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【摘 要】水电站监控系统是指整个水电站设备的控制、测量、监控和保护均由计算机系统来完成。计算机监控系统充分利用计算机技术、通讯技术、PLC和网络技术将水电站各个设备连接起来集中监控管理，以实现整个电站运行的可靠性和经济性。
【关键词】水电站;计算机监控系统;远程诊断;维护策略
前言
自20世纪90年代以来我国科学技术得到迅速发展，社会生产和人们的生活方式都发生了翻天覆地的变化，其中远程监控技术正在逐步发展，其重要性也逐渐被人们所重视。人们的日常生活和现代化工业生产对电力的需求与日俱增，成为生产生活中不可或缺的动力能源，与煤火力、核能、风力等发电相比，水力发电更加环保且成本较低，符合社会可持续发展原则。将远程监控系统应用于水电站的使用之中能够克服传统监控系统中需要操作人员在现场监视一线生产情况的缺陷。
1水电站现状
在地势落差大的的山区往往水利资源丰富，因此水电站一般建造在交通较不方便的山区，导致了职工上班和生活极为不便。站内往往只保留一线生产部门，而管理部门与生产部门因为距离问题，导致无法在第一时间获得水电站的各种数据，及时制定计划并发出指令。
1.1通讯方案需求的分析
由于水电站大多数处于偏远的山区，因此与外界交互一般使用普通公共交换电话网的电话线，通讯线路比较简陋。公共交换电话网的程控电话机线路的通讯线路带宽传输速度只有33.6kbps，因此很大程度上限制了远程的信息的传输速率，其次公共交换电话网传输的带宽波动较大以及通讯线路不稳定，难以保证数据长期可靠稳定地传输，导致远程设备的调度和视频的监视难度增加。因此要设计新的通讯方式从而适应恶劣条件来保证信息运输。
1.2远程数据监视需求的分析
相对完整的监视方案需要远程监视点的相关技术人员在看到现场视频信息的同时，结合抽象的数掘信息。远程监视点根据得到的反映目前设备的运行状态的数據信息，通过绘制成图形曲线的方式宏观的反映设备的运行趋势，诊断设备的故障。
1.3远程视频监控需求分析
在水电站的监控过程中，管理者通过视频对水电站进行远程监控，提高了工作效率和准确性，而且在大坝等特殊位置如果进行人工监测不仅浪费大量的人力资源，同时也存在极大的安全隐患。因此，远程视频监控技术尤为重要。
2远程监控面临的问题
2.1远程监控系统的特点分析
远程监控系统对信息传输有很高的要求，包括对于信息的准确性、实时性、安全性、连续性的保障。
2.1.1实时性
实时性直接关系到数据分析和方案制定因此就显得十分重要，即要在限定的时间内正确的完成数据的传输和处理。
2.2.2安全性
由于数据包在传输过程中可能会遭受被篡改、窃听等威胁，且远程监控往往通过互联网传输数据包，因此对安全性需要格外重视。
2.2.3可靠性和容错性
由于系统自身出错导致的故障，影响监控的工作效率，因此需要自动或半自动地采取相应的措施，保证系统能够恢复正常运行。
2.2数据传输安全性不高
数据在传输过程中威胁其安全的主要因素有，硬件实体、信息受到攻击和威胁、技术缺陷、计算机犯罪、病毒等。尤其如果远程设备的控制命令受到伪造和恶意攻击或后，会带来巨大的经济损失。
3水电站实现远程集控运维技术要求
