水电站计算机监控系统技术改造及优化
水电站计算机监控系统
水电站计算机监控系统在当今的电力生产领域，水电站计算机监控系统扮演着至关重要的角色。
它就像是水电站的“智慧大脑”，对整个电站的运行进行全面、精确且高效的管理和控制。
想象一下，一座庞大的水电站，有着复杂的水轮机、发电机、变压器以及众多的辅助设备。
如果没有一个强大而智能的监控系统，要确保这些设备协调运行、稳定发电，并保障安全，那几乎是不可能完成的任务。
水电站计算机监控系统的首要功能是数据采集与监测。
它能够实时收集来自各个设备和传感器的大量数据，包括水位、流量、压力、温度、电压、电流等等。
这些数据就像水电站运行状况的“晴雨表”，反映着每一个环节的工作状态。
通过对这些数据的精准采集和分析，工作人员可以在第一时间了解到电站的运行情况，及时发现潜在的问题或异常。
除了数据采集，该系统还具备强大的控制功能。
它可以根据预设的策略和条件，对水电站的设备进行自动控制。
比如，当水位达到一定高度时，系统会自动开启水轮机进行发电；当电力需求减少时，又能适时调整机组的出力，以实现最优的运行效率。
这种自动控制不仅提高了发电的稳定性和可靠性，还大大减轻了工作人员的劳动强度。
在安全保障方面，水电站计算机监控系统更是发挥着不可或缺的作用。
它能够实时监测设备的运行参数，一旦发现某个参数超出安全范围，比如温度过高、压力过大等，就会立即发出警报，并采取相应的保护措施，如紧急停机，从而避免事故的发生。
同时，系统还具备防火、防爆、防雷等多重安全防护功能，为水电站的安全生产保驾护航。
另外，该系统还具备良好的人机交互界面。
这意味着工作人员可以通过直观、简洁的界面，方便地查看各种数据和信息，进行操作和控制。
而且，系统还能够生成详细的运行报告和历史数据记录，为后续的分析和优化提供有力的支持。
随着技术的不断进步，现代的水电站计算机监控系统也在不断升级和完善。
例如，引入了智能化的算法和模型，能够更加准确地预测设备的故障和维护需求，实现预防性维护，减少停机时间和维修成本。
当前水电厂计算机监控系统改造
引 言
据不完全统计 ， 国内水 电厂计算机监控 系统 寿命平 均为 ８ ａ 左右 ， 最短 ５ ， ａ 最长 １ａ ２ 。因此从 ２ Ｏ世纪 ９ ０年代末 到 ２ 世纪 ｌ 初投运 的有计算机监控 的水 电站 ， 计算机监控系统基本到 了更 行换代 的改造 时期 。综合这些 因素 ， 探讨新型水 电厂计算机监 控系统改造思路 ， 目的为了在确定水 电厂计算机监控系统升级 改造 时， 使设计理念先进、 设备选型先进可靠 ， 实施过程中改造 时间 最 短 、 量 不 耽 误 水 电 站 的运 行 。 尽
备的操作 。这些操作可 以是 自动 的也可以是手动 的。它可 以作 为所属设 备的独立监控装置运行 ，当 Ｌ Ｕ与主控级 失去联系 Ｃ
时， 由它 独 立 完 成 对 所 属 设 备 的监 控 ， 括 在 现 地 由操 作 人 员 包 实行的监 控及 由 Ｌ Ｕ对设备的 自动监控 。 Ｃ
负责机组开、 停机顺控 ， 数据采集及处理， 开关站、 公用设备 的控制 ， 安全运行监视， 事件顺序检测和发送， 现地操作与监视 ，
２ 监控 系统的改造设计思路
从水 电厂计算机监控系统 多年 的发展 经验 来看 ， 水电厂的 综合 自动化工程是一个复杂的系统工程，要结合厂情和 国情 ， 少花钱， 多办事 。坚持 以实用为本 ， 不过分追求高、 、 ， 新 尖 因为 计算机等 自动化设备更新周期短 ， 实施时要考虑性价 比。 因此 ， 电厂改造 的设计要按照按／ 水 无人值班 （ 少人值 守） 进 行 设计 和 建 设 ； 备选 型 时 ， 遵 循 实 用 、 设 要 可靠 、 济 原 则 。根据 经 监控 系 统 的 需 求 分 析 ， 应 该 从 ４个层 次 、 接 口 、 界 面来 ３个 ２个
