基于网络技术的水电自动化发展趋势的技术研究

摘　要：计算机技术、信息技术、网络技术的飞速发展，给水电厂自动化系统无论在结构上还是在功能上，都提供了一个广阔的发展舞台。水电厂自动化也必须适应新的形势需要，发展成为一个集计算机、控制、通信、网络、电力电子为一体的综合系统，具备完备的硬件结构，开放的软件平台和强大的应用系统。不仅可以完成对单个电厂，还要进一步实现对梯级、流域、甚至跨流域的水电厂群的经济运行和安全监控。

关键词：网络技术；水电自动化；发展趋势；技术研究
　　随着水电厂“无人值班”（少人值守）和状态检修工作的不断深入开展，对水电厂的生产运行和管理提出了更高的要求；以“厂网分开、竞价上网”为基础的电力体制的改革也对水电厂自动化技术提出了新的要求。计算机技术、信息技术、网络技术的飞速发展，给水电厂自动化系统无论在结构上还是在功能上，都提供了一个广阔的发展舞台。水电厂自动化也必须适应新的形势需要，发展成为一个集计算机、控制、通信、网络、电力电子为一体的综合系统，具备完备的硬件结构，开放的软件平台和强大的应用系统。不仅可以完成对单个电厂，还要进一步实现对梯级、流域、甚至跨流域的水电厂群的经济运行和安全监控。本文就水电厂自动化系统方面作几点探讨。
　　一、系统结构
　　针对水电厂被控制对象分散的特点采用现场总线将分散在现场的智能仪表、智能I/O、智能执行机构、智能变送器、智能控制器连接成一体。正好体现了分散控制的特点，提高了系统的自治性和可靠性，节省了大量信号电缆和控制电缆。因此，使用现场总线网络比较适应分布式、开放式的发展趋势。当然，现场总线控制系统主要是要有分散在被控对象现场的智能传感器、智能仪表、智能执行机构的支持，而目前在水电厂中这些元件还是大量的旧式的装备。只能逐步过度，最后取代旧式的数字/模拟混合装备和技术，形成全新的全数字式系统。
　　1、硬件结构。目前水电厂监控系统的结构基本上以面向网络为基础，系统级设备大多采用以太网Ethernet或光纤环网FDDI等通用网络设备连接高性能的微机、工作站、服务器，在被控设备现场则较多地采用PLC或智能现地控制单元，再通过现场总线与基础层的智能I/O设备、智能仪表、远程I/O等相连接构成现地控制子系统，与厂级系统结合形成整个控制系统。随着安全生产、经济管理、电力市场等功能的扩展，对计算机系统的能力也提出了更高的要求，在系统级设备中64位的工作站、服务器的选用已是绝大多数系统的必然选择。高速交换式以太网技术的发展克服了以往低速以太网在实时应用上的不足，其更具开放性的标准，众多生产厂商的支持，使其无论是在设备的选购，产品的更换、产品的价格、硬软件的可移植性等诸多方面都比FDDI等其它网络产品有着明显的甚至是无法替代的优势。
　2、软件系统平台。支持软件平台和应用软件包向通用化、规范化发展。为适应开放化、标准化、网络化、高速化和易用化的发展技术，计算机监控系统中的软件支持平台和应用软件包趋向于通用化、开放化、规范化。从电力行业高可靠性的要求出发，在大中型水电厂监控系统中的UNIX操作系统得到广泛的应用，中小型的水电厂因较多采用PC构架的计算机，所以较多地采用Windows操作系统。在数据库方面由于商用数据库电力生产控制的实时性要求还难以充分满足，因此目前较为广泛采用的专用实时数据库和商用历史数据库相结合的形式还会继续存在。由于部分数据库的专用性带来了数据变换的不便，在现今电力行业推进信息化，数字化建设的大背景下它的不适应性就凸现出来，较好的办法是遵循统一的标准接口规范，使大家可在统一的“数字总线”上便捷地进行数据交换。
　　二、强大的应用系统
计算机技术发展到今天，其性能越来越高，而其价格却越来越低，其应用也就越来越广泛。随着无人值班工作向纵深的发展，也向计算机监控系统无论是系统结构上，还是功能上都提出了进一步的要求，现就几个方面说明如下：
　  1、历史数据库系统。历史数据库系统实际上是监控系统的一个组成部分，只是将原来监控系统中需要历史保存的数据、事件和相关信息进行分门别类的存放在商用数据库中，供需要时进行查询、打印或备份。历史数据库系统以单独的计算机来实现，具有美观的人机界面，方便的操作方式和丰富多彩显示形式。这样的配置既减轻了监控系统的负担，减化了监控系统的软件复杂性，增加了监控系统的实时性，还能通过标准数据库接口SQL、ODBC、JDBC等与其他系统互连，如MIS系统。
  2、效率监测系统。水轮机效率的实时监测对电站的经济运行有着重要的作用。水轮机的在线监测既可用于水电厂机组在安装竣工或大修结束后的现场验收试验，以便检查设计、制造、安装和检修质量是否满足要求，又能通过对机组运行性能进行长期连续监测，提供在不同的水流和工况条件下水轮机性能的实时数据，为确定电厂经济运行中的开机台数和负荷优化分配以及机组的状态检修等提供参考。
　　3、提供从最基础的数据采集和设备控制直到面向电力市场的经济运行决策的一整套完善服务功能根据水电厂运行方式和检修方式的发展趋势，对水电厂自动化硬、软件系统相关方面发展进行了探讨。水电厂计算机监控系统技术已比较成熟，在大中型水电厂和新建电厂中都已成功应用。文中提及的系统都是同计算机监控系统密切相关的。它们可配置成相对独立的系统，通过高速网络与计算机监控系统进行数据交换。也可配置成计算机监控系统的子系统。 这样的计算机监控系统似乎应称之为水电厂生产综合管理系统。它提供了水电厂从最基础的数据采集和设备控制直到面向电力市场的经济运行决策的一整套完善服务功能，使电力生产的现代管理更上一个新台阶。
参考文献：
[1]缪学勤. 实时以太网技术最新发展. 北京:电气时代,2005
[2]王强、韩颜祥 电力系统厂站及调度自动化综述，电力系统自动化2000