谈水电厂计算机监控系统国产化问题

聂明敏

摘要：水电厂的监控系统的应用能够有效提高水电厂作业效率，降低人工能耗。但是，监控系统的国产化问题比较突出，国产化的进程也为水电厂带来了很大的经济效益。

关键词：水电厂；计算机监控；结构；国产化优势；发展趋势

1.前言

在社会经济高速发展帶动下，科技水平也随之在不断提升，计算机监控系统在各个领域也得到了进一步的应用推广，而作为一种科学整合了计算机网络、自动化控制，以及数字电子等技术的一种综合性继承系统。这种系统在各行业的发展中有着不可忽视的应用地位。

2水电厂监控系统结构

我们根据计算机对水电厂的控制方式，将其结构模式分为集中式、分散式、分布式、全开放全分布监控系统等。

2.1集中式结构

20世纪80年代，我国计算机自动控制系统在水电厂中得到了广泛的应用，其中最典型的结构是集中式结构，由一台计算机承担数据采集、数据处理、过程监视、控制等全厂的全部监控任务，这主要受当时硬件资源的限制，一旦计算机出现故障，将导致全系统瘫痪，并且由于可供选择的计算机设备种类少价格高且可靠性低等自身缺点，目前大、中型水电厂均不采用这类结构的控制系统。

2.2分散式结构

随着计算机控制技术的普及，水电厂对自动控系统的稳定性和安全性提出了更高的要求。为了有效解决集中式监控系统存在的问题，我们研发了分散式的监控结构。功能主要包括：监控系统的各项功能不再由某台计算机独立完成，而是由多个计算机共同完成，其中每台计算机有着自己的独立功能。但是分散式的结构形式仍就没有彻底解决集中式监控系统中信息高度集中的问题。

2.3分布式结构

到20世纪90年代中期，随着我国自动控制技术的发展，水电厂计算机监控系统大多应用了分层式结构。这种系统主要根据控制对象的分散特点，完成被控对象的数据信息采集和处理，并对主要设备进行控制、调节以及数据的通信功能。通常情况下，水电厂将分层式控制与分布式处理相结合，构成水电厂的分层、分布控制模式。其中分层主要指计算机系统将根据功能分为现地层和厂站控制层。厂站层是对全厂设备进行集中控制，主要根据系统的实际运行情况，由现场工作人员发出设备控制指令，或者依据负荷曲线自动进行控制等。现地控制层主要应用在水轮发电机层和开关站等设备附近的控制部分，通常由LCU（现地控制单元）作为核心部分构成，其主要功能是将现地数据进行采集并送至厂站控制层，从而依据相关指令或者自动执行顺序流程。在水电厂自动控制系统中，系统的实时性主要由现地控制层保障完成。分层分布式的系统机构将计算机的系统功能划分的更加合理，并提高了系统运行的稳定性与便捷性，方便设备的日常检修维护，在国内外水电厂中得到了广泛的应用。

2.4全开放、全分布式结构

开放性主要指监控系统的软件适应硬件的程度，以及监控系统的节点可扩展性。随着我国计算机技术的飞速发展，使硬件升级换代周期不断缩短，但软件费用比重却不断上升。所以，我们提出了全新的发展理念———开放系统。该系统软件具有通用性，在不同系统间可进行相互操作，并具备可移植性。主要以应用软件接口标准、通信接口标准和用户操作接口标准为基础，遵循开放式的网络要求，采用开放式的网络操作系统，完成水电厂计算机系统的监控控制。此系统最大的优点就是开放性，不仅便于系统今后的扩展、升级，而且其应用软件可以在新设备、新环境下运行，保护了用户的利益。

3.加速国产化进程的有利条件

从上述问题可以看出，在引入制度方面存在不足之处，但我们也应该看到国内制度优于系统在某些方面有明显的优势。系统设计的引入比较简单，国内用户对系统运行的要求比较复杂。对于国外成熟的监控系统，它们已经结构化，模块化和系统化。很难完全满足国内用户的要求。该系统的实施和部分功能并不适合国内用户。因此，系统的多功能性以硬件资源和处理速度的损失为代价。由于受到许多条件的限制，与国内系统相比，系统在用户系统培训中的引入难度较大，国内系统比引入系统要好得多；从软件开发和应用水平来看，国内系统已经能够和国际上的一些知名厂商相媲美。另外，为了深刻理解中国的电力生产过程，并与用户长期密切合作，国内体系具有很强的优势，对于中国体系而言是比引进该体系无法比拟的。

中国水电站计算机监控技术与国际先进水平的差距大大缩小。即使在许多方面，它已达到世界先进水平。与国外公司相比，我们应该更多地了解国内用户以及更多的系统设计，功能配置等方面。国内用户的使用习惯，技术支持服务更加便捷可靠，价格更合理。事实证明：以自动化研究所和水利水电研究院为代表的水电厂计算机监控系统国内研发公司已经得到国内外用户的认可，而不是只在国际竞争中胜出，而且制造系统已出口到国外。这些表明国内开发单位完成系统集成的水电厂计算机监控系统在实用性，先进性，工程经验和售后服务方面都达到了很高的水平。这些都为国内水电厂计算机监控系统的国产化创造了良好的条件。我们必须以此为契机，加速中国水电站计算机监控系统的本土化。

4.水电厂计算机监控系统未来发展探析

就目前来看，在水电厂日常工作中应用最广泛的还是现场总线控制系统，作为一种较为新颖的分布式控制结构，以往水电厂采用的分层分布式系统网都是三级结构的。而不论哪个厂商，其生产的监控系统都拥有自身独特的配套标准，且在一般情况下，往往都很难充分实现互连操作，产生的系统成本也通常都较高。而对于现场总线控制系统来讲，其主要涉及到两层，也就是工作站、现场总线智能仪表，通过应用这一模式，不仅可以尽可能的优化降低其运行成本，也能够进一步增强该系统在实际运行中的可靠性。而在实现国际标准的统一之后，便可以真正获取到开放式的互连系统结构。在新时代高速发展带动下，以及社会经济、科技发展水平的不断提升，自动化应用技术也取得了较为显著的应用效果，对水电厂计算机监控系统的应用也提出了新的要求，需要相关技术人员给予更全面、深入的研发。一方面，主要实现的革新发展目标就是其运行管理工作的落实要实行无人值班的模式，进一步深化自动化技术的应用发展研究，不断探索、研发出更新颖先进的监控系统，不断增强系统运行的可靠性，拓展出新颖多样化的分析功能，加强跨平台技术的应用普及，真正做到与其他系统共享相应信息，逐步实现水电厂建设的数字化发展；另一方面，在设备管理、诊断检测技术的研究发展来讲，应见将状态检修视为主要标志，对此，在近几年，我国很多水电厂都已经在尝试状态检修技术的推广，在充分重视绝缘局部放电监测、振动摆渡监测等内容的同时，还应强化远程监测方面的深入分析研究。

5.结束语

当前我国水电厂日常工作现状来看，其计算机监控系统可采用的通讯方式往往都是丰富多样的，且都存在各自的优势与不足，并一起构成了相对完善的监控通讯系统。随着国产化的进程不断加快，监控设备国产化的优势也将越发显现。

参考文献

[1]李岚.水电厂计算机监控系统的研究与设计[D].太原理工大学，2015

[2]张应亮.水电厂计算机监控系统通讯方式分析[J].湖南水利水电，2017（03）：89-90，95.

[3]李胜川.浑江梯级水电厂计算机监控系统的设计与实现[D].大连理工大学，2016