桂平航运枢纽水电厂计算机监控系统改造和创新
工控 机则 使用 1-- ". 以 太网 卡 通过 光 电转 换 接入光纤以太网，工控机配置了1块 2’/(B,接口 的 "#$%八串口卡，负责与励磁系统、调速器系统 和微 机保 护装 置 通信 ，但 是仅 记 录 一 般 信 号 和设 备 状 态，不 涉及 控 制流 程 的 信 号 采 集。 工 控 机 还与 电 度 表、温 度巡 检仪 通讯 。
广西水利水电 8; 67.FGGF9H:GEF9I -JKGH/H6FGFL8MLFFGML8 !""#（,）
·机 电技 术·
桂 平 航 运 枢 纽 水 电 厂 计 算 机 监 控 系 统 改 造和 创 新
韦 冰，盘庆波
（广西西江发展公司桂平航运枢纽分公司，广西 桂平 *+’!+,）
［摘要］ 桂平航运枢纽水电厂采用中国水利水电科学研 究院自动化研究所的 -%"""计算机监控系统，对 原有的常 规设备控制进行改造后，提高了电厂的自动化综合水 平和运行 的可靠 性。介绍 了电厂计 算机监 控系统 的软、硬件 配置及功能特点，并对监控系统的一些改进创新进行了探讨。 ［关键词］ 水电站；计算机监控系统；技术改造 ［中 图分类号］ ./!’+；.0’+# ［文献标识码］ 1 ［文章编号］ &""+)&*&"（!""#）",)""*!)",
水电站计算机监控系统流程优化设计
然只是一个大致的框架 ，还有许多值得商榷和完善 的地方 ，在某些特殊情况下 ，良好的流程程序可以
避免 或者 减少 电站损 失 。
２ 改进方案和注意事项
２ １ 进 水 口闸 门 （ 蝶 阀 ）的开启 和 关 闭 ． 或
从 简化 机组 控制 流程 的角度 出发 ，一 般情 况下
成 ，以免 转换 时 流程执 行失败 。
１ ）最好是独立的测点分别接至 Ｐ Ｃ和水机保 Ｌ 护 回路 ，以保证机组停机的可靠性 。 ２ ）最好将水机保护 回路 电源的信号放人开机 条件 ，以防止水机保护 电源消失时仍然开机 ，产生
隐患 。
３ 结
语
３ ）将 调试 按 钮 串入 水机 保 护 回路 ，这 样 电站
程 中，需等导叶开度空载一下方可跳断路器 ，延时 判 断 的时 间初步 设 为 ３ 。但 在 实 际试 验 时 ，由于 ０ｓ
导叶空载开度 以下的信号故 障，一直未发出信号 ， 实际在８ｓ 时导叶已全关 ，但流程直Ｎ３ ｏ 时才去分 ｓ 断路器 ，导致机组进相运行约２ 的时间 ，所幸未 ０ｓ
的情 况下 ，则 需要执 行关 闸门的步 骤 ，以保证 机组
安 全停 机 。
直保持 。正常情况下 ，在执行调相一发 电的流程 时 ，我们 自然 会想 到去 清除这 个开 出 ；同样 ，在发
一
电转调相失败或者调相态意外事故停机时，也需要 清除这个开出，以保证逆功率保护功能的正常投入。
２４ 延 时判 断 时间的 准确把握 ．
・
１ ・ ２５
其 他
失 ，所 以也需 重视 。 ２ ５ 现 场水 机保 护 回路 的 注意 事项 ．
H9000计算机监控系统在大黑汀水电站的应用及改进分析
包括操作员站和通讯站 ， 其中操作员站设置 ２台计算机 ， 者 二 为双机冗余结构 ， 主备用 丁作方式 。两台 Ｔ作站可 同时工 为 作， 同时接受各种 实时数 据 ， 更新数据库 ， 数据库 内容 时刻保 持一致。两台Ｔ作站 以互为热备用方式 工作 ， 互相监视 ， 一台 完成监视控制任务 ， 另一 台则进行正常监视 。当监控工作站
