水电站计算机监控系统

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目前，总装机容量为2000kW及以上的水电站多采用分层分 布式监控系统，如某电站有两台机组，采用分层分布式监 控系统，则其网络拓扑结构简图如图4-2所示。

2、计算机监控系统的优点 1）减员增效，改革水电站值班方式。 2）提高水电站的自动化水平。 3）提高水电站的供电质量。 4）提高水电站的安全运行水平。 5）提高水电站的劳动生产率和经济效益
2）以计算机为主、常规设备为辅的监控系统 3）以常规设备为主、计算机为辅的监控系统
（2）按计算机在水电站监控系统中执行的功能分类：

1）计算机数据采集与监视系统 2）计算机直接数字控制系统和计算机监控系统
一是测控装置问题，测控装置的问题主要表现在硬件上，由 于内部模块、插件故障造成装置通信中断或不能正常运行 的情况也时有发生，其国产设备相对于进口设备故障发生 率更高一些。测控装置软件方面的问题相对较少。
二是二次回路问题，表现最突出的就是由一次设备操作后辅 助接点不到位或绝缘不良等原因引发的遥信状态与实际不 对应。


（三）注重运行管理，确保系统稳定运行
1）重视调试、验收工作变电站计算机监控系统的调试、 验收工作是一项十分繁杂的工作。仅遥信而言，一个变电 站往往就有几百到上千条信息，信息量巨大，而且涉及的 专业又多，任何一个环节稍有疏忽就有可能留下产生缺陷 的隐患。因此，每个参与调试、验收的人员必须加强信息 表的管理工作，仔细核对每一个信号，认真完成每一项试 验，真正做到系统无缺陷投运，从工程的源头遏制缺陷的 发生。

此类缺陷严格来讲不属于监控系统自身的问题，处理时涉 及一、二次设备，消缺难度较大，特别是开关柜的小车行 程开关质量等问题结合停电处理等，缺陷延续时间长；在 某些情况下可能会导致信号接点频繁动作，造成监控系统 连续频繁报警，严重影响运行人员的正常监视，必须立即 处理。

3）网络设备缺陷 从统计数据看，目前网络通信设备的故障数量尚不大，但 其一旦发生故障则影响较大，涉及面也广，通常会造成多 个装置通信异常或全站数据采集的中断，后果非常严重， 因此必须立即处理。分析网络设备的故障原因，通常由产 品质量不良引起，尤其是各类交换机、集线器等网络通信 设备的电源问题表现尤为突出。
水电站计算机监控系统

一、水电站计算机监控系统概述
二、现地控制系统 三、站级监控系统
四、实例
一、水电站计算机监控系统概述

Hale Waihona Puke Baidu
1、概念

水电站计算机监控系统是利用计算机对水电站的电能生产 过程进行控制的一种设备集成。
水电站计算机监控系统为了提高系统的可靠性和灵活性， 主要采用分层分布的结构。由站级监控系统（负责全站范 围的设备监控）和现地控制系统（负责水轮机发电机层及 相关辅助设备控制）

水电站监控系统结构概述：
集中式 结构 分层分布 式

集中式监控系统结构比较简单，它由一台计算机承担人机 接口和远动功能集中式监控系统一般在总装机容量小于 2000ｋＷ的小型水电站中应用较多，如某电站有两台机组， 采用集中式监控系统，其网络拓扑结构简图如图 4-1所示。

该系统采用一台工业控制机实现整个电站的测量、控制、 保护、调节和远动等功能，系统的结构简单，无需网络的 投入，造价便宜，但一旦计算机出现故障，整个电站的运 行受到重大影响，甚至影响到整个电网的安全。随着计算 机和 PLC 的性能和可靠性的不断提高，价格的不断下降， 而电网和电站对安全性要求的提高，集中式监控系统有不 断被分层分布式监控系统所替代的趋势。
从全年缺陷统计情况来看，计算机监控系统的缺陷 有以下两个特点：

1．由监控系统硬件设备引发的缺陷占绝大多数，其中以站 控层计算机和网络设备等故障表现最为突出。原因是设备 投运时间较长，老化现象严重，如计算机的主板、硬盘、 显示器、网络设备的电源等。测控装置在使用多年后，其 内部插件故障也会逐年增加。

4、水电站计算机监控系统的发展

水电站监控系统的发展经历了人工监控，电话调度和远动 化（四遥功能，包括遥测、遥信、遥调、遥控），知道以 计算机为核心，以现代数据通信为基础的计算机监控等三 个阶段。
5、分类（见P28 P29）
（1）按计算机在水电站监控系统中的作
用分类：
1）取消常规设备的以计算机为基础的监控系统

