摘要：作为水电站运行管理的重要组成部分,水电站计算机监控系统具有技术复杂、涉及面广和科技含量高的特点。自20世纪90年代中期开始，陆续实施计算机监控和自动化改造，在已实施计算机监控和自动化改造的小型水电站中，绝大多数水电站的改造是成功的。特别是这一时期推行“无人值班（少人值守）”工作以后，整个水电站机组的自动化程度更是上升到了一个新的阶段。因此，随着计算机及自动化技术的不断快速发展，采用计算机监控和调度系统，实现自动发电、优化调度是一种必然的选择。
关键词：水电站；计算机监控系统；应用现状
1、前言
随着计算机技术的不断发展，计算机的性日趋完善而价格日益下降，计算机己深入到水电站自动化的各个领域。从用于监视电站工和各种离线计算，逐渐发展到进入电站的控制领域，从顺序控制到闭环调节控制，实现的各种复杂功能。计算机不仅能监视全水电站的运行，而且还可以构成控制调节装置取代常规的用布线逻辑电路构成的机组基本控制装置，如调速器、同期并列装置、励磁装置等。现在，计算机监控系统在水情测报、水琐监测等方面也得到了应用。计算机监控将成为水电站自动化发展的主要方向。
2、水电站计算机监控系统现状
据统计，我国电力资源分配为：大、中型水电站约占2/3，小型水电站约占1/3。这些数字从侧面反映出计算机监控技术在水电行业具有广泛的应用前景。
2.1水电站计算机监控系统的类型
大、中、小型水电站计算机监控系统的类型包括：
1)以计算机为辅、常规设备为主的监控系统，简称CASC方式；
2)以计算机为主、常规设备为辅的监控系统，简称CBSC方式；
3)以简单的计算机监控与常规设备双重设置方式，简称CCSC方式。这两种控制系统可独立运行，控制方式的结构较为复杂，价格比较昂贵，但优点是两套系统可以切换，互为备用，可靠性高；
4)整个系统完全采用计算机监控方式。
目前，在我国已实施计算机监控和自动化改造的水电站中，大部分采用CBSC方式。其优点是应用了冗余技术，使两套系统相互切换，互为备用，可靠性高，不足之处在于只能进行监视，不能控制，整个电站要由常规设备来控制。另外，随着计算机水平和自动化元件可靠性的提高，更多的计算机技术被应用到水电站监控系统中。与传统的监控方式相比，其优势还体现在可手动操作按钮、常规继电器等，可以完成开停机与增减负荷等方面的操作，有助于增加系统的可靠性。
2.2水电站计算机监控系统的结构模式
水电站计算机监控系统具有不同的结构模式，大体可以分为以下4种，包括：集中式监控系统、分散式监控系统、分布式监控系统和全开放、全分布式监控系统。
2.2.1集中式监控系统
集中式监控系统一般设有一台或两台计算机，对整个水电站进行集中监视与控制。由于水电站所有信息都要送到计算机进行处理，所有的操作及控制命令均由计算机发出，因此，一旦计算机发生故障，将导致整个系统陷于瘫痪。目前，大、中型水电站均不采用此模式。在机组台数少、机组容量小、主接线简单、送变电设备较少的小型水电站，采用集中式监控系统的结构模式可节省投资。该结构模式是小型水电站计算机监控系统的参考模式。
2.2.2分散式监控系统
分散式监控系统是指以功能分散为主要特征，使控制系统实现负载分散、危险分散、功能分散、地域分散等功能。其优势在于能够按照不同的系统功能设立多套相应的设备，这些设备能够独立完成各自的功能。
2.2.3分布式监控系统
分布式监控系统是指以控制对象分散为主要特征，以控制对象为单元设置多套相应装置，形成控制单元，完成控制对象的数据采集和处理等。这种监控方式经常与电厂分层控制一起应用，形成水电厂分层、分布式控制系统。
这种模式在国内外水电厂中得到了广泛应用。
2.2.4全开放、全分布式监控系统
