術分析[J].科技風,2018(09):111-112.

　　水利工程師投稿期刊：《水利技術監督》(雙月刊)創刊于1993年，由水利部水利水電規劃設計總院主辦。所設欄目：政策與法規、領導講話、標準化工作、技術監督論壇、質量認證、認證認可、建設管理、計量認證。