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【摘要】：本文围绕计算机电气监控系统的构成、特点以及功能实现的三个方面进行了具体的阐述和分析。
【关键词】：计算机电气监控系统特点
中图分类号X924.3文献标识码： A 文章编号：
我国综合自动化系统技术从上世纪80年代末开始有了长足进步，随着自动化技术、计算机技术的逐渐成熟，电气自动化所体现的减员增效优势已为更多电网机组以及大型装备企业所认知，目前我国绝大多数大中型电站以及新建电站均投入计算机电气自动化监控系统设备，我国自动化系统已步入成熟发展的阶段。
一、计算机电气监控系统构成
计算机电气监控系统采用全开放、全分布式结构，系统由站控层、网络层和现地层设备构成。站控层各站点功能相对独立，互不影响；现地层以间隔为单元，各个LCU功能也相对独立，在站控层故障的情况下，LCU仍能独立完成其监测和控制功能。
1、系统网络结构
随着信息共享和互连的需要，以及网络技术迅速发展，以以太网为代表的局域网技术和以TCP/IP为代表的互连网技术成为当今世界的两大网络技术主流。因此以太网以其低廉的价格、开放的协议以及成熟的总线仲裁机制，是大型厂/站自动化系统必然发展趋势。
1.1单以太网系统
以太网技术代表厂/站监控系统发展潮流，选择单以太网模式，在保证系统数据信道带宽的同时，作到系统扩展能力强，形式简洁，接口简单，方便安装调试，在实现系统性能的同时，作到系统成本的控制。该系统模式适用于中小型机组，以及其他对系统成本控制有较高要求的厂/站。
1.2双以太网系统
选用双以太网模式，相比单以太网而言，有效的提高系统的可靠性以及分担数据流量、减轻网络负荷，相应的网络投资加大。正常时设备的数据交换分配在两个网络上，当某个网络发生故障时，立即快速切换到非故障网络上，在最短时间内保证系统信道通畅。该网络模式适用于各类大中型厂/站，以及对系统可靠性要求相对较高的用户。
2、站控层
站控层设备有操作员站、工程师站、通信服务器、GPS同步对时设备、打印设备、多媒体语音报警设备、不间断电源设备(UPS)。另外根据电厂/站的需要可以配置模拟屏、背投系统。操作员站、工程师站、远动通信站采用高性能工业控制计算机或工作站。工程师站按继电保护故障信息管理系统子站配置，他除完成保护装置的定值管理外，还具有故障的分析和诊断功能，以及向继电保护故障信息管理系统主站传送数据。通信服务器直接连接到以太网上，同现地层的设备直接通信，完成电厂/站的“四遥”功能以及与电厂/站的其他系统进行数据交换。操作员站、工程师站、远动通信站可以全部或部分集成在一台操作员站上，最大限度的满足部分电厂/站的用户对投资成本控制的要求。
3、地层
现地层可根据电站情况配置各种功能的LCU(现地控制单元)，按对象分散，可设机组LCU，公用设备及开关站LCU，坝区LCU等。现地工作站采用工业平板计算机（触摸屏、彩色液晶显示），现地工作站与站控层操作员站的软件配置一致，与本LCU内的其他设备进行通信，实现对机组的监视、控制和操作，即使站控层设备全部瘫痪也不会影响机组现地的监视、控制和操作。
二、计算机电气监控系统的特点分析
电厂/站综合自动化系统的全开放、全分布式结构代表了厂/站计算机自动化系统的发展潮流。分布式监控系统以控制对象分散为主要特征，对于电厂而言包括：发电机组、开关站、公用设备等，按控制对象为单元设置多套相应的装置，构成电厂现地控制单元(LCU)，完成控制对象的数据采集和处理、控制和调节及装置的数据通信等。
传统的分层监控系统模式，由于上位机功能集中，系统的全部数据集中在主控计算机中，数据库分布性差，自治性不好，这样的缺点是一旦上位机出现故障，系统数据库全部丢失，系统功能如监视、控制功能也只有丢失，这样即使冗余工作也不能满足系统分期投运和今后扩充的要求；在分层模式中，下层分散测控单元通过现地前置机完成数据打包，通讯转发至站控层，虽然体现了系统的分层思想，但在实践过程中却往往成为系统的瓶颈，前置机一旦发生故障， LCU与站控层的数据交换就无法实现；传统系统选用现场总线技术，总线协议繁杂，导致系統开放性差，限制了用户对系统扩展的要求，并且总线技术在通讯带宽、网络扩展性能、网可靠性和通用性上有诸多局限。
近年来以太网技术迅猛发展，采用开放标准协议的以太网作为主干网的趋势越来越明显，使得系统各层之间大数据流量的通信实时性、高效性、可靠性有了显著提高。
三、计算机电气监控系统功能实现
1、数据采集与处理
