浅谈小水电计算机监控系统技术与应用

谢传萍 徐进

摘 要：我国小水电数量多，至今多数存在设备老化、可靠性下降问题，加上操作繁琐，致使运行成本提高，发电效率降低，亟需进行设备升级改造。本文结合小水电的特点，介绍了计算机监控系统中应用到的软硬件平台、一体化控制技术、总线技术、以及云平台接入等控制技术进行了研究和分析，可为水电站升级改造提供参考和借鉴。

关键词：小水电；计算机监控系统；控制技术

我国小水电数量众多，由于建成时间较早，安全隐患逐步显现，运行效率降低，电站管理成本日益增加，给电站运维工作增加了难度，其中自动化设备可靠性降低，测量精度下降，输出信号不稳定，给电站设备巡检造成困难。[1]

1 上位机控制技术

1.1 跨平台JAVA技术

监控软件要求适用PC机、工作站、服务器等多种机型，需要实现跨平台运行，而跨平台JAVA技术要能够支持当前主流的Windows、Unix、Linux等操作系统，其中Unix和Linux操作系统因其稳定性高而在工控行业得到越来越多的应用，因此监控软件必须能够独立运行于各种主流的操作系统，实现跨平台运行，具有较强的通用性和易用性，同时能够根据用户需求进行灵活组态。

1.2 组态工具

监控系统组态软件主要包括系统配置、数据库、图形、历史库、可视化流程、报表等组态工具，这些组态工具要求按模块化设计，可根据工程要求进行灵活的选配和安装，以降低使用难度，缩短调试时间。

可以通过任一节点完成数据建模、节点配置、通讯配置、权限配置、以及相关组态，通过下载实现与其他节点进行同步，不需在其他节点重复组态。

1.3 实时数据库技术

要求支持SQL Server、Mysql、Orcale等数据库，可实现实时数据库和其他大型的商用数据库进行无缝链接，并能实现历史数据库统计和分析功能，实现分散数据的深入挖掘和综合利用，实现高效的数据存储与检索机制。

1.4 智能报警技术

要求可根据国家标准和业内慣例为各类被监控设备的状态设置预警和报警阈值，同时也可根据各类事件对设备安全运行的威胁程度设置报警级别。当发生报警时，系统平台可提供光字/简报界面报警、多媒体语音报警、短信报警、电话拨号报警、现地声光报警等多种告警方式。

1.5 WEB浏览技术

监控软件要求支持WEB发布功能，支持各种国际标准数据接口，支持远程实时画面浏览、事件和报表显示，有效数据流控制，具有多级用户访问权限，实现统一认证管理，并支持各种访问方式。监控系统能与WEB系统实现无缝连接，支持防火墙配置，满足电力二次安防要求，能够确保电站系统安全。

电站用户可以通过手机或网络方式接入，实时了解到电站的运行状态，管理员只需维护电站服务器端的系统即可，实现客户端免维护，通过WEB服务器可取代以往的厂长终端以及部分MIS系统的功能。

1.6 支持IEC61850标准接入

为提高监控系统智能化程度，实现监控、水情、大坝监测、MIS等子系统的信息共享，消除信息孤岛，可考虑建设一体化智能管控平台，以提高网厂协调和智能决策分析能力。可依照IEC61850标准改造水电站设备，对传统现地设备进行数字化设计，将传统二次设备改为以太网的方式接入监控系统，以减少现地层设备，减少各种开入、开出、模拟量等采集模块的配置，可进一步提高测量和控制的速度和精度。[2]

1.7 支持云平台接入

随着大云物移技术的发展，可以付费方式租用云服务提供商的服务器，通过租用和自建网络接入云端服务器，云端服务器一般包括云端通信服务器和云端历史服务器。通过云服务平台可降低用户的投资，降低用户对设备的维护难度，同时通过云平台建设的小水电集控系统可为区域内的小水电站进行联合控制和优化调度提供可靠、安全、低成本的解决方案。

2 现地控制技术

2.1 双供电电源技术

现地控制单元采用高可靠的交直流双供电电源装置，交直流输入可实现无扰动切换，经过整流和滤波后输出稳定可靠的直流电源供给现地控制单元设备，以保证现地设备的正常工作，而且强弱电分离、各输入输出回路、控制回路和操作回路电源彼此独立，可防止电源故障引起设备损坏、工作异常等故障。

2.2 高速总线传输和通信技术

现地控制设备中监控、保护、调速、励磁、辅控等功能单元采用高速可靠的通信总线，各功能单元通过统一的通信接口及规约，接入监控单元，同时各功能单元基于统一的数据总线进行数据交互，实现数据快速采集和共享，以减少各设备单元之间的信号硬接线。

2.3 可视化流程技术

现地可编程控制器编程软件采用可视化流程图的方式进行控制流程编写，相对于梯形图、指令表、结构化文本等编程语言要更加形象直观，降低了控制流程的编写难度，提高了控制流程的可维护性和易用性，而且编写后的可执行流程图与设计的流程框图完全一致，可在线模拟和监视流程的执行过程。

2.4 统一平台技术

电气二次设备单元采用统一的软件和硬件平台技术，按照模块化、标准化设计，统一外观，根据实际需要可灵活配置监控单元的采集模块数量、保护功能模块、励磁单/双调节器等，各模块按照底板安装的方式，可根据现场安装位置进行灵活组屏。

2.5 低压机组一体化控制技术

对于低压机组，需将测控、保护、励磁、同期等设计成标准插件，集成于一个智能控制装置内。同时将智能控制器与外围相关的励磁回路、断路器、隔离开关等设计成一个标准的一体化控制屏柜，节省设备布置空间，节约生产成本，同时可简化调试和运维工作量。

3 结语

小水电升级改造是近几年农村水电建设的一项重要工作，一些新产品、新技术、新工艺在实践中不断涌现和完善。选择成熟可靠的控制技术既能够节约成本，又能减轻运维人员的劳动强度，改善工作环境，同时提高电站经济效益。

参考文献：

[1]谢传萍，张帅.小水电增效扩容自动化改造常见问题探讨[C].全国水电厂自动化技术2014年度学术研讨会，2014.

[2]韩桂芬，袁宁平.IEC61850与智能化水电站[J].水电厂自动化，2011（1），9-13.

作者简介：谢传萍（1976-），男，汉族，江西萍乡人，硕士，高级工程师，主要从事水电厂自动化的研究工作。