电 。电 站 于 １８ 投 入 运 行 ， 行 期 间虽 然 对 主 机 设 备 进 行 ９ ７年 运
一
黼 一
魏
＊
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Ｅｔｅｒ ｔ ｈ ｎｅ ＴＣＰ ／Ｉ Ｐ
罄
了大修 或技 术改造 ， 其性能较 以前有了很大提高。但是 ， 由于
机 组 自动控制 、 监测保护 、 音响信号等二 次设 备均为 ７ ０年代
１ 系统 的结 构及 主要 功 能
根 据 大 黑 汀 电站 的实 际情 况 和 分 层 分 布 的 基 本 原 理 ， 大
作者简介 ： 刘建波 （９ ４ ）男 ， １７ 一 ， 高级工程 师， 工程硕士学位 ， 电站 从事 日常管理和技术 ｌ作 。 Ｔ
７ ２
水
电 站 机
电 技
术
第３ ５卷
７１
Ｈ ０ ０计算机监控 系统在 大黑汀水 电站 的应用及 改进分析 ９０
刘建波 ， 武金 辉
（ 海委引滦局 大黑 汀水库管理处 电站 ， 河北 迁 西 ０ ４ ０ ） ６ ３ ９
摘
要 ： 绍大黑汀水 电站 Ｈ ００计算机 监控系统的结构和功 能， 介 ９０ 并从 多年 的实 际应用角度 出发 ， 结合技术的发展，
■ ■■
４ Ｌ ＣＪ ＊ 瞳 ０ 月
首站 站
Ｌ Ｃ Ｊ
水电站监控系统的方案设计及实现
水电站监控系统的方案设计及实现水电站是一种重要的清洁能源发电方式。
为了确保水电站的安全稳定运行，需要实施有效的监控系统。
本文将介绍一种水电站监控系统的方案设计及实现。
一、监控系统需求分析1.实时性：监控系统需要实时获取水电站各种数据并及时反馈至操作员终端。
2.准确性：监控系统需要精确测量各项数据，如水位、流量等。
3.可靠性：监控系统必须能够为水电站的安全稳定运行提供保障。
4.易用性：监控系统应具备易于操作、易于维护等特性，以达到高效管理的目的。
二、监控系统设计1.数据采集模块数据采集模块是监控系统最为基础的组成部分，其任务是采集水电站各种数据。
在实现监控系统时，应尽可能选用成熟、可靠的数据采集器，并与水电站原有的传感器设备相兼容。
同时要考虑采集器的可靠性和抗干扰能力，确保其能够长期稳定运行。
2.数据处理模块数据处理模块是监控系统的核心，其任务是将采集到的数据进行处理，包括对各种数据进行分类、筛选和汇总，并通过可视化的方式呈现给操作员，以便进行实时监控和分析。
3.通信模块通信模块是连接各个子系统的纽带。
在设计通信模块时应综合考虑数据传输速度、传输距离、工作环境等因素，以保证数据及时、准确地传输到监控终端上，同时，为了保证通信稳定，通信线路的噪声、阻抗等参数也需要考虑。
常用的通信方式有串口通讯、RS485总线、以太网等。
4.人机交互模块人机交互模块是监控系统与人员之间的连接，其任务是为操作员提供一个友好、简单、高效的操作界面，并向操作员报告水电站的各种数据。
在实现时，应优化各种功能按钮、数据显示界面等，提高人机交互的体验感和效率。
5.报警模块报警模块的主要任务是对水电站各种异常和危机情况进行报警。
当水电站发生异常或者危机时，监控系统会自动触发报警机制，向操作员报告异常情况，并根据需要自动进行相应的处理。
三、监控系统实现在进行监控系统实现时，需要特别考虑以下几个方面：1.监控系统的可靠性和安全性：水电站是一种涉及到能源供应的重要工程，在实现监控系统时应充分考虑数据的安全性和防篡改性。
水电站计算机监控系统
高效的、经济的实现集中控制和远方控制
