關鍵詞：系統,水電廠,設備,發展,控制,網絡,結構,智能,技術 1. 前言 隨著水電廠“無人值班”（少人值守）和狀態檢修工作的不斷深入開展，對水電廠的生產運行和管理提出了更高的要求；以“廠網分開、競價上網”為基礎的電力體制的改革也對水電廠自動化技術提出了新的要求。計算機技術、信息技術、網絡技術的飛速發展，給水電廠自動化系統無論在結構上還是在功能上，都提供了一個廣闊的發展舞臺。水電廠自動化也必須適應新的形勢需要，發展成為一個集計算機、控制、通信、網絡、電力電子為一體的綜合系統，具備完備的硬件結構，開放的軟件平臺和強大的應用系統。不僅可以完成對單個電廠，還要進一步實現對梯級、流域、甚至跨流域的水電廠群的經濟運行和安全監控。本文就水電廠自動化系統方面作幾點探討。 2． 系統結構 　　 2.1　硬件結構 目前水電廠監控系統的結構基本上以面向網絡為基礎，系統級設備大多采用以太網Ethernet或光纖環網FDDI等通用網絡設備連接高性能的微機、工作站、服務器，在被控設備現場則較多地采用PLC或智能現地控制單元，再通過現場總線與基礎層的智能I/O設備、智能儀表、遠程I/O等相連接構成現地控制子系統，與廠級系統結合形成整個控制系統。 隨著安全生產、經濟管理、電力市場等功能的擴展，對計算機系統的能力也提出了更高的要求，在系統級設備中64位的工作站、服務器的選用已是絕大多數系統的必然選擇。高速交換式以太網技術的發展克服了以往低速以太網在實時應用上的不足，其更具開放性的標準，眾多生產廠商的支持，使其無論是在設備的選購，產品的更換、產品的價格、硬軟件的可移植性等諸多方面都比FDDI等其它網絡產品有著明顯的甚至是無法替代的優勢。 對于現地控制單元，智能控制器加上現場總線技術應是一個很好的發展趨勢，根據IEC標準及現場總線基金會的定義：現場總線是連接智能設備和自動化系統的數字式雙向傳輸、多分枝結構的通信網絡。它具有如下技術特點： · 系統開放性； · 互可操作性與可用性； · 現場設備的智能化與功能自治性； · 系統結構的高度分散性； · 對現場環境的適應性。 機組容量變大、控制信息量增多，控制任務功能增加，控制負荷加重、網絡通信故障都會造成現地控制單元控制能力的降低。針對水電廠被控制對象分散的特點采用現場總線將分散在現場的智能儀表、智能I/O、智能執行機構、智能變送器、智能控制器連接成一體。正好體現了分散控制的特點，提高了系統的自治性和可靠性，節省了大量信號電纜和控制電纜。因此，使用現場總線網絡比較適應分布式、開放式的發展趨勢。當然，現場總線控制系統主要是要有分散在被控對象現場的智能傳感器、智能儀表、智能執行機構的支持，而目前在水電廠中這些元件還是大量的舊式的裝備。只能逐步過度，最后取代舊式的數字/模擬混合裝備和技術，形成全新的全數字式系統。 2.2 軟件系統平臺 2.2.1 支持軟件平臺和應用軟件包向通用化、規范化發展 為適應開放化、標準化、網絡化、高速化和易用化的發展技術，計算機監控系統中的軟件支持平臺和應用軟件包趨向于通用化、開放化、規范化。從電力行業高可靠性的要求出發，在大中型水電廠監控系統中的UNIX操作系統得到廣泛的應用，中小型的水電廠因較多采用PC構架的計算機，所以較多地采用Windows操作系統。在數據庫方面由于商用數據庫電力生產控制的實時性要求還難以充分滿足，因此目前較為廣泛采用的專用實時數據庫和商用歷史數據庫相結合的形式還會繼續存在。由于部分數據庫的專用性帶來了數據變換的不便，在現今電力行業推進信息化，數字化建設的大背景下它的不適應性就凸現出來，較好的辦法是遵循統一的標準接口規范，使大家可在統一的“數字總線”上便捷地進行數據交換。 2.2.2 Web、Java等新技術的應用 Web、面向對象的Java等新技術將越來越多地引入計算機監控系統。如在大中型電廠用高性能的UNIX工作站或服務器作為全系統的主控機和數據服務器，而用PC機作為操作員站，由Java一次編譯，多處運行的特性，加上Internet/Intranet，Web技術的支持，不僅可輕松地在操作員站，主處理器等監控系統內的節點獲得同樣的人機界面，更可在廠長，總工辦公室、生技科等廠內PC聯網的地方直接瀏覽到同樣的界面，甚至于在任何地點經電話接入后也可以瀏覽到同樣的界面（為保證安全需增加必要的安全措施）。 