周期性地采集各LCU收集的发电机、公用系统、升压站实时模拟量、状态量（开关量）、脉冲量（电度量）等数据；自动接收各级调度中心下发的信息查询、控制调节指令；自动接收其他系统(MIS系统等)以及其他自动化装置(诸如励磁、调速器等)的数据信息。数据预处理包括有效性、合理性判断，软件滤波，输入误差补偿，标度，变换，越复限比较以及格式化，报警或变位时间标记等，开入量还包括输入硬件防抖滤波和软件抗干扰滤波。
2、事件与报警处理
报警处理分为事故报警和预告报警方式。前者包括非操作引起的断路器跳闸和保护装置动作信号。后者包括一般设备变位、状态异常信息、模拟量越限/复限、计算机站控系统的各个部件、间隔层单元的状态异常等。报警信息包括设备名称、设备异常状态、报警发生时间(年、月、日、时、分、秒、毫秒)。报警输出支持音响和语音，可由用户灵活设置，同时启动事件打印输出功能。
3、人机接口
提供功能强大、使用简洁的图形系统，可将系统信息以各类图形画面、曲线、趋势图等多种形式表示，支持画面的漫游、无级缩放等操作，可实现对CRT画面实现任意窗口的硬拷贝功能。并支持实时报警在线打印以及图形在线打印。运行人员可通过鼠标或键盘选择和召唤画面显示，可同时显示多幅画面。
4、系统自诊断自恢复
系统具有自诊断功能，对整个系统的硬件和软件运行状况实时监视。关键进程由于某种原因死锁或终止运行，系统的自恢复功能能杀死失控和死锁程序并自动恢复到原来的正常状态。
四、总结
当前大、中型电厂/站以及企业纷纷将经济运行作为其创造更大效益的手段，其中很多企业已经投入资金进行了全厂计算机监控系统的建设和改造，基本实现自动发电/电压控制，并获得了可观的经济效益。然而还有不少的企业和电厂/站，发电设备老化，长期处于不合理运行方式，造成了大量的电能损耗和设备消耗，严重削弱了这些企业在电网中的调峰、调频及事故备用的能力，使得其经济效益也受到了影响。因此，设计和完善实施计算机电气监控系统的应用能够对大型企业用电机组的负荷分配进行空间优化，从而确保企业运行安全以及综合效益的提升。
【参考文献】：
[1]杨海燕.基于现场监测数据的水轮机运行性能分析[D].河北工程大学，2011.DOI：10.7666/d.d153538.
[2]雷振.工矿企业电气监控及电能量管理系统的研制[D].湖南大学，2009.DOI：10.7666/d.y1510947.
[3]王忠.建筑电气智能监控系统设计[D].合肥工业大学，2010.DOI：10.7666/d.y1701007.
【关键词】：计算机电气监控系统特点
中图分类号X924.3文献标识码： A 文章编号：
我国综合自动化系统技术从上世纪80年代末开始有了长足进步，随着自动化技术、计算机技术的逐渐成熟，电气自动化所体现的减员增效优势已为更多电网机组以及大型装备企业所认知，目前我国绝大多数大中型电站以及新建电站均投入计算机电气自动化监控系统设备，我国自动化系统已步入成熟发展的阶段。
一、计算机电气监控系统构成
计算机电气监控系统采用全开放、全分布式结构，系统由站控层、网络层和现地层设备构成。站控层各站点功能相对独立，互不影响；现地层以间隔为单元，各个LCU功能也相对独立，在站控层故障的情况下，LCU仍能独立完成其监测和控制功能。
1、系统网络结构
随着信息共享和互连的需要，以及网络技术迅速发展，以以太网为代表的局域网技术和以TCP/IP为代表的互连网技术成为当今世界的两大网络技术主流。因此以太网以其低廉的价格、开放的协议以及成熟的总线仲裁机制，是大型厂/站自动化系统必然发展趋势。
1.1单以太网系统
以太网技术代表厂/站监控系统发展潮流，选择单以太网模式，在保证系统数据信道带宽的同时，作到系统扩展能力强，形式简洁，接口简单，方便安装调试，在实现系统性能的同时，作到系统成本的控制。该系统模式适用于中小型机组，以及其他对系统成本控制有较高要求的厂/站。
1.2双以太网系统
选用双以太网模式，相比单以太网而言，有效的提高系统的可靠性以及分担数据流量、减轻网络负荷，相应的网络投资加大。正常时设备的数据交换分配在两个网络上，当某个网络发生故障时，立即快速切换到非故障网络上，在最短时间内保证系统信道通畅。该网络模式适用于各类大中型厂/站，以及对系统可靠性要求相对较高的用户。
2、站控层
站控层设备有操作员站、工程师站、通信服务器、GPS同步对时设备、打印设备、多媒体语音报警设备、不间断电源设备(UPS)。另外根据电厂/站的需要可以配置模拟屏、背投系统。操作员站、工程师站、远动通信站采用高性能工业控制计算机或工作站。工程师站按继电保护故障信息管理系统子站配置，他除完成保护装置的定值管理外，还具有故障的分析和诊断功能，以及向继电保护故障信息管理系统主站传送数据。通信服务器直接连接到以太网上，同现地层的设备直接通信，完成电厂/站的“四遥”功能以及与电厂/站的其他系统进行数据交换。操作员站、工程师站、远动通信站可以全部或部分集成在一台操作员站上，最大限度的满足部分电厂/站的用户对投资成本控制的要求。
