淺談小水電計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用

謝傳萍 徐進(jìn)

摘 要：我國小水電數(shù)量多，至今多數(shù)存在設(shè)備老化、可靠性下降問題，加上操作繁瑣，致使運(yùn)行成本提高，發(fā)電效率降低，亟需進(jìn)行設(shè)備升級(jí)改造。本文結(jié)合小水電的特點(diǎn)，介紹了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用到的軟硬件平臺(tái)、一體化控制技術(shù)、總線技術(shù)、以及云平臺(tái)接入等控制技術(shù)進(jìn)行了研究和分析，可為水電站升級(jí)改造提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：小水電；計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；控制技術(shù)

我國小水電數(shù)量眾多，由于建成時(shí)間較早，安全隱患逐步顯現(xiàn)，運(yùn)行效率降低，電站管理成本日益增加，給電站運(yùn)維工作增加了難度，其中自動(dòng)化設(shè)備可靠性降低，測量精度下降，輸出信號(hào)不穩(wěn)定，給電站設(shè)備巡檢造成困難。[1]

1 上位機(jī)控制技術(shù)

1.1 跨平臺(tái)JAVA技術(shù)

監(jiān)控軟件要求適用PC機(jī)、工作站、服務(wù)器等多種機(jī)型，需要實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)運(yùn)行，而跨平臺(tái)JAVA技術(shù)要能夠支持當(dāng)前主流的Windows、Unix、Linux等操作系統(tǒng)，其中Unix和Linux操作系統(tǒng)因其穩(wěn)定性高而在工控行業(yè)得到越來越多的應(yīng)用，因此監(jiān)控軟件必須能夠獨(dú)立運(yùn)行于各種主流的操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)運(yùn)行，具有較強(qiáng)的通用性和易用性，同時(shí)能夠根據(jù)用戶需求進(jìn)行靈活組態(tài)。

1.2 組態(tài)工具

監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件主要包括系統(tǒng)配置、數(shù)據(jù)庫、圖形、歷史庫、可視化流程、報(bào)表等組態(tài)工具，這些組態(tài)工具要求按模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)工程要求進(jìn)行靈活的選配和安裝，以降低使用難度，縮短調(diào)試時(shí)間。

可以通過任一節(jié)點(diǎn)完成數(shù)據(jù)建模、節(jié)點(diǎn)配置、通訊配置、權(quán)限配置、以及相關(guān)組態(tài)，通過下載實(shí)現(xiàn)與其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行同步，不需在其他節(jié)點(diǎn)重復(fù)組態(tài)。

1.3 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)

要求支持SQL Server、Mysql、Orcale等數(shù)據(jù)庫，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和其他大型的商用數(shù)據(jù)庫進(jìn)行無縫鏈接，并能實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計(jì)和分析功能，實(shí)現(xiàn)分散數(shù)據(jù)的深入挖掘和綜合利用，實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與檢索機(jī)制。

1.4 智能報(bào)警技術(shù)

要求可根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)和業(yè)內(nèi)慣例為各類被監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)設(shè)置預(yù)警和報(bào)警閾值，同時(shí)也可根據(jù)各類事件對設(shè)備安全運(yùn)行的威脅程度設(shè)置報(bào)警級(jí)別。當(dāng)發(fā)生報(bào)警時(shí)，系統(tǒng)平臺(tái)可提供光字/簡報(bào)界面報(bào)警、多媒體語音報(bào)警、短信報(bào)警、電話撥號(hào)報(bào)警、現(xiàn)地聲光報(bào)警等多種告警方式。

1.5 WEB瀏覽技術(shù)

監(jiān)控軟件要求支持WEB發(fā)布功能，支持各種國際標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，支持遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)畫面瀏覽、事件和報(bào)表顯示，有效數(shù)據(jù)流控制，具有多級(jí)用戶訪問權(quán)限，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一認(rèn)證管理，并支持各種訪問方式。監(jiān)控系統(tǒng)能與WEB系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫連接，支持防火墻配置，滿足電力二次安防要求，能夠確保電站系統(tǒng)安全。

電站用戶可以通過手機(jī)或網(wǎng)絡(luò)方式接入，實(shí)時(shí)了解到電站的運(yùn)行狀態(tài)，管理員只需維護(hù)電站服務(wù)器端的系統(tǒng)即可，實(shí)現(xiàn)客戶端免維護(hù)，通過WEB服務(wù)器可取代以往的廠長終端以及部分MIS系統(tǒng)的功能。

