遠(yuǎn)程集控下水電廠監(jiān)控自動(dòng)化功能完善路徑

孫東貴

（甘肅電投河西水電開發(fā)有限責(zé)任公司，甘肅 張掖 734000）

引言：水電廠運(yùn)行效率直接關(guān)乎到供電質(zhì)量，基于社會(huì)各領(lǐng)域?qū)τ秒娍偭啃枨筝^高，因此，對(duì)水電廠穩(wěn)定、安全運(yùn)行效果提出了更高層次的要求；基于遠(yuǎn)程集控下，完善水電廠自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)功能，可保障水電廠運(yùn)行安全性，相關(guān)研究人員認(rèn)為有必要深入探究水電廠監(jiān)控自動(dòng)化功能完善策略。

一、水電廠監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

（一）設(shè)計(jì)模擬量

水電廠自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中模擬量的設(shè)計(jì)，包括電氣和非電氣兩種模擬量，在具體設(shè)計(jì)過程中，需要結(jié)合模擬量的屬性對(duì)數(shù)據(jù)采集功能進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，明確設(shè)計(jì)范圍，并對(duì)不同模擬量的變化狀態(tài)進(jìn)行分析和評(píng)估，確保在自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)模擬量設(shè)計(jì)上科學(xué)、合理。

（二）設(shè)計(jì)開關(guān)量

水電廠自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)開關(guān)量設(shè)計(jì)過程中，需要根據(jù)掃描信息采集情況，掌握開關(guān)量信息情況，設(shè)計(jì)人員，在具體設(shè)計(jì)時(shí)，主要設(shè)計(jì)中斷型、非中斷型開關(guān)量，確保準(zhǔn)確無誤收集保護(hù)動(dòng)作相關(guān)信息。

（三）設(shè)定脈沖和數(shù)字量

設(shè)定系統(tǒng)脈沖和數(shù)字量方面，需要具體結(jié)合水電廠自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)際情況，清晰化界定脈沖和數(shù)字量范圍，優(yōu)化兩項(xiàng)參數(shù)的設(shè)計(jì)目標(biāo)和設(shè)計(jì)范圍，遵循相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，并將參數(shù)指標(biāo)納入到自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中，存儲(chǔ)到系統(tǒng)資源數(shù)據(jù)庫中，促使水電廠自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)安全、高效運(yùn)行。

二、水電廠監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)配置分析

（一）系統(tǒng)硬件方面的配置

在水電廠自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置方面，重點(diǎn)考慮的是水電廠實(shí)際運(yùn)行需求，優(yōu)化硬件設(shè)備的配置，包括服務(wù)器、操作站、通信站等，并加強(qiáng)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，引入以太網(wǎng)等，加強(qiáng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的通信效果，為自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行提供網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持。

（二）系統(tǒng)軟件方面的配置

在配置自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)軟件方面，主要應(yīng)用了UNIX 編程，設(shè)計(jì)了開放式的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)需求，優(yōu)化了采集方式、設(shè)置了遙信，確保實(shí)時(shí)將水電廠當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，上傳到水電廠控制中心，進(jìn)一步完成數(shù)據(jù)比對(duì)、分析和處理，有異常信息數(shù)據(jù)出現(xiàn)，將啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)[1]。在軟件設(shè)計(jì)方面，基于人性化視角出發(fā)，引入交互技術(shù)，提高了系統(tǒng)主接線畫面的清晰度和分辨率，為水電廠控制中心相關(guān)工作人員提供了參考，便于后續(xù)工作的開展。

（三）系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫方面的配置

針對(duì)水電廠自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)置來說，根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，優(yōu)化了數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，實(shí)時(shí)采集水電廠的運(yùn)行的數(shù)據(jù)信息，加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)信息的整合和處理，將準(zhǔn)確的信息數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控控制中心。工作人員可進(jìn)入數(shù)據(jù)庫檢索信息、提取信息，分析水電廠繼電保護(hù)狀態(tài)，是否出現(xiàn)跳閘故障等異?，F(xiàn)象，并在遙測(cè)技術(shù)支持下，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的檢測(cè)，并對(duì)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警，保證了信息數(shù)據(jù)的完全性。

三、基于遠(yuǎn)程集控模式下分析水電廠自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與完善

（一）完善水電廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的必要性

1.實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)

