水电站计算机监控系统智能报警研究与应用

水电站计算机监控系统智能报警研究与应用

石小伟

黔北水力发电总厂大梁河流域集控中心 贵州省铜仁市 554300

摘要：目前，现代化发展迅速，各行各业的发展也有了显著的提高。大中型水电站中，计算机监控系统非常普遍，并且发展也极为迅速。但是，多数小型水电站或已投入运行的老电站都采用较为常规的自动控制设备，只有极少数的新建以及近期改造的中小型电站，或用计算机自身功能去控制单元改造常规自动控制系统，或在常规自动控制系统的基础上，再加上计算机自身功能来控制单元，又或者在常规自动控制系统的基础上加上计算机监测系统。为了提高中小型水电站的管理运行水平，提高电能质量，实施经济运行并减轻运行人员的劳动强度，应尽早研究并幵发出性能优良、工作可靠、功能完善、使用方便、价格适宜的中小型水电站的计算机监控系统，以适应中小型水电站的发展要求，进而实现对梯级水电站的远程集中控制。

关键词：水电站；计算机监控系统；智能报警研究；应用

引言

水电站计算机监控系统用于监视和控制全厂所有设备。计算机监控系统一般将开关量信号分为状变信号、故障信号、事故信号等；而模拟量信号一般设置高、低限，越限时报警，需要运行值班人员24h不间断进行监视，设备运行趋势分析及故障处置均依赖于运维人员的专业技能水平，并且无法做到实时在线分析预测，易因人员疏忽或技能水平不足而忽视重要信号，从而导致事故发生。建立智能报警系统，取代人工监视，可最大限度减少人为因素的影响，依赖可靠的分析技术和手段，实时分析设备运行趋势，及时定位故障原因，缩短故障处置时间，提高设备运行可靠性。

1水电站计算机监控系统的现状

当前，国外水电站计算机监控领域，有两种主要的模式:1)集成型，它是一种比较开放的通用模式，它以可编程控制器(PLC)为核心，通过同期装置、励磁装置、保护装置、调速器装置等设备的参数上传，实现水电站的计算机监视和控制。它的优点是通用性强并且结构灵活，缺点是组成系统的设备过于繁多，功能也较为分散。但是，在发达国家，这种模式的自动控制系统已经被普遍采用，并且技术也比较成熟。2)专用型，在国外，这种模式在近些年才开始进行研究，它是一种新的技术。优点是系统简单，功能比较集中。缺点是:①装置本身成本较低，但如果加上进口关税和外商较高利润的话，设备的售价仍然会很高。②它的有些功能现在还并不能完全达到中国小水电市场对于计算机监控技术的要求。国内水电站监控系统大多采用上述第一种集成型模式，但是，因为现在还暂时没有形成一个标准的规约，所以一些中小型水电站监控系统的复杂程度与大型电站有一样的特点，这就给这些中小型电站的运行、维护增加了很大难度。这样的模式投资巨大，结构复杂，运行维护也极不方便。运行人员不但要监视重要设备的运行状态和运行参数，还要注意一些辅助设备的数据通讯上传，实际上，这些中小型电站根本没必要注重这么多繁杂的信息量。结合目前国内中小水电站的实际情况，专用型计算机监控模式已经开始了自行研发。

2智能报警系统的设计原则

智能报警系统的设计原则主要有以下四个方面：（1）智能报警系统部署在信息管理大区，系统通过安全隔离装置从控制区实时获取监控系统数据、从非控制区获取在线监测、故障录波、电能量采集和继电保护信息管理系统等系统数据，并将数据存储于信息管理大区。（2）智能报警系统数据获取、处理的过程不影响现有系统的运行和性能，系统采用标准化、开放式的接口技术，便于后期的功能扩展。软件模块根据功能发展逐步配置，新增加的设备和软件不影响原有系统的可靠运行，应满足系统不断发展和完善的要求。（3）通过智能报警系统整合全站机电设备信息，实现对机电设备运行状态的实时监视分析，对可能发生的故障进行预测，对已发生故障提供处置方案。（4）智能报警系统获取了计算机监控系统的全部数据，系统要替代计算机监控系统的监视功能，同时降低运行人员的工作强度，需对报警信息进行优化。当设备出现必须运维人员进行干涉的状况时智能报警系统才产生报警提示，报警信息单独显示，不与其他正常的事件信息同框。报警信息优化原则如下：1）正常的状变信号，如排水泵启停、轮换等信号不进行提示；2）开关量报警信号在一定时间内自动复归且不影响设备运行的不进行提示；3）发生事故时，报警信息只显示启动事故停机的报警信号，其他伴随事故而触发的报警信号不在报警信息中显示，可在下级菜单或其他报警框中查看。

3水电站计算机监控系统智能报警研究与应用

3.1操作系统软件

操作系统主要具有以下特点：提供操作记录及并发文件；对外围设备进行有效的控制管理；满足若干高级语言软件投入要求；对数据进行格式转换；完成诊断检查、故障排除及自动重启；提供满足要求的通讯功能；直接服务于系统生成；具有良好的可伸缩性，能为多ＣＰＵ运行提供可靠支撑。就目前来看，该系统多为ＷｉｎＮＴ或ＵＮＩＸ，还有几年来出现的ＬＩＮＵＸ。其中，ＵＮＩＸ应用最为广泛，功能强大，开发性好，在很多领域都得到良好应用效果。其主要特点在于具有较高的速度、性能及可行性，安全级为Ｃ２级，硬件平台广泛。对ＷｉｎＮＴ而言，其特点在于将Ｗｉｎｄｏｗｓ作为核心，融合其它系统各项优点，可完成多进程；还具有良好的人机界面与易用性，在配置管理方面能实现图形化，唯独就是稳定性略差。除此之外，该系统存在一个缺陷，即安全防护等级较低，亟待提高，但可采用相应的技术予以防范，如引入有效行政手段等。ＬＩＮＵＸ主要特点在于全免费且源代码开放，同时为十分主流的版本，但缺点与优势同在，即技术支持略显不足，配置管理较为复杂，缺乏规范性，仍处优化阶段。通过上述分析可知，ＵＮＩＸ及ＷｉｎＮＴ实际应用均较为广泛。对于大型水电站，其监控系统重要组成部分———数据服务器，通常选用以ＵＮＩＸ为核心的服务器或工作站；而其它组成部分，如通信服务器及工程师站等的计算机均可按照实际要求配置ＰＣ机或者是ＵＮＩＸ工作站。

3.2自动处理事故

水电站的事故经常是不可预估、突然出现的，并且时间短促，电站运行人员难以对事故的性质及时作出准确并有效的分析判断。在没有计算机控制时，对于已经发生的事故的判断和处理，很大程度上取决于运行人员多年以来积累的经验。相反，如果设置了计算机监控系统，计算机便能够对水电站的设备进行实时在线监视，对水电站正在运行的设备的各种参数进行实时记录和存储，只要电站发生事故，计算机便可以对事故进行分析处理，然后执行之前已经设定好的有关事故的处理程序，使事故得到及时处理，同时计算机还可以记录此次事故的性质以及事故发生的时间和地点。

结语

大数据技术、人工智能与机器学习技术的发展成熟，为实现水电站计算机监控系统智能报警功能提供了便利条件。结合水电站现有的计算机监控系统，可方便地建立智能报警系统，将繁杂的运行监视任务简化，最终实现“无人监视”，可以大幅降低人员劳动强度，同时提高设备运行可靠性，助推水电站运行管理模式的发展创新，为智慧水电的建设提供一定的

参考。

参考文献

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