3
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特点：
可以模拟各种复杂的控制规律，实现系统高质量的控制效 果，同时可以不改变控制设备而修改控制结构和参数；
具有记忆和判断的能力，能综合生产过程中的各种情况， 作出最佳选择，实现最优控制；
按水电厂控制层次和对象设置电站级（上位机）和现地控制单元 （LCU）级
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计算机监控系统作用 一、监视 信息由下至上， 利用各种传感器、变送器收集设备的运行信息，
这些信息一般可以分为模拟量信息、开关量信息、温度量信息（脉冲 量信息、数码信息）等，通过I/O接口，将数据送入计算机，计算机 进行相应的处理，送到运行人员工作站、现地操作屏供运行人员监视。 二、控制 信息由上至下，运行人员通过工作站、现地监视屏发布操作命令， 命令经过计算机判别，再通过I/O接口，将控制输出传递给出口继电 器，出口继电器驱动现场自动化设备如电磁、电动设备、现地自动装 置等等。
从用途上来说，随着信息化社会的来临，UPS广泛地
应用于从信息采集、传送、处理、储存到应用的各个环节，
其重要性是随着信息应用重要性的日益提高而增加的。
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UPS按工作原理分成后备式、在线式与在线互动式三大类：
后备式UPS：具备了自动稳压、断电保护等UPS最基础也最重要 的功能，有10ms左右的转换时间，逆变输出的交流电是方波而非正 弦波；
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自动发电控制AGC
密云水电厂计算机监控系统改造设计与实现
统 可靠性 ， 高管理水 平和经济 效益 ， 提 将原 有的计 算机监 控
系 统 进 行 升 级 改 造 为 Ｈ ０ ０ Ｖ ．） 统 。 ９０ （ ４０ 系
（） ７ 现地 Ｌ Ｕ盘柜 内设备合理 布局 ， Ｃ 尽量保 留原有 设备 （ 电缆 和 自动化元器件 等 ） 和安装位置不变 ， 避免过 多的重新 接线， 减少改造工作 量 ， 减少投资 ； （） ８ 形成全厂统一时钟系统 ； （） ９ 改造过程 中， 实现新老系统之间 的数据互联 ， 证与 保
第 ３ ５卷 第 ３ 期
２１年 ６ ０２ 月
水
电 站 机
电 技
术
Ｖ‘ －５Ｎ０３ ） ３ ． ｌ
Ｍ ｅ ｈ ｎｉａ ｃ ａ ｃ ｌ＆ Ｅｌｃｒｃ ｌＴｅ ｈｎ ｑ ｆ ｙ ｒ ｐ ｗｅ ｔｔｏ ｅ ｔｉａ ｃ ｉ ｕｅｏ ｄ ｏ ｏ ｒＳ ａｉｎ Ｈ
ＪＪ ．０１ ｌ ２ ２ ｎ
数据上送调度部门， 在拿厂 所 有 Ｌ Ｕ改造 完成 后 ， Ｃ 与调 度 通
信 任务 改 由新 系统完 成 ，新 老系统之间数据 只监视小控制。
因调度 对 密云水 电厂无 自动 控制 要求 ，且 新 系统 配置 了厂站 层
交换机， 所以采取了新老系统独 运行 的过渡方案 ， 新系统通过 串口方式以 Ｃ Ｔ规约向老系统传送数据。 Ｄ
３３抽 水 蓄 能 机 组 控 制 ．
和制 表打 印 、 运行 和事故处 理指导 、 历史数 据记 录、 整理 、 归 档和检索 等。运行 值班人员通过操作员站对 电厂 的生产 、 设
备 运 行 做 实 时 监 视 。Ｔ 作 站 配 置 声 卡 和 语 音 软 件 ， 于 当 被 用