遠(yuǎn)程集控模式下，優(yōu)化了水電廠自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測(cè)模式，支持系統(tǒng)自動(dòng)刷新，可實(shí)時(shí)獲取到水電廠相關(guān)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，并將獲取到的數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)庫中，為設(shè)備檢修和運(yùn)維提供了數(shù)據(jù)支撐，節(jié)約了設(shè)備維修時(shí)間，提高了故障維修效率，可短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)水電廠正常運(yùn)行。

2.優(yōu)化數(shù)據(jù)管理方式

水電廠自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在遠(yuǎn)程集控模式下，強(qiáng)化了數(shù)據(jù)管理能效，在系統(tǒng)中增設(shè)了添加數(shù)據(jù)、刪除數(shù)據(jù)等功能，支持遠(yuǎn)程調(diào)取和查詢數(shù)據(jù)，滿足數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸需求，更好為后續(xù)相關(guān)工作的開展提供支持。

3.出具數(shù)據(jù)報(bào)表

水電廠遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)控制的相關(guān)設(shè)備，可借助傳感器對(duì)接收到的信息進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)換，并準(zhǔn)確地反映到數(shù)據(jù)報(bào)表中。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫，支持對(duì)歷史數(shù)據(jù)的追溯，實(shí)現(xiàn)了歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前運(yùn)行數(shù)據(jù)的比較分析，根據(jù)數(shù)據(jù)比對(duì)結(jié)果，可繪制出數(shù)據(jù)曲線圖，幫助相關(guān)工作人員更好地進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，判斷水電廠當(dāng)前運(yùn)行情況。

4.預(yù)警

當(dāng)水電廠設(shè)備設(shè)施出現(xiàn)電流或電壓安全隱患，需要及時(shí)進(jìn)行處理，避免引發(fā)安全事故；在遠(yuǎn)程集控模式下，水電廠自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電流、電壓是否超出額定的參考值，并第一時(shí)間進(jìn)行預(yù)警，精準(zhǔn)定位故障位置，幫助相關(guān)工作人員進(jìn)行故障處理。

（二）完善水電廠自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)功能

基于遠(yuǎn)程集控模式下，完善水電廠自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)功能，可進(jìn)一步提高水電廠運(yùn)行效率，保證經(jīng)濟(jì)效益?；诖?，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，結(jié)合水電廠實(shí)際情況，優(yōu)化了調(diào)整了遠(yuǎn)程瀏覽功能，引入了B/S技術(shù)，進(jìn)一步強(qiáng)化了系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理和維護(hù)效果，驅(qū)動(dòng)水電廠遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

同時(shí)，加大先進(jìn)技術(shù)引進(jìn)力度，優(yōu)化數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，拓展數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)量，確保在相關(guān)技術(shù)支持下，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫信息檢測(cè)，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的同時(shí)，為數(shù)據(jù)庫建設(shè)提供了安全保障。另外，在遠(yuǎn)程集控狀態(tài)下，實(shí)施狀態(tài)監(jiān)測(cè)，引入遠(yuǎn)程運(yùn)輸技術(shù)，進(jìn)一步提高了遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行效果[2]。為促使水電廠自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)目標(biāo)，系統(tǒng)功能完善環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員給予系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求，增設(shè)；額Base To Base等技術(shù)，保證了數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸效果，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)和改造目標(biāo)，實(shí)時(shí)獲取精確的數(shù)據(jù)。

另外，在系統(tǒng)功能優(yōu)化設(shè)計(jì)上，引入了中間技術(shù)和自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化了數(shù)據(jù)處理方式，在技術(shù)支持下，將系統(tǒng)中間件和客戶端進(jìn)行銜接，保證了數(shù)據(jù)傳輸效果，達(dá)到數(shù)據(jù)交換目的，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐〞扯?。同時(shí)，在自動(dòng)識(shí)別技術(shù)支撐下，及時(shí)有效地識(shí)別機(jī)組異常狀態(tài)，方便人員控制，更好幫助機(jī)組運(yùn)維人員制定針對(duì)性地解決措施，進(jìn)而在最大程度上提高水電廠自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，保證系統(tǒng)運(yùn)行效率，均衡水電廠的經(jīng)濟(jì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

四、遠(yuǎn)程集控下自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在水電廠中的具體應(yīng)用

（一）監(jiān)測(cè)、控制

將自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用在水電廠管理中，保證了水電廠的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)對(duì)水輪機(jī)組核心部分的監(jiān)測(cè)，提高了水輪機(jī)的工作效率，發(fā)揮了系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和控制作用，提高了水電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效果；同時(shí)，在遠(yuǎn)程控制狀態(tài)下，支持對(duì)系統(tǒng)初始值設(shè)置，大大提高了電度量監(jiān)控準(zhǔn)確性。