（1）远程集控平台：远程监控中心及水电站智能化设备、信息化系统，基于专网或互联网平台，对水电站实现“五遥”智能控制。（2）设备兼容技术：集控中心的计算机监控系统设备，应具备无缝接入大多数保护、PLC、仪表。（3）通讯模块化技术：支持不同网络调节下的数据接入，无线（4G）、ADSL;公网（光纤）、局域网（光纤）。（4）水电站机电设备参数在线监测趋势分析技术。利用大数据分析，从而得出设备运行参数变化的原因，为设备运行方案调整、保养、维修提供决策依据。（5）机组优化运行技术。根据发电计划和实时水位，系统计算出当前的开机台数，并通过调节导叶开度的方式调节机组负荷，最终达到经济优化运行的目的。（6）水电站梯级调度及优化运行系统。对水库的降雨、入库和出库流量、水位等进行自动检测及趋势分析，对电站开停机调度，将最大限度的利用水能，提高发电量效果显著。（7）水工建筑物安全监测、预警系统。对电站水工建筑物的变形、位移、渗流、应力等进行在线监测，全面提高对电站建筑物和周边环境如滑坡、泥石流等灾害快速、全面、准确的预报、预警，为无人值班电站提供了必要的安全保障。（8）web、手机APP、微信、短信等各种方式展示和查询系统。（9）生产管理系统。以设备资产管理作为核心和基础，以发电生产、运行、检修维护、生产技术、物资保障等关键业务的执行为主线同时融入电站核心设备的数据采集，显示，分析功能，为企业的管理和决策提供完整、高效、智能的数据支持。
4远程集控运行的重点
远程集控运行的主要工作就是设备操作、负荷调整、运行监视，以及在操作过程中、负荷调整过程中、日常监视中出现异常情况时的响应处理。设备操作是一个阶段性的工作，达到目标状态操作任务就完成，投AGC功能的电厂负荷给定值主要由电网EMS系统动态下达，调整靠自动装置实现。而运行参数、运行状态的监视则是运行人员的经常性的日常工作，报警信息及时得到响应，因此对设备进行安全有效监视显得非常重要。人机界面是实现集控中心远程监控功能的重要窗口，监控系统的所有功能都通过人机界面表现出来。因此监控画面要全面完整，重点突出，层次分明，画面之间的连接顺畅，对象要可靠识别，确保安全监控，从内在的逻辑闭锁和直观形象的画面都体现防止误操作的要求，突出远程集控的特点。画面主要分为以下三类;操作类：开停机、开关站倒闸操作。调节类：AGC.AVC.监视类：①运行工况监视：运行状态、运行参数;②操作、调节过程监视;③安全监视：故障（事故）报警。主设备信息、涉网的继电保护信息、影响机组出力和设备安全稳定的上传信息要单一具体，辅助设备信息可适当采用综合信息。同一类的大量信息可以在电站侧优化处理后上传，如发电机定子线圈温度可选择排序高的3点上送。这样可以有效避免大量次要信息，抓住重点，最大程度减少对监控人员的干扰，确保对设备的安全有效的监视。监视按照特点和响应等级分成三类：需要经常性监视的、过程监视、安全监视。其中故障响应等级最高，尤其是事故报警时需要进行紧急处理，并按照要求报告中调。可以用不同的颜色加以区别并分级进行管理。（1）经常性监视的对象含电站设备、计算机监控系统、通道等三部分。电站设备：电厂机组、主变、高抗、主系统开关设备等主要设备和重要辅助设备的运行工况、运行参数。计算机监控系统：计算机监控系统运行状态，包括控制权、操作权，AGC，AVC功能调节中需要掌握的功能态、运行参数。远动通道运行状态：集控中心至每个电厂、电厂至调度的远动通道运行状态。（2）过程监视：开停机、设备操作过程的监视，调节过程监视，过程结束监视终了。过程受阻时及时进行干预。（3）安全监视：分故障监视、事故监视两类，事件发生时进行应急响应和处理。在上述3种监视类型中，过程监视预见性较强，出现问题时处理可按预案进行。安全监视正常运行时无法事先预测，报警时应高度关注，并进人跟踪监视状态或者进行相应处理。根据运行设备的实际运行情况可将故障监视的情况列人日常监视。
结束语
远程监控系统的应用很大程度上解决了水电站原先系统中出现的问题，很好地实现了对水电的精准调度，极大地促进了水电站管理的信息化程度，提高了监控的效率，在水电资源丰富的地区具有极高的推广价值，为社会生产创造更大的经济利益。
参考文献：
[1]丁伦军，张露成，李黎明，等.溪洛渡水电站计算机监控系统设计与开发[J].水电厂自动化，2017，38（1）：1-5.