1.6 支持IEC61850標(biāo)準(zhǔn)接入

為提高監(jiān)控系統(tǒng)智能化程度，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、水情、大壩監(jiān)測、MIS等子系統(tǒng)的信息共享，消除信息孤島，可考慮建設(shè)一體化智能管控平臺(tái)，以提高網(wǎng)廠協(xié)調(diào)和智能決策分析能力。可依照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)改造水電站設(shè)備，對傳統(tǒng)現(xiàn)地設(shè)備進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)，將傳統(tǒng)二次設(shè)備改為以太網(wǎng)的方式接入監(jiān)控系統(tǒng)，以減少現(xiàn)地層設(shè)備，減少各種開入、開出、模擬量等采集模塊的配置，可進(jìn)一步提高測量和控制的速度和精度。[2]

1.7 支持云平臺(tái)接入

隨著大云物移技術(shù)的發(fā)展，可以付費(fèi)方式租用云服務(wù)提供商的服務(wù)器，通過租用和自建網(wǎng)絡(luò)接入云端服務(wù)器，云端服務(wù)器一般包括云端通信服務(wù)器和云端歷史服務(wù)器。通過云服務(wù)平臺(tái)可降低用戶的投資，降低用戶對設(shè)備的維護(hù)難度，同時(shí)通過云平臺(tái)建設(shè)的小水電集控系統(tǒng)可為區(qū)域內(nèi)的小水電站進(jìn)行聯(lián)合控制和優(yōu)化調(diào)度提供可靠、安全、低成本的解決方案。

2 現(xiàn)地控制技術(shù)

2.1 雙供電電源技術(shù)

現(xiàn)地控制單元采用高可靠的交直流雙供電電源裝置，交直流輸入可實(shí)現(xiàn)無擾動(dòng)切換，經(jīng)過整流和濾波后輸出穩(wěn)定可靠的直流電源供給現(xiàn)地控制單元設(shè)備，以保證現(xiàn)地設(shè)備的正常工作，而且強(qiáng)弱電分離、各輸入輸出回路、控制回路和操作回路電源彼此獨(dú)立，可防止電源故障引起設(shè)備損壞、工作異常等故障。

2.2 高速總線傳輸和通信技術(shù)

現(xiàn)地控制設(shè)備中監(jiān)控、保護(hù)、調(diào)速、勵(lì)磁、輔控等功能單元采用高速可靠的通信總線，各功能單元通過統(tǒng)一的通信接口及規(guī)約，接入監(jiān)控單元，同時(shí)各功能單元基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)快速采集和共享，以減少各設(shè)備單元之間的信號(hào)硬接線。

2.3 可視化流程技術(shù)

現(xiàn)地可編程控制器編程軟件采用可視化流程圖的方式進(jìn)行控制流程編寫，相對于梯形圖、指令表、結(jié)構(gòu)化文本等編程語言要更加形象直觀，降低了控制流程的編寫難度，提高了控制流程的可維護(hù)性和易用性，而且編寫后的可執(zhí)行流程圖與設(shè)計(jì)的流程框圖完全一致，可在線模擬和監(jiān)視流程的執(zhí)行過程。

2.4 統(tǒng)一平臺(tái)技術(shù)

電氣二次設(shè)備單元采用統(tǒng)一的軟件和硬件平臺(tái)技術(shù)，按照模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，統(tǒng)一外觀，根據(jù)實(shí)際需要可靈活配置監(jiān)控單元的采集模塊數(shù)量、保護(hù)功能模塊、勵(lì)磁單/雙調(diào)節(jié)器等，各模塊按照底板安裝的方式，可根據(jù)現(xiàn)場安裝位置進(jìn)行靈活組屏。

2.5 低壓機(jī)組一體化控制技術(shù)

對于低壓機(jī)組，需將測控、保護(hù)、勵(lì)磁、同期等設(shè)計(jì)成標(biāo)準(zhǔn)插件，集成于一個(gè)智能控制裝置內(nèi)。同時(shí)將智能控制器與外圍相關(guān)的勵(lì)磁回路、斷路器、隔離開關(guān)等設(shè)計(jì)成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的一體化控制屏柜，節(jié)省設(shè)備布置空間，節(jié)約生產(chǎn)成本，同時(shí)可簡化調(diào)試和運(yùn)維工作量。

3 結(jié)語

小水電升級(jí)改造是近幾年農(nóng)村水電建設(shè)的一項(xiàng)重要工作，一些新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝在實(shí)踐中不斷涌現(xiàn)和完善。選擇成熟可靠的控制技術(shù)既能夠節(jié)約成本，又能減輕運(yùn)維人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工作環(huán)境，同時(shí)提高電站經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝傳萍，張帥.小水電增效擴(kuò)容自動(dòng)化改造常見問題探討[C].全國水電廠自動(dòng)化技術(shù)2014年度學(xué)術(shù)研討會(huì)，2014.

[2]韓桂芬，袁寧平.IEC61850與智能化水電站[J].水電廠自動(dòng)化，2011（1），9-13.

作者簡介：謝傳萍（1976-），男，漢族，江西萍鄉(xiāng)人，碩士，高級(jí)工程師，主要從事水電廠自動(dòng)化的研究工作。