（二）安防監(jiān)控功能的應(yīng)用

在監(jiān)控系統(tǒng)功能優(yōu)化過程中，結(jié)合水電廠運(yùn)行需要，進(jìn)一步優(yōu)化了安防監(jiān)控系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了電視安防監(jiān)控系統(tǒng)，目的在于，將監(jiān)控畫面實(shí)時(shí)上傳到電視安防系統(tǒng)中，并通過界面進(jìn)行展示，在具體優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員針基于系統(tǒng)運(yùn)行性能和機(jī)電設(shè)備控制著手，加強(qiáng)系統(tǒng)和設(shè)備之間的銜接性，集成到統(tǒng)一平臺(tái)上，并在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持下，促使機(jī)電設(shè)備在電視安防系統(tǒng)監(jiān)控下運(yùn)行，實(shí)時(shí)監(jiān)督機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，獲取機(jī)電設(shè)備運(yùn)行相關(guān)數(shù)據(jù)，強(qiáng)化了全程監(jiān)督效果，便于水電廠掌握相關(guān)機(jī)電設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)機(jī)電設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，會(huì)第一時(shí)間將故障信息上傳到電視安防監(jiān)控系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)反映到電視界面中，便于人員采取措施，順利推進(jìn)故障檢修工作的開展，最短時(shí)間內(nèi)消除機(jī)電設(shè)備故障，保證水電廠相關(guān)機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行性能[3]。同時(shí)，在電視安防監(jiān)控系統(tǒng)控制下，掌握現(xiàn)場(chǎng)工作人員的情況，提高了管理人員的管理效率，并就工作中出現(xiàn)的問題，給出指令，提高現(xiàn)場(chǎng)操作效率，發(fā)揮自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)作用。

（三）門禁限制

遠(yuǎn)程集控模式下，對(duì)水電廠操作房門禁功能進(jìn)行優(yōu)化，增設(shè)了門禁限制功能，優(yōu)化了自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的性能，工作人員進(jìn)入操作房前，需要進(jìn)行身份識(shí)別和信息認(rèn)證，系統(tǒng)中存儲(chǔ)了工作人員的相關(guān)信息，因此，可在第一時(shí)間進(jìn)行識(shí)別和確認(rèn)，進(jìn)一步提高了操作房工作效率，有效規(guī)避外部的干擾。

（四）報(bào)警系統(tǒng)優(yōu)化

水電廠報(bào)警系統(tǒng)是自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，在具體進(jìn)行優(yōu)化系統(tǒng)功能過程中，結(jié)合遠(yuǎn)程控制需要，設(shè)置了防盜報(bào)警系統(tǒng)，將系統(tǒng)布設(shè)到水電廠核心區(qū)域，加強(qiáng)對(duì)盜竊的災(zāi)情風(fēng)險(xiǎn)隱患的防控。例如，在某混合性水電廠運(yùn)行過程中，建設(shè)了防盜報(bào)警系統(tǒng)體系，將此系統(tǒng)布設(shè)在水電機(jī)械設(shè)備附近、變電站設(shè)備附近及輸電設(shè)備周邊；在變電運(yùn)行期間，防盜報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)，監(jiān)控中心工作人員接收到警報(bào)信號(hào)提示后，立即前往變電站區(qū)域，檢查發(fā)現(xiàn)，其中某個(gè)機(jī)電設(shè)備，因長期超負(fù)荷運(yùn)行，散熱性能下降，超出了額定的溫度值，查明報(bào)警原因后，工作人員有針對(duì)性地制定了處理措施，配置了散熱器，保證了設(shè)備降溫效果；同時(shí)，重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)機(jī)電設(shè)備的監(jiān)控，從根本上提高了水電廠運(yùn)行安全性。

五、水電廠自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)功能完善思考

（一）項(xiàng)目概況

以某水電廠項(xiàng)目為例，在水電廠投入運(yùn)營期間，安裝了2臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)，引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，包括自動(dòng)控制設(shè)備和計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；在水電廠實(shí)際運(yùn)營過程中，結(jié)合設(shè)備、技術(shù)應(yīng)用情況，不斷升級(jí)改造了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，基于對(duì)經(jīng)濟(jì)成本投入的考慮，深化改造了系統(tǒng)輸入和輸出回路，保留了自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的控制功能，提高了水電廠整體管理水平，保證了水電廠經(jīng)濟(jì)效益；促使系統(tǒng)功能應(yīng)用，逐漸向遠(yuǎn)程監(jiān)控模發(fā)展[4]。因此，為最大程度上提高某水電廠運(yùn)行穩(wěn)定性，優(yōu)化了系統(tǒng)機(jī)組操作流程，完善了系統(tǒng)操作流程，簡化了監(jiān)控程序，方便管理人員管控。

