二、加强水电厂生产运行管理的具体措施
2.2加强机电设备安全经济的运行。在我国目前来说，水电厂生产运行方面的技术人才的流动性比较大，其工作能力也不尽相同，因此，我们要在平时加强对生产运行方面人员的职业技能培训。我们要培训的是生产运行工作人员对生产运行规章制度的培训，一定要使其认识到安全生产运行的重要性，不仅如此，我们还要加强生产运行技术方面的培训。在对生产运行工作人员的培训中，我们一定要使得工作人员熟练掌握生产运行系统的原理结构，以及对生产运行系统的监视，使得我们可以在生产运行中，及时的发现问题，及时的找出问题的原因，及时的作出判断并且解决问题。培训一定要注意培训内容的实效性，要结合水电厂的实际情况进行培训。我们不仅仅要进行专业技术的培训，还要培训其处理事故的能力。
2.5要加强管理的应急能力。在实际的工作中，如果水电厂停止运行的话，就会造成非常大的损失，因此我们一定要建立相应的管理体现。提前做好应急工作，要建立应急小组，并且对小组的成员进行培训，培养其应急能力，一定要所以的工作人员都熟悉重点部位常见的问题与运行的原理。应急演练一定要定期的举行，培训工作人员的快速的反应能力与正确的应对能力，使得应急小组可以迅速的组织起来，能够及时有效的解决问题尽量减少造成影响与损失。
三、结束语
电气自动化设备在水电厂的应用，带动了电力行业的快速发展，提高了企业的社会地位。但是，从电气自动化设备应用现状可以看出，电气自动化设备在应用的过程中存在很多问题，比如，电气自动化设备的可靠性得不到保障，工作人员不具备专业技能等等，这些都给水电厂的正常生产埋下了安全隐患。
1提高电气自动化设备可靠性的意义
电气自动化设备的可靠性对水电厂能否正常运行有很大影响，只有保证电气自动化设备的可靠性，才能保证水电厂正常运行。提高电气自动化设备的可靠性可以更好的提高水电厂的工作效率，降低企业的运营成本，避免安全事故的发生。如今，社会竞争日趋激烈，企业要想在激烈的社会竞争中生存发展，就必须加强电气自动化设备的管理，提高设备的可靠性。自动化设备，如图1所示。
2影响电气自动化设备可靠性的因素分析
2.1元器件的质量无法得到保障
电气自动化设备的元器件个数和种类都比较多，设备元器件需要通过多种途径购买，这就导致元器件的种类和质量存在差异，这必定会影响到电气自动化设备的质量和性能。通常情况下，设备厂商会选择在固定的元器件厂家购买元器件，但是很多元器件厂家的规模都比较小，无法保证元器件的质量。
2.2温度和湿度的影响
电气自动化设备的使用寿命和性能受到很多因素的影响，温度和湿度是对电气自动化设备可靠性影响最大的因素。通常情况下，自动化设备都在室内安装，并保证干燥和通风良好。但是，在设备运行过程中，如果环境温度很高或有短路等异常现象使自动化元件发热，那么线圈可能烧毁，触头烧黑，设备便无法正常运行；随着季节变化，温差变大，湿度发生变化，如果自动化元件使用环境的湿度不断加大，严重时发生结露现象，设备就会受潮生锈，使控制回路拒动或误动，设备的可靠性就会受到很大的影响，给安全生产埋下隐患。
2.3人员专业素质低
设备操作人员的专业水平和综合素质对电气自动化设备的可靠性有很大影响。操作人员必须具备专业的操作技能，熟练掌握电气自动化设备的操作技巧，才能保证设备的安全可靠性。但是，从水电厂人员结构来看，水电厂设备的操作人员水平参差不齐，培训力度不够，很多员工都是一知半解，在设备操作过程中很容易出现操作流程不熟悉的现象，导致自动化设备不能很好的发挥作用。要想提高电气自动化设备的可靠性，水电厂必须加强人员培训，不断提高操作人员的专业水平和综合素质。