监控对象发生事故或故障时 ，发 出语音报警 提醒运行人员 。 两套操作 员工作站互为备用 ， 可无扰动切换 。 运行维护Ｔ作站供 电厂维护人员对 系统数据库 、 面面 的 修改维护 工作 。Ｏ — Ａ Ｌ工作站实现 电话语 音及短信息报 ＮＣＬ 警及查询功能 ， 实现与微机五 防系统 、 上级调度系统 的通信 。 在改造过渡期 内 ， 实现与原监控 系统 的数 据通信 。卫 星对 时
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水电站计算机监控系统技术改造及优化
摘要：水电站计算机监控系统接入了机组运行过程中产生的海量数据。
数据
结构复杂，形式多样。
其中，包含能够反映出电站设备、线路异常或故障运行状
态的监控告警信息，此类信息以非结构化的文本形式进行输出。
利用计算机技术
对这些文本数据进行分析与挖据，能够实现水电站故障智能售警，为电力生产安
全稳定运行提供技术保障。
关键词：水电站；计算机；监控系统技术；优化策略
引言
计算机技术、信息技术、网络技术的飞速发展推动了水电站自动化技术水平
的不断提高。
如今的水电站计算机监控自动化系统成为了一个集计算机、控制、
通信、网络、电力电子设备为一体的综合自动化系统，不仅可以完成对单个水电
站的自动控制，还进一步实现了梯级、流域、甚至跨流域水电站群的经济运行和
安全监控。
水电站计算机监控系统分为厂站控制层和现地控制层LCU两级，主要
包括系统功能、监视功能和控制功能等。
在水电站设备投运使用过程中，发现监
控系统还存在设计及设备缺陷，存在重大安全隐患。
本文依据对新建电站“高自
动化、高可靠性、高性能和高效益”要求，对监控系统进行了一系列技术改造及
优化。
1水电站电力监控系统攻防平台建设
水电站电力监控系统攻防平台设计时遵循系统要求、覆盖关键工艺、选择典
型系统的原则，首先应搭建一个典型的计算机监控系统仿真平台，该平台部署水
电站监控系统典型硬件设备、安装系统常用的应用软件，具备监控系统相关功能，同时根据国家法律法规和行业标准配备完整的网络安全防护措施。
该平台配置两
台操作员站、两台数据采集服务器和两台历史数据服务器，服务器采用国产自主
的浪潮和曙光品牌，并部署可信密码模块和可信软件基；操作系统采用凝思国产
操作系统。
系统应支持采用当前主流、先进的测试手段发现平台漏洞，现场演示
利用该漏洞可能造成的损失或后果，并提供避免或防范此类威胁、风险或漏洞的具体改进或加固措施。
具体包含：网络层测试、系统层测试和应用层测试；测试过程中发、现的漏洞报告及改进措施建议；平台加固方案及最终的测试报告。
平台建设应基于当前电力监控系统的实际防护7JC平，应用当前主流的自主可控软硬件设备，包括自主可控的厂站层服务器、交换机、网络安全防护设备及系统软件、应用软件；现地层应用自主可控大型冗余PLC，整体配置为水电站监控系统全面国产化提供技术支持，提升监控系统自身可靠性。
同时应用国产密码技术，变被动防御为主动免疫，为三峡电站监控系统应对网络威胁的能力和快速恢复能力提供支持。
通过邀请红客对已建设好的攻防平台进行攻防测试，寻找当前平台的安全防护短板并进行整改，同时挖掘信息安全人员的弱点，提升信息安全人员的安全习惯，提升安全管理能力，最终进一步健全水电站电力监控系统安全防护体系建设。
2存在的不足及安全隐患
新投运电站的监控系统，尚未经过现场验证，在设计、安装等方面不可避免存在一些不足，现就投运时存在的不足分析如下。
（1）电站未配置微机五防闭锁装置功能，不能从功能上实现微机五防闭锁，提高安全防护等级。
