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湖北省地方水电公司 尹刚
一、概述
我国大、中型水电厂计算机监控技术的应用起源于上世纪八十年代，由于采用水电厂计算机监控技术,提高了水电厂运行管理水平和设备安全运行水平，不仅使实现水电厂无人值班成为可能，还较大的提高了水电厂的经济效益。
90年代中期小型计算机在大、中型水电厂监控系统方面的广泛应用,促使国内一些厂家开始考虑将其技术移植到微型计算机上,以应用于小型水电厂。经过艰苦的移植、试点，农村水电站逐步开始接受和推广应用。所以现在农村水电站计算机监控系统的主站级控制方式上,还明显的保留有大、中型水电厂计算机监控系统的痕迹。
农村水电站自动化技术经历了常规电磁式设备,分离元件设备（70年代）,CMOS四合一集控台设备（80年代）,集中式微机监控系统和分层分布式微机监控系统几个阶段, 集中式微机监控系统和分层分布式微机监控系统又统称为农村水电站计算机监控系统设备〔以下简称监控系统〕。
二、监控系统简介
1、监控系统的组成
监控系统大都由主站级和现地控制单元级组成，它们之间依靠不同的通信介质及相关的网络设备加以联接。主站级配有一台或多台计算机，辅以打印机、不间断电源（UPS）、调制解调器（MODEM）、卫星同步对时装置（GPS），其可替代人工值班。机组现地控制单元级则由PLC（智能采集控制装置）、常规仪表、常规控制开关、同期装置、温巡、转速信号装置、剪断销信号装置等组成,全站电气量采集也可由集中数据采集装置完成（RTU）.在信息量较大的水电厂，有的还装有一体化工控机或带触摸屏的数字处理单元。现地控制单元级主要完成对水轮发电机组的自动监视、控制和调节。
2、监控系统的功能划分
主站级计算机的主要功能是完成对全电站主设备的实时监视、控制、调节、运行记录，兼有与上级调度的通信管理。
现地控制单元级的主要功能是可按照主站级的指令，完成对水电站的主、辅设备实施具体的操作，也可在主站级或网络无法正常工作的情况下，在现地独立完成对设备的操作。这些操作可以是自动的也可以是手动的。
通信为分为内部通信和外部通信。内部通信为主站级工作站、服务器及现地级LCU、调速器、励磁装置、保护及自动装置等相互之间的通信。外部通信为水电站计算机监控系统与上级调度、水情测报系统、水库调度及闸门监控系统、船闸控制、视频监控和大坝监测系统等的通信。
3、监控系统与水电站自动化的关系
国外水电厂在2 0年代就已采用自动化控制模式，40年代采用在中控室和机旁两级值班，到50年代后期，就已开始实现无人值班。所以说，水电厂自动化控制不是现在才有的，也不是一定要采用计算机才能实现。只要设计合理，常规设备一样可以达到自动化控制的目的。
监控系统只是水电站自动化的一个组成部分，计算机监控功能的发挥取决于水电站自动化相关设备的配置是否完善。农村水电站计算机监控技术推广缓慢的主要原因，是水电站辅机自动化和水电站自动化元件产品不配套。
4、监控系统的基本配置
监控系统的设备范围为计算机及其相关设备，由PLC或集中采集装置、常规仪表、常规控制开关、同期装置、温巡、转速信号装置、剪断销信号装置（此两种设备大多数由主机厂家配套）等组屏的LCU设备，网络设备。
主站级计算机的配置依赖于市场的流行趋势和用户的资金投入。客观的说，市场上流行的工业控制机或品牌机，按标准配置都可满足监控系统的需要。所要变化的是主板插槽的多少，以满足网卡和通信卡数量的需要。在采用集中式结构的系统中，主板插槽数量需要很多，以满足开入开出等功能板的装配需求，只有工业控制机才能满足要求。
现在计算机硬盘容量都很大，可方便大容量信息的存储，配上刻录光驱，可方便大容量信息的存储。其相关设备如打印机仅在设备调试时使用一下，平常运行时使用频率很小，设备档次高低并不重要，在无人值班的情况下，更是用途不大；水电站配一台普通打印机即可满足要求。
由于计算机及其外设大都是交流电输入，为了解决在交流电源消失时能有效地保存数据，主要采用配置不间断电源（UPS）来解决，而这并不一定是好的方法。它会使布线复杂，主站级设备布置凌乱，既不利于设备的维护，也不美观。实际只需在水电站现有直流系统上安装一台好的逆变设备就可以很好的解决，还可以节省投资，降低维护成本。
调制解调器（MODEM）。调制是将系统的数字信号转化为模拟量信号的过程；而解调则是将模拟信号再还原为数字信号的逆过程，因此，在计算机监控系统与其他系统两端计算机上加装调制解调器之后使数字信号可以长距离传输。
卫星同步对时装置（GPS）。为使水电站计算机监控系统和智能设备的时钟与标准时间同步，一般在电站主站级配置有卫星同步对时装置（GPS，。由卫星同步对时装置（GPS）输出的时钟同步信号使水电站主站级计算机和现地级智能设备的时钟与标准时间同步。同步时钟脉冲可以送至电站控制级计算机和各现地控制单元，使整个系统与标准时间同步。同步时钟信号也可以不经主站级网络直接送至各现地控制单元，实现硬对时。要想实现SOE，必须进行硬对时。
水电站的顺控主要由LCU的PLC来完成，其配置档次的高低取决于PLC的选型，在LCU屏里其它设备都是配套设备和继电保护及其自动装置，所以PLC也是决定监控系统价格的主要设备之一。目前在监控系统中广泛采用的PLC有GE的9030、VersaMax；施耐德的Quantum系列；AB的SLC-500、MicroLojix1200和1500;欧姆龙的Cj1、Cj2。
5、监控系统的结构：
实际上大家谈的监控系统结构只是计算机网络的结构形式，而并非监控系统的结构，监控系统的结构应该按现地级设备的相对物理位置划分较为合理，而不应以网络的设备分布划分。不管是集中式、分层分布式还是分散式分布式，都可适用于农村水电站。
6、常规监控与计算机监控系统的区别
常规监控系统是以人为作为核心进行信息处理的，不可避免的会出现一些失误，其准确率和可靠性自然不高，而且因人而异。常规测量仪表的取值误差较大，既有测量的误差，还有人为观察误差；中央信号装置不能准确的告知和记录事故发生的时间和顺序。与之相比计算机监控系统则具有如下一些更加优越的基本特点：数据采集处理、运行监视（状态变化、故障报警等）、事件顺序记录、事故追忆、远动、安全操作闭锁、自诊断自恢复功能、实时控制和调节（AGC、AVC等）。
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