基于水电站计算机监控技术的探讨
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摘 要：数字化监控技术是融多媒体技术、计算机网络技术与监控技术为一体的、新兴的监控技术。本文结合某水电站所采用的数字化监控技术,详细的介绍了该项技术的应用原理及其组成,同时重点阐述该项技术在水电站能够实现较好运作的硬件设备保障。
关键词：水电站;监控技术;保障措施
引言
数字化监控技术是融多媒体技术、计算机网络技术与监控技术为一体的、新兴的监控技术,该技术实现了计算机网络系统与监控系统这两个相互独立系统的融合。我国大部分水电站在运行管理过程中存在水资源开发能度低、抵御灾难性事故发生地手段弱、工作调度能力差等问题。面对问题的出现,将数字化监控技术引入水电站的运行管理中,已成为利用现代化管理技术提高水电站运行管理水平的必然趋势。
1 工程概况
功果桥水电站位于云南省云龙县大栗树西侧，坝址控制流域面积9.72万km2，多年平均流量1010m3/s，多年平均径流量318.51亿m3。
功果桥水电站以发电为主，水库正常蓄水位1307m，相应库容3.16亿m3，调节库容0.49亿m3，为日调节水库。电站装机容量900MW，年发电量40.41亿kW•h。本电站沿320国道距大理158km（其中电站距320国道永保桥20km），距祥云转运站223km。对外交通公路从永保桥沿右岸而上至坝址，交通方便。
本工程枢纽主要由挡水建筑物、泄洪建筑物、引水及发电建筑物等组成，其中拦河大坝为碾压混凝土重力坝，泄洪建筑物布置在主河床略靠右侧，引水发电系统布置在右岸地下。坝顶高程1310m，坝顶长365m、最大坝高105m，地下厂房内安装4台225MW机组，最大开挖跨度27.4m。
2 水电站的数字化监控技术
2.1 功能要求
网络是数字化水电站的实现基础,水电站采用数字化监控技术的目标是为了保证其在安全、经济的状态下运行。数字化监控技术通过融合控制、信息与仿真三大技术来实现在水电站运行控制、管理中的重要地位[2]。
水电站数字化监控技术一般要求具备以下5大功能:
1)监控运行;2)网络资源共享;3)水情调度管理;4)生产运行管理;5)公文流转。
2.2 实现过程
数字化监控技术的实现过程是:通过计算机网络将数字化监控信息传送到网络上,并将其与已有的信息融为整体,从而实现在每一台多媒体计算机上对监控信息进行管理和调用,从而提高水电站的管理水平及效率。数字化监控技术在水电站的应用已经超出了传统的水电站管理系统监控,数字化监控技术在水电站管理中的应用标志着我国水电在已迈入现代化,提升了水电站的竞争力。
3 数字化监控技术的应用
该水电站的数字化监控系统采用目前最为常用的MIS管理信息系统,所谓MIS(管理信息系统――Management Information System)系统,是由人、计算机及其外围设备三方组成的一个,能够对信息进行收集、存贮、加工、传递、维护和使用的系统。其中人与计算机组成的电站中央控制中心是负责对收集到的信息进行显示、加工及传递,并给使用者作出相应的反馈。而水电站的监控系统外围设备主要负责对水轮机组的开停机流程控制及站内油、气、水辅助系统的控制及相应数据的采集。 （见图1）
意图
3.1 数字化监控系统的建设目标、范围及功能
3.1.1 目标
该水电站数字化监控系统的建设目标概括为:
建立具有安全性、开放性、先进性的信息化平台,实现各部门对水电站监测实时信息与数据的高度共享;
给决策层提供有效地参考信息。
3.1.2 数字化监控系统的组成
该水电站数字化监控系统的组成主要包括:软件开发体系;网络平台体系(包括主机系统、系统软件、网络设备);布线系统;安全体系;培训用户体系。
3.1.3 数字化监控系统的目的
该系统的功能主要是实现:网络资源高度共享;水情调度管理高效运行;生产运行管理顺利完成;公文流转快速运转。
3.2 数字化监控系统的建设框架设计