（2）停机过程中，上位机报“电气制动故障”“电气制动失败，流程退出”，电气制动流程始终无法正常运行，检查电气制动设备均正常，分析判断为监控系统与励磁系统配合时间差设置不足，导致电气制动还未完成，监控系统已报故障的现象。
（3）22020年12月16日04：28，上位机报1号机组火灾报警（感温或感烟）动作，1号机组电气事故停机。
现场检查确认，风洞内感温探头2，4号动作，在满负荷运行时机组空冷器热风温度达到60.8℃（未超过定值75℃），而火灾报警感温探头报警值60℃（固定值不可调），当环境温度大于60℃时，火灾报警启动导致电气事故停机。
对事故停机逻辑逐一检查发现，上导/下导/推力/水导轴瓦温度过高保护均为单点开出，任意温度误动均可导致停机。
在实际运行中，当设备温度升高时，整体会呈上升趋势，因PT100测温元件存在故障及误动的可能性，采用单点开出极易由于元器件故障而导致事故停机，存在安全隐患。
3水电站计算机监控系统技术优化
3.1监控系统主要内容
监控系统画面主要包含电气主接线图、机组开/停机过程监视、AGVC控制画
面等。
电气主接线图展示机组和线路之间的主接线连接，包含如下
信息：机组状态、断路器、隔离开关、机组有功、机组无功、机组转速、定
子电压、定子电流、线路有功、线路无功、线路电压、线路电流、线路频率、AGC投入/退出、AVC投入/退出等。
电气主接线图可以进行下列操作：机组启停
和工况转换命令、断路器分/合、隔离开关分/合操作等。
监视画面中各个开机步
骤中的信号灯为绿色时表示该信号不满足条件，若为红色时表示该信号满足条件。
图中的菱形立体符号表示可点击左键进行相应的开机命令操作，包括开机到冷却
水启动、开机到空载、开机到空转；流程图中各步骤的描述上连有该步骤的启动
状态，若该步骤启动了，描述字变红，若该步未启动则字为绿色。
机组停机过程
包括以下监视内容：机组主接线、机组参数、机组开/停机流程图、LCU控制方式、接力器锁定状态、励磁系统自动/手动方式、进水闸门状态、自动同期方式、调
速器自动装置等。
3.2防火墙
防火墙的功能主要在于及时发现并处理计算机网络运行时可能存在的安全风险、数据传输等问题，其中处理措施包括隔离与保护，同时可对计算机网络安全
当中的各项操作实施记录与检测，以确保计算机网络运行的安全性。
防火墙对流
经它的网络通信进行扫描，这样能够过滤掉一些攻击，以免其在目标计算机上被
执行。
防火墙还可以关闭不使用的端口。
并且能禁止特定端口的通信流出，封锁
特洛伊木马。
最后，它还可以禁止来自特殊站点的访问，从而防止来历不明入侵
者的所有攻击。
所以每个区域之间必须用防火墙，防火墙针对ip或端口固定的
攻击非常有效，它可以隔断大量的ip和端口，只允许开个别管理ip和个别端口
的计算机进入该区，其他设备全部会档在防火墙外面。
堡垒机与外部因特网之间
可以装个“隐蔽防火墙”，平时不做任何限制，当堡垒机被攻破后再发挥功效。
结束语
计算机监控系统是水电站的核心控制系统，金沙水电站监控系统投运以来，出现了诸多缺陷，且许多指标已不满足现在电力系统的要求，改造刻不容缓。
在监控系统改造期间，不仅要考虑技术上的难点、重点、创新点，还要全盘考虑4台机组改造的顺序、工期、安全、效率等问题，同时保证运行机组及各系统的正常工作。
技术改造完成并投运后，设备运行稳定、可靠，未出现因监控系统产生的不安全事件，或因监控系统故障引起的设备非计划停运，无监控系统误开出等故障，消除了重大隐患，有效保障了电站的安全生产，并提升了电站的经济效益水平。
参考文献
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