4）远方通信缺陷 由于变电站均采用无人值班模式，因此保证与远方的通信 畅通，确保信息的正常传输就显得尤为重要。 远方通信缺陷主要由以下两方面组成：其一是远动工作站 自身的设备问题。由于大部分监控系统的远动工作站采用 工控机等设备，因此也存在和后台系统相类似的情况，由 硬件故障造成的信息传输中断屡见不鲜。
防范措施：

（一）加强计算机类、网络类等硬件设备管理
1．加强设备选型从缺陷分析情况来看，监控系统使用的计 算机类和网络通信等设备的缺陷占据了绝大多数。

2．改善运行环境由于外购的计算机及网络通信类设备一 般对运行环境的要求相对较高，因此必须参照有关规定改 善其运行环境。

如按时开启空调，开展对上述设备进行定期清扫工作等。 此外，后台机等设备以前通常是放置在控制台下，空间小、 通风条件差，各类网络线交错繁杂，容易松动，是造成后 台机频繁死机和通信中断的重要原因。因此上述设备也应 考虑组屏安装。

二是总控或前置机等负责全站通信任务的关键设备。这部 分设备在较早的系统多采用工控机等设备，因此也存在和 后台系统相类似的情况，尤其是因硬件问题造成的死机现 象相对更多一些。
总之，站控层缺陷基本由软硬件问题引起，且比例大体相 当，而GPS对时系统、UPS电源等问题相对少一些。


2)间隔层缺陷 间隔层设备的缺陷主要由两方面组成


其二是参数设置问题，主要是远动信息转发表的配置。因 远动工作站中远动信息转发表与远方调度或集控站 SCADA 系统数据库设置不一致而造成的信息传输错误也不在少数。 过去曾一直严重困扰自动化信息远传的通道问题，随着光 纤通道的使用已大为减少。
从缺陷性质统计分析从缺陷的性质来看，硬件缺陷占的 比例最大，达71.93%；其次是软件，占23.39%；最后是参 数设置，占4.68%

2、监控系统软件的固有问题是导致监控系统缺陷居高不 下的另一个原因，主要表现在后台机、前置机和远动工作 站等一些不明原因的死机、应用程序走死或自动退出运行 等。这类缺陷往往是与选用的操作系统的稳定性和监控系 统的成熟性等紧密相关，处理方法大都可以采取在对相应 的软硬件进行重启后即可消除缺陷，恢复正常运行，但会 不定期地重复出现，有时还可导致严重后果。

3．减少通用计算机类设备的使用由于通用计算机类设备 (或者工控机类)使用硬盘及风扇等固有特性，注定了其易 发生缺陷的属性。因此，为了彻底解决上述问题，减少使 用通用计算机类设备是必由之路
4．定期更换设备计算机类设备受电子元器件寿命及运行 环境等条件的限制，其使用周期一般不超过 5年。因此， 必须考虑此类设备的定期更换工作，确保各设备始终处于 良好状态。

3、缺陷 1)站控层缺陷 站控层缺陷数量居多的原因主要表现在两部分：一是后台 系统，其表现为后台机等计算机设备的死机现象较频繁。 分析原因有两方面：一方面是硬件设备原因。主要是由于 设备投运时间较长，出现了不同程度的老化现象，硬盘、 主板等故障较多；另一方面是软件问题，包括操作系统和 应用软件均可能存在固有缺陷，运行一定时间出现程序走 死现象。

2）认真开展定期校验工作对于测控装置等间隔层设备的 缺陷，主要是内部插件问题，应该认真开展定期校验工作。 同时应考虑储备必需的备品备件，确保故障处理的及时性。 3）加强缺陷统计分析工作做好监控系统缺陷的统计分析 工作是十分必要的。从各种统计数据中找出各种缺陷产生 的原因、发展规律等，从而采取针对性的防范措施，有效 防止同类或相近性质缺陷的再次发生。


（二）重视计算机监控系统的软件版本管理工作针对计算 机监控系统的软件类缺陷，目前可能更多地需要依靠相关 生产厂家来改进完善。通常软件类缺陷一般不容易发现， 往往需要经过一段时间运行后或在某种特殊情况下才有可 能发生。软件问题往往需要通过升级处理，势必造成同一 系统不同软件版本现象的出现。因此，加强监控系统相关 软件版本的管理工作就显得尤为重要。