3提高电气自动化设备可靠性的对策
3.1加强电气自动化设备元器件的质量管理
水电厂要想保证电气自动化设备的可靠性，就必须加强设备元器件的质量管理，减少元器件的种类。除此之外，设备采购人员还应该谨慎选择元器件的购买厂家，尽量选择规模大，元器件种类多的厂家。加强电气自动化设备元器件的质量管理，可以从根源上提高设备运行的可靠性，避免不安全事故的发生。
3.2合理利用电气自动化设备保护设施
温度和湿度对电气自动化设备的可靠性有很大影响。要想提高电气自动化设备的可靠性，就要降低外界因素对设备的影响。设备维护人员可以结合水电厂对设备的需求，合理改善自动化元件使用环境的温湿度，提高设备的性能，延长设备的使用寿命。通常情况下，电气自动化设备都具有保护设施，保护设施包括以下方面：一是设备散热设施，二是温度保护设施，三是湿度保护设施，四是防腐设施，五是防污设施，这几项保护设施可以降低外界因素对设备可靠性的影响，保证设备的正常运行。设备维护人员在为设备安装保护设施之前必须充分了解设备所处的环境和水电厂对设备的需求，并结合设备所处的环境为设备增设安全保护设施，提高保护设施的利用率。在我国，南方地区气候炎热，维护人员就需要在设备上添加热保护、防潮和通风保护设施，北方地区气候寒冷，生产厂家就需要在设备上添加防寒保护设施。
案例：某地区NZ800F水电厂就使用电气自动化设备进行发电，该设备采用三层系统，具有较高的驱动处理能力，可以把被控制的对象设置成机组LCU、公共设备LCU、阀门LCU等等，分别对控制对象进行监督管理。吉林位于我国东北部，四季分明，年平均气温在4℃，冬季气温寒冷。冬季，水电厂必须在电气自动化设备的表面条件保温设施，降低冷空气对设备可靠性的影响。如果不对设备进行保温，电气自动化设备的反应效率就会下降，运行的速度也会减慢，进而影响水电厂的生产。
3.3提高电气自动化设备设计的合理性
在生产设备之前，设备生产厂家需要结合产品的性能合理的制定产品设计方案，产品的设计必须坚持“安全可靠”的原则，产品的定位不能过低，在保证产品性能和质量的基础上，要充分考虑设备的使用环境和操作性，提高电气自动化设备的利用率。
3.4加强操作人员培训
水电厂电气自动化设备较复杂，对操作人员的操作技术有较高的要求。水电厂要重视人员培训，认识到人员培训的重要性，通过培训提高运行维护人员的专业水平和综合素质，还要增强操作人员的安全意识，避免安全事故的发生。水电厂还要增强维护人员的责任感，定期对电气自动化设备进行维保和检修，提高设备的可靠性，保证设备的正常运行。水电厂可以在运行维护人员内部设置奖励机制，对表现优秀的员工给予一定的物质奖励和精神奖励。
4结束语
如今电气自动化设备的应用范围十分广泛。电气自动化设备应用在水电厂可以大大提高水电厂的工作效率，降低运营成本，推动企业的快速发展。但是，在电气自动化设备运行的过程中，有多种因素会影响设备的可靠性。首先要加强设备元器件的质量管理，从根源上提高设备的可靠性。其次，要结合项目所处的环境和水电厂对设备的需求合理的添加设备保护设施，延长设备的使用寿命，保证设备的正常运行。最后，水电厂操作人员的专业技能对设备的可靠性有很大影响。要想提高电气自动化设备的可靠性，水电厂必须加强人员培训，不断提高操作人员的专业水平和综合素质。
参考文献
[1]孟繁欣，张蕾.水电厂电气自动化控制设备的可靠性分析[J].科技传播，2011（17）.
[2]轩晓涵，孟令英.电气自动化控制设备可靠性探究[J].电子技术与软件工程，2015（3）.
[3]邓.分析水电厂电气自动化控制设备的可靠性[J].科技与企业，2015（7）.