[2]彭瑞双.计算机监控系统在张河湾水电站的应用[J].中国水能及电气化，2011（8）：50-53.
（作者单位：南京河海南自水电自动化有限公司）
【关键词】水电站;计算机监控系统;远程诊断;维护策略
前言
自20世纪90年代以来我国科学技术得到迅速发展，社会生产和人们的生活方式都发生了翻天覆地的变化，其中远程监控技术正在逐步发展，其重要性也逐渐被人们所重视。人们的日常生活和现代化工业生产对电力的需求与日俱增，成为生产生活中不可或缺的动力能源，与煤火力、核能、风力等发电相比，水力发电更加环保且成本较低，符合社会可持续发展原则。将远程监控系统应用于水电站的使用之中能够克服传统监控系统中需要操作人员在现场监视一线生产情况的缺陷。
1水电站现状
在地势落差大的的山区往往水利资源丰富，因此水电站一般建造在交通较不方便的山区，导致了职工上班和生活极为不便。站内往往只保留一线生产部门，而管理部门与生产部门因为距离问题，导致无法在第一时间获得水电站的各种数据，及时制定计划并发出指令。
1.1通讯方案需求的分析
由于水电站大多数处于偏远的山区，因此与外界交互一般使用普通公共交换电话网的电话线，通讯线路比较简陋。公共交换电话网的程控电话机线路的通讯线路带宽传输速度只有33.6kbps，因此很大程度上限制了远程的信息的传输速率，其次公共交换电话网传输的带宽波动较大以及通讯线路不稳定，难以保证数据长期可靠稳定地传输，导致远程设备的调度和视频的监视难度增加。因此要设计新的通讯方式从而适应恶劣条件来保证信息运输。
1.2远程数据监视需求的分析
相对完整的监视方案需要远程监视点的相关技术人员在看到现场视频信息的同时，结合抽象的数掘信息。远程监视点根据得到的反映目前设备的运行状态的数據信息，通过绘制成图形曲线的方式宏观的反映设备的运行趋势，诊断设备的故障。
1.3远程视频监控需求分析
在水电站的监控过程中，管理者通过视频对水电站进行远程监控，提高了工作效率和准确性，而且在大坝等特殊位置如果进行人工监测不仅浪费大量的人力资源，同时也存在极大的安全隐患。因此，远程视频监控技术尤为重要。
2远程监控面临的问题
2.1远程监控系统的特点分析
远程监控系统对信息传输有很高的要求，包括对于信息的准确性、实时性、安全性、连续性的保障。
2.1.1实时性
实时性直接关系到数据分析和方案制定因此就显得十分重要，即要在限定的时间内正确的完成数据的传输和处理。
2.2.2安全性
由于数据包在传输过程中可能会遭受被篡改、窃听等威胁，且远程监控往往通过互联网传输数据包，因此对安全性需要格外重视。
2.2.3可靠性和容错性
由于系统自身出错导致的故障，影响监控的工作效率，因此需要自动或半自动地采取相应的措施，保证系统能够恢复正常运行。
2.2数据传输安全性不高
数据在传输过程中威胁其安全的主要因素有，硬件实体、信息受到攻击和威胁、技术缺陷、计算机犯罪、病毒等。尤其如果远程设备的控制命令受到伪造和恶意攻击或后，会带来巨大的经济损失。
3水电站实现远程集控运维技术要求
（1）远程集控平台：远程监控中心及水电站智能化设备、信息化系统，基于专网或互联网平台，对水电站实现“五遥”智能控制。（2）设备兼容技术：集控中心的计算机监控系统设备，应具备无缝接入大多数保护、PLC、仪表。（3）通讯模块化技术：支持不同网络调节下的数据接入，无线（4G）、ADSL;公网（光纤）、局域网（光纤）。（4）水电站机电设备参数在线监测趋势分析技术。利用大数据分析，从而得出设备运行参数变化的原因，为设备运行方案调整、保养、维修提供决策依据。（5）机组优化运行技术。根据发电计划和实时水位，系统计算出当前的开机台数，并通过调节导叶开度的方式调节机组负荷，最终达到经济优化运行的目的。（6）水电站梯级调度及优化运行系统。