2.2.3 功能強大的組態工具 用戶無需對操作系統命令深入了解，也不需要復雜的編程技巧，不論是在UNIX系統上還是在Windows系統上，都可通過組態界面十分方便地完成： · 數據庫測點定義 · 對象定義 · 現地控制單元的各種模件定義 · 處理算法定義 · 通信端口 · 通信協義的定義 順序控制流程生成、檢測、加載等各種功能的應用定義以及維護，很多功能只需點擊鼠標進行選擇，既快捷方便，又避免了使用編輯程序難免產生的輸入錯誤，真正體現主系統服務的面向對象、可靠、開放、友好、可擴展和透明化。 3. 強大的應用系統 計算機技術發展到今天，其性能越來越高，而其價格卻越來越低，其應用也就越來越廣泛。隨著無人值班工作向縱深的發展，也向計算機監控系統無論是系統結構上，還是功能上都提出了進一步的要求，現就幾個方面說明如下： 3.1 歷史數據庫系統 歷史數據庫系統實際上是監控系統的一個組成部分，只是將原來監控系統中需要歷史保存的數據、事件和相關信息進行分門別類的存放在商用數據庫中，供需要時進行查詢、打印或備份。歷史數據庫系統以單獨的計算機來實現，具有美觀的人機界面，方便的操作方式和豐富多彩顯示形式。這樣的配置既減輕了監控系統的負擔，減化了監控系統的軟件復雜性，增加了監控系統的實時性，還能通過標準數據庫接口SQL、ODBC、JDBC等與其他系統互連，如MIS系統。 3.2 效率監測系統 水輪機效率的實時監測對電站的經濟運行有著重要的作用。水輪機的在線監測既可用于水電廠機組在安裝竣工或大修結束后的現場驗收試驗，以便檢查設計、制造、安裝和檢修質量是否滿足要求，又能通過對機組運行性能進行長期連續監測，提供在不同的水流和工況條件下水輪機性能的實時數據，為確定電廠經濟運行中的開機臺數和負荷優化分配以及機組的狀態檢修等提供參考。因此水輪機效率在線監測一直是實現電廠經濟技術指標考核和經濟運行的一個重大科技攻關課題。隨著計算機、通信、信息、測控等一系列新技術的迅速發展和在電廠的應用，給效率在線監測項目的開發提供了成熟的技術基礎。當前，以廠網分開為基礎的電力體制改革方案已經出臺，電力市場競價上網亦將成為必然的發展趨勢，因此，在保證安全運行，滿足電力系統要求的基礎上，不斷提高水資源利用率，設備可用率，減少運行和維護費用，已成為每個電廠迫切需要開展工作，以提高自身競爭力面向市場的重要目標。 3.3 狀態檢修系統 這是水電廠的一個熱門課題，設備狀態檢修和設備運行壽命評估，既是設備檢修工作發展的必然趨勢也是一項技術性很強的系統工程。狀態檢修主要利用現代化先進的檢測設備和分析技術對水電廠主設備的某些關鍵部位的參量，如：機組的振動和擺度，發電機絕緣，發電機空氣隙，尾水管真空及壓力脈動，定子局部放電，變壓器絕緣等數據進行在線實時采集、監視，經過集合了現場積累的運行、檢修、試驗資料和專家經驗的智能（專家）系統，綜合分析其運行規律，并預測設備可能存在的隱患，及早發現設備所存在的缺陷和故障，對運行設備有針對性的維護。在實施中，它可作為一個相對獨立的系統，但目前國內大多數水電廠都有了較完善的計算機監控系統，集聚了大量監測設備，從節省投資與實際應用的角度來看，狀態檢修系統與監控系統之間有大量的數據需要共享，在考慮狀態檢修系統時應與已建成的監控系統作統籌考慮，使兩者有機地結合起來，既可省去一些重復部件的投資，又可以使運行管理人員在執行實時生產控制時，隨時監視到生產設備的健康狀態，以合理地確定設備所承擔工作負荷的大小。也可以由經濟生產調度軟件根據這些數據自動地考慮一下設備的健康與工作負荷問題，使生產調度更合理。 4. 結束語 根據水電廠運行方式和檢修方式的發展趨勢，對水電廠自動化硬、軟件系統相關方面發展進行了探討。目前，水電廠計算機監控系統技術已比較成熟，在大中型水電廠和新建電廠中都已成功應用。文中提及的系統都是同計算機監控系統密切相關的。它們可配置成相對獨立的系統，通過高速網絡與計算機監控系統進行數據交換。也可配置成計算機監控系統的子系統。 這樣的計算機監控系統似乎應稱之為水電廠生產綜合管理系統。它提供了水電廠從最基礎的數據采集和設備控制直到面向電力市場的經濟運行決策的一整套完善服務功能，使電力生產的現代管理更上一個新臺階。 參考文獻 [1] 王強、韓顏祥 電力系統廠站及調度自動化綜述，電力系統自動化2000年第24期 [2] 顧景芳、方輝欽、周志清等 我國水電廠自動化輝煌業績回顧及新世紀展望，水電自動化與大壩觀測　2002年第1期