关键词水电厂自动化；开发；发展；技术问题；技术措施；技术条件
引言
随着水电厂"无人值班"或"少人值守"工作的开展，以"厂网分开、竞价上网"为基础的电力体制改革的深入进行。对水电厂的生产运行和管理提出了新的要求，也对水电厂自动化技术提出了更高的要求。计算机监控系统的开发应用是水电厂实现"无人值班"或"少人值守"的必备条件。计算机技术、信息技术及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。水电厂自动化工作也必须适应新的形势需要，有新的发展。如今的水电厂自动化系统应该成为一个集计算机、控制、通信、网络及电力电子为一体的综合系统。不仅可以完成对单个电厂，还可以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。本文就如何开发水电厂自动化系统及自动化系统开发方面的技术问题作一点探讨。
1、自动化系统开发的组织过程
1.1、用户参与开发过程
计算机监控系统不同于一般的机电产品，用户参与其开发过程，对于系统发挥其监控功能十分必要。这是因为：
＃由于计算机硬件的可扩展性和软件的灵活性，使监控系统的结构、规模、功能、性能等不可能统一，市场上没有固定的系统可供购买。
＃用户的要求差异性很大。电厂规模、重要性、设备状况不同，对监控系统的要求就不同。电厂的管理模式和生产技术人员参与开发是将用户的意图、习惯和对自动化的理解融合到产品中去的最好方式。
＃参与开发能使用户最快地掌握系统开发技术，有利于用户对系统的升级、改进、完善及维护，更好地使用系统各项功能。
监控系统从设计到投运一般要经过如下过程：设计招标、合同谈判、成立联合设计开发组、用户数据文件收集、开发商设备采购、系统集成与软件开发、出厂验收、现场安装调试、工厂试验及投运等。用户应全过程参与，但真正参与开发是在合同谈判结束和各项技术条件确定后开始的，包括用户数据文件准备、系统集成与开发。
1.2、用户数据文件的准备
监控系统开发的最大工作量在于系统的客户化，而客户化的好坏起决于用户数据是否充分和准确，因此用户在同厂家开发之前应组织专业技术人员进行现场数据的收集和准备工作，生产技术人员应包括运行人员、计算机和网络技术人员、自动化技术人员。
由计算机和网络技术人员准备的资料有：计算机网络结构、MIS系统操作系统平台、MIS系统和自动化接口软件、网桥、防火墙等。
由自动化技术人员准备的数据资料有：数据库定义表、各项操作流程及防误闭锁条件、各LCU的I/O定义表、LCU顺控及自动倒换流程、AGC、AVC控制参数和边界条件、对外通信数据清单等。
1.3、双方联合设计开发组联络会议
联合设计开发组一般应有双方技术人员和商务人员参加。首次联络会会议的主要内容一般为：
＃用户通报现场数据准备情况，并提交有关资料；
＃开发商通报设备采购情况，并就设备变更和系统集成方案征求用户意见；
＃双方对合同的理解和技术澄清；
＃在随后的开发过程中根据合同要求和实际技术难度，可能还开1～3次联合设计开发组联络会。
1.4、系统的集成与软件开发
＃硬件系统的集成，一方面是检验合同文件所规定的系统结构、硬件设备的可行性，另一方面也是为软件开发搭建平台，这项工作应由开发商根据简化了的网络结构进行。
＃用户应成立厂开发工作组，一般为5～15人组成，并指定工作组负责人。用户工作组成员应包括：自动化专业人员、计算机专业人员和运行经验丰富且具备一定计算机知识的运行人员。开发商应提供应用程序开发平台，并提供必要的培训。
开发过程中用户工作组可独立完成的开发任务有：
＃对外通信数据模块原文件的编辑，等等。
用户工作组可协助开发商完成的开发任务有：
＃AGC、AVC控制流程；
＃事件及报警记录的定义；
＃主站操作流程及防误操作闭锁流程；
＃历史数据的统计、计算等等。
现场用户工作组应定期反馈开发进度，全过程监督项目的执行，直到开发工作结束，并一同参与出厂验收。
2、太平哨发电厂监控系统开发过程介绍
太平哨发电厂计算机监控系统的开发始于1997年，开发的项目范围为计算机主站、网络设备、公用设备LCU。
该项目选定东北电科院自动化所为合作伙伴，项目各阶段的进度如下：