对水库的降雨、入库和出库流量、水位等进行自动检测及趋势分析，对电站开停机调度，将最大限度的利用水能，提高发电量效果显著。（7）水工建筑物安全监测、预警系统。对电站水工建筑物的变形、位移、渗流、应力等进行在线监测，全面提高对电站建筑物和周边环境如滑坡、泥石流等灾害快速、全面、准确的预报、预警，为无人值班电站提供了必要的安全保障。（8）web、手机APP、微信、短信等各种方式展示和查询系统。（9）生产管理系统。以设备资产管理作为核心和基础，以发电生产、运行、检修维护、生产技术、物资保障等关键业务的执行为主线同时融入电站核心设备的数据采集，显示，分析功能，为企业的管理和决策提供完整、高效、智能的数据支持。
4远程集控运行的重点
远程集控运行的主要工作就是设备操作、负荷调整、运行监视，以及在操作过程中、负荷调整过程中、日常监视中出现异常情况时的响应处理。设备操作是一个阶段性的工作，达到目标状态操作任务就完成，投AGC功能的电厂负荷给定值主要由电网EMS系统动态下达，调整靠自动装置实现。而运行参数、运行状态的监视则是运行人员的经常性的日常工作，报警信息及时得到响应，因此对设备进行安全有效监视显得非常重要。人机界面是实现集控中心远程监控功能的重要窗口，监控系统的所有功能都通过人机界面表现出来。因此监控画面要全面完整，重点突出，层次分明，画面之间的连接顺畅，对象要可靠识别，确保安全监控，从内在的逻辑闭锁和直观形象的画面都体现防止误操作的要求，突出远程集控的特点。画面主要分为以下三类;操作类：开停机、开关站倒闸操作。调节类：AGC.AVC.监视类：①运行工况监视：运行状态、运行参数;②操作、调节过程监视;③安全监视：故障（事故）报警。主设备信息、涉网的继电保护信息、影响机组出力和设备安全稳定的上传信息要单一具体，辅助设备信息可适当采用综合信息。同一类的大量信息可以在电站侧优化处理后上传，如发电机定子线圈温度可选择排序高的3点上送。这样可以有效避免大量次要信息，抓住重点，最大程度减少对监控人员的干扰，确保对设备的安全有效的监视。监视按照特点和响应等级分成三类：需要经常性监视的、过程监视、安全监视。其中故障响应等级最高，尤其是事故报警时需要进行紧急处理，并按照要求报告中调。可以用不同的颜色加以区别并分级进行管理。（1）经常性监视的对象含电站设备、计算机监控系统、通道等三部分。电站设备：电厂机组、主变、高抗、主系统开关设备等主要设备和重要辅助设备的运行工况、运行参数。计算机监控系统：计算机监控系统运行状态，包括控制权、操作权，AGC，AVC功能调节中需要掌握的功能态、运行参数。远动通道运行状态：集控中心至每个电厂、电厂至调度的远动通道运行状态。（2）过程监视：开停机、设备操作过程的监视，调节过程监视，过程结束监视终了。过程受阻时及时进行干预。（3）安全监视：分故障监视、事故监视两类，事件发生时进行应急响应和处理。在上述3种监视类型中，过程监视预见性较强，出现问题时处理可按预案进行。安全监视正常运行时无法事先预测，报警时应高度关注，并进人跟踪监视状态或者进行相应处理。根据运行设备的实际运行情况可将故障监视的情况列人日常监视。
结束语
远程监控系统的应用很大程度上解决了水电站原先系统中出现的问题，很好地实现了对水电的精准调度，极大地促进了水电站管理的信息化程度，提高了监控的效率，在水电资源丰富的地区具有极高的推广价值，为社会生产创造更大的经济利益。
参考文献：
[1]丁伦军，张露成，李黎明，等.溪洛渡水电站计算机监控系统设计与开发[J].水电厂自动化，2017，38（1）：1-5.
[2]彭瑞双.计算机监控系统在张河湾水电站的应用[J].中国水能及电气化，2011（8）：50-53.
（作者单位：南京河海南自水电自动化有限公司）