3、地层
现地层可根据电站情况配置各种功能的LCU(现地控制单元)，按对象分散，可设机组LCU，公用设备及开关站LCU，坝区LCU等。现地工作站采用工业平板计算机（触摸屏、彩色液晶显示），现地工作站与站控层操作员站的软件配置一致，与本LCU内的其他设备进行通信，实现对机组的监视、控制和操作，即使站控层设备全部瘫痪也不会影响机组现地的监视、控制和操作。
二、计算机电气监控系统的特点分析
电厂/站综合自动化系统的全开放、全分布式结构代表了厂/站计算机自动化系统的发展潮流。分布式监控系统以控制对象分散为主要特征，对于电厂而言包括：发电机组、开关站、公用设备等，按控制对象为单元设置多套相应的装置，构成电厂现地控制单元(LCU)，完成控制对象的数据采集和处理、控制和调节及装置的数据通信等。
传统的分层监控系统模式，由于上位机功能集中，系统的全部数据集中在主控计算机中，数据库分布性差，自治性不好，这样的缺点是一旦上位机出现故障，系统数据库全部丢失，系统功能如监视、控制功能也只有丢失，这样即使冗余工作也不能满足系统分期投运和今后扩充的要求；在分层模式中，下层分散测控单元通过现地前置机完成数据打包，通讯转发至站控层，虽然体现了系统的分层思想，但在实践过程中却往往成为系统的瓶颈，前置机一旦发生故障， LCU与站控层的数据交换就无法实现；传统系统选用现场总线技术，总线协议繁杂，导致系統开放性差，限制了用户对系统扩展的要求，并且总线技术在通讯带宽、网络扩展性能、网可靠性和通用性上有诸多局限。
近年来以太网技术迅猛发展，采用开放标准协议的以太网作为主干网的趋势越来越明显，使得系统各层之间大数据流量的通信实时性、高效性、可靠性有了显著提高。
三、计算机电气监控系统功能实现
1、数据采集与处理
周期性地采集各LCU收集的发电机、公用系统、升压站实时模拟量、状态量（开关量）、脉冲量（电度量）等数据；自动接收各级调度中心下发的信息查询、控制调节指令；自动接收其他系统(MIS系统等)以及其他自动化装置(诸如励磁、调速器等)的数据信息。数据预处理包括有效性、合理性判断，软件滤波，输入误差补偿，标度，变换，越复限比较以及格式化，报警或变位时间标记等，开入量还包括输入硬件防抖滤波和软件抗干扰滤波。
2、事件与报警处理
报警处理分为事故报警和预告报警方式。前者包括非操作引起的断路器跳闸和保护装置动作信号。后者包括一般设备变位、状态异常信息、模拟量越限/复限、计算机站控系统的各个部件、间隔层单元的状态异常等。报警信息包括设备名称、设备异常状态、报警发生时间(年、月、日、时、分、秒、毫秒)。报警输出支持音响和语音，可由用户灵活设置，同时启动事件打印输出功能。
3、人机接口
提供功能强大、使用简洁的图形系统，可将系统信息以各类图形画面、曲线、趋势图等多种形式表示，支持画面的漫游、无级缩放等操作，可实现对CRT画面实现任意窗口的硬拷贝功能。并支持实时报警在线打印以及图形在线打印。运行人员可通过鼠标或键盘选择和召唤画面显示，可同时显示多幅画面。
4、系统自诊断自恢复
系统具有自诊断功能，对整个系统的硬件和软件运行状况实时监视。关键进程由于某种原因死锁或终止运行，系统的自恢复功能能杀死失控和死锁程序并自动恢复到原来的正常状态。
四、总结
当前大、中型电厂/站以及企业纷纷将经济运行作为其创造更大效益的手段，其中很多企业已经投入资金进行了全厂计算机监控系统的建设和改造，基本实现自动发电/电压控制，并获得了可观的经济效益。然而还有不少的企业和电厂/站，发电设备老化，长期处于不合理运行方式，造成了大量的电能损耗和设备消耗，严重削弱了这些企业在电网中的调峰、调频及事故备用的能力，使得其经济效益也受到了影响。因此，设计和完善实施计算机电气监控系统的应用能够对大型企业用电机组的负荷分配进行空间优化，从而确保企业运行安全以及综合效益的提升。
【参考文献】：
[1]杨海燕.基于现场监测数据的水轮机运行性能分析[D].河北工程大学，2011.DOI：10.7666/d.d153538.
[2]雷振.工矿企业电气监控及电能量管理系统的研制[D].湖南大学，2009.DOI：10.7666/d.y1510947.
[3]王忠.建筑电气智能监控系统设计[D].合肥工业大学，2010.DOI：10.7666/d.y1701007.