合作意向签订：1997年初
自动化改造方案和施工期进度方案：1997年
技术条件及合同拟定：1998年
技术方案和设备选型：1998年
现场数据文件准备：1998年2～4月
用户工作组开发：1998年5月～10月；1999年9月～12月（1998年1号机组；1999年2～4号机组）。
第一台LCU连入新主站网络运行：1998年10月
系统联调：1999年11月～12月
随着试验的进行，各项功能逐步投入使用。至1999年底，已能实现对四台机组遥测、遥控和遥调。
在该项目中，用户参与开发主要分两个阶段，第一阶段为数据文件准备阶段，共有20余人参与，历时3个月；第二阶段为开发阶段，共有15人参与，历时6个月。
3、计算机监控系统技术问题探讨
监控系统是一个客户化程度很高的自动控制系统，系统的实用性、先进性、可靠性以及灵活性等取决于客户（包括管理、设计开发、使用等）的要求。在此就一些技术问题进行探讨。
3.1、监控系统电源
电厂控制层应设有直流和交流控制电源，监控系统的LCU及自动化装置宜采用交直流双电源、互为备用、无扰切换的供电方式，电源装置的电压选择应保证正常情况下交流供电、直流备用，以减轻直流系统的负担。运行经验表明，UPS在现场环境下使用寿命很短，难以维护，不宜采用（太平哨发电厂正在考虑改进直流供电电源）。
监控系统主站设备（工作站、服务器和网络设备等）的运行环境要达到国家规定要求，采取交流＋UPS供电方式较好。
3.2、监控系统与励磁、保护、调速器系统接口
上述三种自动化装置宜采用通信方式，LCU直接将给定值传送至电调和励磁装置，实现有功、无功的一次设定；LCU通过通信链路获得各个自动化装置的内部详细状态和微机保护的事故追忆采样值数据包（如果微机保护有此功能的话）。
尽管监控系统与励磁、保护、调速器装置存在接口联系，但各系统间应保持相对独立，并在通信上设置"互检"和容错功能，一方故障不应影响其它系统的正常运行。上述装置中直接作为控制和调节条件的信号（例如主开关状态、机组转速和机组状态等）不应相互转送利用，而应通过高可靠的渠道直接从设备上采集。
3.3、监控系统与现地自动控制回路和装置的功能协调
机组或公共辅助设备，例如冷却水系统、压油泵、深井泵、空压机等，一般设有现地自动控制装置。处理现地自动化与监控系统的关系时，应遵循现地自动化为主的原则，监控系统则通过开关量、模拟量的采集（无需通信）承担监视、后备控制的任务，一旦发生异常，则发出信号，并通过独立的信号采集进行紧急控制。
直流电源装置也应视为现地自动装置，监控系统只对直流系统和电源装置的工作状态进行监视，不参与控制。无需建立网络或串行通信联系。
3.4、事件记录与故障录波的考虑
事件记录与故障录波装置都是运行和事故分析的手段。事件记录一般集成在计算机监控系统中，但由于采样速度、内存等限制往往不能提供足以用来分析事故的波形；故障录波一般用在开关站，作为线路故障数据的采集和分析工具。
机组不必配置故障录波器，因为配置故障录波器会导致信号的重复采集，使二次回路和电缆布置复杂化，而且不可能收集太全的信号（有些设备的关键量、中间计算数据点无法提供接口）。将事故记录与故障录波功能分别由监控系统和具有快速交流采样功能的微机保护装置、微机励磁调节器、微机调速器等分担较为合理。这就要求微机保护装置、微机励磁调节器、微机调速器具有判别故障、存储、对时等功能。
3.5、信号返回屏的考虑
信号返回屏是电厂实现集中监视和控制的重要人机交流界面，由于显示直观、清晰可靠，画面和各仪表、元件位置固定，对运行值班十分方便，尤其是事故情况下，运行人员对全厂的状况一目厂然，其作用是计算机屏幕不可替代的（采用大屏幕电视或投影替代也是不可取的）。信号返回屏宜考虑采用一些指针仪表，以反映系统的动态过程（例如系统振荡）。
3.6、工业电视、消防报警、保安、故障录波器及MIS的接入
鉴于监控系统在电厂运行控制中的突出地位，其接入系统越少越好，信息交换量不大时，为了保证各个系统的安全运行，能采用I/O接入的决不采用通信连接。
消防报警对运行监视十分重要，其数据量不大，因此接入监控系统比较合理。消防报警火情信号和保安监视信号可转送给工业电视系统，进行图像自动联控切换。