（二）異常故障排查

某水電廠在發(fā)展建設(shè)過程中，制定了周期性檢修計(jì)劃，定期開展機(jī)電設(shè)備故常排查工作，檢查中發(fā)現(xiàn)機(jī)組出現(xiàn)電源故障，引發(fā)了相關(guān)的安全隱患，導(dǎo)致水機(jī)保護(hù)無法正常運(yùn)行；為解決上述故障問題，在機(jī)組優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，更換了機(jī)組運(yùn)行方式，對(duì)軸承油泵、調(diào)速機(jī)油泵等回路輸出方式進(jìn)行更改，優(yōu)化了的水機(jī)保護(hù)動(dòng)作?；谶h(yuǎn)程集控模式下，水電廠安排了專人白天在監(jiān)控中心值班，因此，在夜晚發(fā)生緊急情況時(shí)，值班人員可遠(yuǎn)程操控緊急停機(jī)按鈕，有效避免了機(jī)組CPU 隱患帶來的安全事故，并在遠(yuǎn)程集控模式控制下，解決了機(jī)組運(yùn)行故障問題，避免軸承系統(tǒng)出現(xiàn)斷油燒損情況，降低了故障隱患帶來的安全隱患。

（三）完善系統(tǒng)功能

在完善水電廠監(jiān)控自動(dòng)化功能過程中，重點(diǎn)對(duì)控制回路的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，在機(jī)組輔機(jī)動(dòng)力回路接觸器動(dòng)作節(jié)點(diǎn)上引入了控制回路，目的在于起到保護(hù)回路的作用，進(jìn)而解決機(jī)組CPU 故障問題，保證輔機(jī)整體運(yùn)行效果。同時(shí)，基于遠(yuǎn)程控制模式下，引入了看門狗技術(shù)，實(shí)時(shí)進(jìn)行故障檢測(cè)，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，將硬線回路接通，啟動(dòng)調(diào)速器緊急停機(jī)回路。另外，為保證某水電廠監(jiān)控自動(dòng)化功能應(yīng)用效果，引進(jìn)了獨(dú)立的水及保護(hù)裝置，支持對(duì)油位、溫度及油壓等信息的采集，強(qiáng)化了水機(jī)保護(hù)效果，保證水機(jī)保護(hù)動(dòng)作可靠、安全?；跈C(jī)組運(yùn)行系統(tǒng)，存在冗余配置問題，因此，對(duì)機(jī)組主輔CPU 進(jìn)行更改，確保在故障發(fā)生時(shí)，仍可有效進(jìn)行切換，有效規(guī)避故障對(duì)機(jī)組運(yùn)行系統(tǒng)產(chǎn)生的負(fù)面影響；方便遠(yuǎn)程集控人員操控。

基于對(duì)經(jīng)濟(jì)成本的考慮，積極引進(jìn)了自動(dòng)化制造技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)手段，加強(qiáng)對(duì)當(dāng)前現(xiàn)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)的改造，進(jìn)一步提高了水電廠對(duì)安全事故的防范；通過投入應(yīng)用功能配置較高的控制系統(tǒng)，強(qiáng)化了對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組及相關(guān)設(shè)備的保護(hù)，有效識(shí)別和鑒別風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，發(fā)揮了水電廠自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

結(jié)論：綜上所述，我國水利事業(yè)可持續(xù)發(fā)展，電廠數(shù)量不斷增加，為提高水電廠運(yùn)行效率，應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，搭建了水電廠自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，并基于遠(yuǎn)程集控模式下，優(yōu)化和完善系統(tǒng)功能，創(chuàng)新了水電廠運(yùn)營管理模式，在遠(yuǎn)程監(jiān)控模式下，實(shí)現(xiàn)對(duì)水電廠的監(jiān)控，驅(qū)動(dòng)水電廠向智能化、數(shù)字化方向發(fā)展，經(jīng)濟(jì)效果顯著，同時(shí)，大大提高了水電廠整體運(yùn)行效果，保證了供電質(zhì)量。