对水电站而言,数字化监控技术可广泛的应用于计算机的监控系统、闸门的监控系统、大坝的观测系统、水情的测报系统等,各管理部门均可通过数字化监控技术实时地了解机组、闸门、水库的实际运行情况,同时实现决策层对水电站的安全生产的更为全面、及时、准确的认知。
数字化监控系统能够对水电站中的设备运行过程进行全过程的控制与跟踪,了解掌握机械设备的运行状况及健康状况,一旦设备出现事故,可为设备的检修提供依据及参考数据,从而降低检修成本及维修难度,使维修工作快速高效,避免影响整个水电站的正常操作及运行工作,而造成较为严重的经济损失。
3.3 数字化监控系统运作的硬件设施保障
水电站数字化控制系统的硬件设施主要有数据库服务器、数据库、电源、网络等。其中数据库服务器是该系统的核心,数据库是系统的运作载体,不间断的电源是上述设备保持良好运转状态的前提,网络是整个系统有效、高速运行的基础及保障,四者缺一不可,相互协调,共同运行。
3.3.1 数据库服务器
数据库服务器是通过在局域网中的一台(多台)计算机运行数据库管理系统软件而构建成的服务器,它可以为为用户提供各种服务。水电站对于数据库服务器的要求一般是该数据库服务器具备高效地运行性能、扩展性能,且具有较高的稳定性。在水电站运行管理过程中实现对数据信息的快速查询过程,且数据库服务器还可根据实际管理人员的需求进行有效地查询,然后将结果反馈给管理人员。
该水电站控制中心选用的数据库服务器为:微软SQL(Structured Query Language) Server,其中SQL的意思为结构化查询语言,其主要功能就是建立同各种数据库地有效联系并使个数据库实现沟通。而SQL Server 是一个数据库管理操作系统,它具备对信息数据地搜索工作、查询工作、报告工作等的功能,并在不占用数据存储位置地前提下,将数据存储在各种设备上(数据中心最大服务器、桌面计算机、移动设备等)。
3.3.2 电源
控制中心的电源系统在实现电源自动切换设计地前提下采用了双回路交流的供电方式,电源设备有一组蓄电池组和两个不间断电源UPS(Uninterruptible Power Supply)。其中不间断电源UPS连接在服务器和电源之间,提供不间断、独立的电源,以保证电流在不受干扰的状态下实现设备地高效运转,使得服务器在断电后仍能正常运行一段时间。同时,当电压过大或过低时,UPS通常能够为系统提供保护,确保系统的正常运行。
3.3.3 网络
该水电站的局域网采用快速以太网(Ethernet),以太网络是一种计算机局域网络技术,是当前在水电站建设运行过程中应用最普遍的局域网络技术。以太网络利用CSMA/CD(载波监听多路访问及冲突检测技术)技术,并以速率为10M/S在在各类型电缆上高速运行,从而满足了全厂工作部门及个人对网络的需求,实现了工作人员对资源的快捷共享。
3.3.4 数据库
该水电站数字化监控系统采用的是IBM的DB2,该数据库提供了强大的在线事务处理(OLTP)支持,支持包括Linux在内的一系列平台。数据库实现各生产运行管理数据的紧密联系,提高了运行人员的工作效率。
3.3.5系统安全性和数据流要求
为保护数据库以及数据的网络传输安全，以防止非法入侵和使用，应从软件、网络和数据流方面，对数据的存取控制、修改和传输的技术手段进行安全性防护。
当局域网和广域网连接的时候，网络安全性是网络建设的首要解决的问题，应采用系统控制权限、网络控制权限、网络端口访问限制等实现物理安全性管理与网络安全性管理。
系统的数据流，严格按照下位机写入上位机；指令流，严格按照上位机控制下位机。软件方面，系统的各工作界面设置严格的访问操作权限，设置完善的登录日志。在硬件方面，广域网和局域网之间配置安全防护和隔离设备。
4 结论
水电站数字化监控技术的应用使得电站在管理模式上迈向了信息现代化,突破了企业传统的管理模式,将一些核心的信息收集并加以分析,为决策层做出正确、合理的指挥提供参考依据,使得水电站的工作效率得到提高、管理趋于合理与规范化、工作人员的工作思维变的更为灵活。同时,增强了各部门之间的联系与协调,促进水电站的整体优化进程。
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