故障录波器为大容量数据采集和记录分析设备，数据的实时作用不强，离线分析的成分较多，应各自自成系统，并建立各自的中心分析站。从运行管理模式看，电厂实现"无人值班"或"少人值守"后，控制室运行人员很少，而这两个系统的数据分析工作十分费时，专业性很强，不适合运行值班人员操作；如果两系统与MIS系统联网，监控系统仅通过I/O对其故障和动作等情况进行监视。专业技术人员通过MIS即可访问两系统，完成数据分析和远程管理功能。
为实现生产发电与电厂管理相结合，MIS应与监控系统联网。由于MIS用户多，MIS上数据多种多样，为安全起见，两网之间除采取防火墙等隔离措施外，还应采用单向数据流（从监控系统流向MIS），控制室设置专用MIS终端。
4、自动化系统的发展
水电厂自动化系统由I/O设备(传感器和执行器)、控制硬件、控制软件、人机接口及与信息系统的连接等组成。而水电厂的自动化是从80年代初单个功能装置研制开始的，计算机监控系统的发展过程以及典型系统的应用如表1所示：
表1计算机监控系统发展过程表
4.1、功能分布式的星型分层监控系统
以单功能微机装置集成系统，每个微机装置具有特定的功能，但每个微机装置都具有不同功能，如有的微机装置专门采集开关量，有的微机装置专采集模拟量，有的微机装置专门进行控制操作。该系统在分布的方式上进行了一些有益的尝试，但从模式上看不算是很成熟的系统。
4.2、以设备单元分布的星型分层监控系统
为了检修维护的方便，以发电机组为单元，将数据采集与控制集成到一台微机或PLC装置中，构成了现地控制单元LCU。LCU无法直接接入以太网，而计算机非常昂贵，不能使每台LCU都配备CPU（中央处理器）接入以太网，只能将微机作为前置机。这时的系统采用专门的计算机，在应用网络上已跨出了一大步，但相应的国际标准还不完善，尚不能形成理想的开放系统环境。
4.3、基于开放系统的分布式监控系统
随着计算机技术和网络技术的发展，计算机应用软件越来越复杂和庞大，软件开发的投入也越来越大，如何使这些巨大的资源不仅在这一家公司制造的计算机上运行，而且也能在另一家公司制造的计算机上运行，这就形成了一系列的开放系统标准：TCP/IP、POSIX、SQL、ODBC、JDBC、OPC等。基于开放系统的分布式计算机监控系统具有通用性和可移植性，监控系统的软件可以安装在任何具有开放系统特点的计算机上。开放系统为水电厂计算机监控系统的发展提供了强大的历史舞台。
4.4、基于对象技术的分布式监控系统
计算机硬件技术发展迅速，给软件开发提供了广阔的平台。软件技术发展到现在除了遵循开放系统标准以外，还应遵循面向对象技术的标准，如：SUN公司的JavaRMI、Microsoft公司的COM/DCOM。水电厂计算机监控系统由于面向对象的复杂性和多样性，基于面向对象的技术应用将水电厂运行设备如发电机组、主变、开关等抽象为对象。从系统设计、编程语言选择到用户界面等一系列过程都依据面向对象的理念、原则和技术，这样工作的结果将给用户带来使用和维护上的极大方便。
5、水电厂自动化系统的技术措施
水电厂自动化系统必须具备完备的硬件结构，开放的软件平台和强大的应用系统。
5.1、系统结构
目前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Ethernet或FDDI等通用网络设备连接高性能的微机、工作站和服务器，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等相联接，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、经济管理及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，Intel公司的64位TitaniumCPU和微软公司64位Windows操作系统也即将推出，它将带给基于PC和Windows平台的监控系统用户以巨大的寻址空间和远远胜于32位PC的强大运算处理能力。高速交换式以太网（100Mbit/sorlGbit/s）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。