此方式是近年来发展起来并得到广泛采用的一种工业控制系统，具有以下明显特点：一是应用软件可移植性；二是不同系统之间的相互操作性；三是用户的可移植性。此外，与其他系统相比，其最大特点是具有开放性，系统扩展、升级更新非常方便，并可保护用户的利益。
2.3水电站计算机监控系统的应用原则
2.3.1大、中型水电站计算机监控系统的设计原则
对大、中型水电厂而言，计算机监控系统的层次结构分为梯级调度中心层、站级监控层和现地控制层。根据这个层次结构，可确定监控系统设计的基本技术原则:一是现场监控设备应具备可用性、可维护性和可扩展性的特点，数据精度及事件响应指标均满足目前电力系统的规定,并达到电站实际安全生产的要求。二是为了提高系统的可靠性，一般均采用双网冗余技术。三是减少误操作风险。四是设备故障风险分散。机组LCU及下属各子单元在主控计算机发生故障时,能自动切换至现地控制单元,并独立完成对所属设备的自动监视控制,保证设备安全运行。五是可靠的供电系统。监控系统电源按冗余接线配置，监控系统上位机主设备电源原则上以两台互备电源供电。
2.3.2小型水电站计算机监控系统的设计原则
一是以安全性和可靠性为主，经济性与实用性相结合,尽量提高系统的响应速度、可扩展性和可适应性。二是实现水电站优化运行,提高劳动生产率,减少运行人员,降低电站运行费用,使水电站实现远方控制，实现无人值班或少人值班。也就是说，在制定小型水电站计算机监控系统选择方案时,要充分考虑经济性和实用性,尽量减少不必要的投资。
3、存在的问题及采取措施
3.1存在的问题
自20世纪90年代中期开始，大多数大、中型水电站对主设备进行了技术改造，机组的辅助设备采用微机调速器和微机励磁系统，机组控制采用计算机监控系统，一些附属设备采用PLC控制，机组自动化程度上升到一个新的台阶。然而，要想使计算机监控技术发挥更大的效应，就要解决以下几个问题：如何保证系统结构先进；监控网络的可靠性；设备故障风险分散；减少误操作风险；可靠的供电系统；监控系统与机组辅助设备和外部系统之间的通讯；灵活的人机接口功能。
而对于小型水电站，目前已经成为我国推进农村电气化的重要途径。但小型水电站在实施计算机监控和自动化改造过程中存在着许多共性的问题。例如，选型时未充分考虑电站容量与单机容量，片面追求设备的可靠性，没有充分考虑电站和机组的具体要求及监控系统的功能，这就不可避免地造成设备资源与资金方面的浪费；另一方面，自动化装置的选择与系统不匹配也是小型水电站计算机监控系统中经常遇到的一个问题，而且，小型水电站普遍还没有实现自动发电控制（AGC）、自动电压控制（AVC）、上级调度部门的通讯等功能。
3.2采取的措施
通过对现阶段大、中型水电站计算机监控系统与小型水电站计算机监控系统的研究与分析发现，对不同类型的监控系统，要采取不同的对策：加快实现大、中型监控系统数据采集周期短、事件分辨率高、响应速度快的特点，并且要进一步完善其仿真培训、远程诊断维护、通信调度、系统安全措施等要求；对于小型水电站计算机监控系统则要充分考虑自动化装置和元件的选择与系统的匹配关系，以及电站运行人员的技术力量等问题，从而实现提高设备的整体健康水平，保证设备的安全稳定运行。
4、结语
综上所述，现阶段我国的水电站计算机监控技术具有了一定的水平，但在管理上还存在许多的问题，这也为今后的工作指明了方向，只有完善了这些不足之处，才能真正地实现“无人值班（少人值守）”的设计目标，这样，我国的水电站计算机监控系统才会实现合理、可持续的发展。
参考文献：
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