对于现地控制单元，智能控制器加上现场总线技术应是一个好的发展趋势，根据IEC标准及现场总线基金会的定义：现场总线是连接智能设备和自动化系统的数字式双向传输、多分枝结构的通信网络。它具有如下技术特点：
＃系统开放性；
＃互可操作性与可用性；
＃现场设备的智能化与功能自治性；
＃系统结构的高度分散性；
＃对现场环境的适应性。
机组容量变大、控制信息量增多，控制任务功能增加，控制负荷加重、网络通信故障都会造成现地控制单元控制能力的降低。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。所以说，使用现场总线网络较适应分布式、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还是大量的旧式装备。只能逐步过渡，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。
5.2、软件系统平台
5.2.1、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应更趋向于通用化、开放化和规范化。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操作系统等得到广泛的应用，中小型水电厂因较多采用PC构架的计算机，所以较多地采用Windows操作系统。数据库方面由于商用数据库在电力生产控制的实时性上还难以充分满足要求，专有的实时数据库＋商用的历史数据库形式，这是目前较为普遍的结合方式。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和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。
5.2.2、Web、Java等新技术的应用
5.2.3、功能强大的组态工具
用户无需对操作系统命令深入了解，也不需要复杂的编程技巧，不论是在UNIX系统上还是在Windows系统上，都可通过组态界面十分方便地完成：
＃数据库测点定义；
＃对象定义；
＃现地控制单元的各种模件定义；
＃处理算法定义；
＃通信端口；
＃通信协义的定义。
顺序控制流程生成、检测、加载等各种功能的应用定义以及维护，很多功能只需点击鼠标进行选择，既快捷方便，又避免了使用编辑程序产生的输入错误，真正体现主系统服务的面向对象、可靠、开放、友好、可扩展和透明化。
5.3、强大的应用系统
计算机技术发展到今天，其性能越来越高，其应用也就越来越广泛。随着无人值班工作向纵深发展，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更高的要求，现就几个方面说明如下：
5.3.1、历史数据库系统
5.3.2、电能量监测系统
水电厂中每台发电机、每条线路甚至每台主变都安装了电度量表，传统的电度量采集一般采用由电度量表输出电度量脉冲到计算机监控系统的方式来实现的，由于监控系统的设备环节比较多，在监控系统中必须设定电度量初值，一旦有设备退出工作或工作不正常，电度量测量就有误差或以前的测量值丢失，需要重新设定其初值，这种方法实际上无法保证电度量监测的结果正确性，而且维护的工作量也很大。
目前，市场上有一种智能电度量表，它具有智能通信接口。这种电度量表能完整地保存电度量数据，并随时可以通过通信接口取得电度量数据。因此，以这种电度量表为基础，通过电度量表的通信接口，回聚在一起，配备历史数据管理功能的计算机就可以形成电度量监测系统，该系统既可以相对独立，也可以与监控系统互相通信，实现信息共享，为水电厂运行管理提供可靠依据。
5.3.3、效率检测系统
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。因此，水轮机效率在线检测一直是实现电厂经济技术指标考核和经济运行的一个重大科技攻关课题。但是多年来，一方面由于流量的在线检测技术还未能得到广泛的推广应用，另外，由于种种原因的限制，也使效率测试难以在电厂发挥其应有的作用。因此尽管随着计算机、通信、信息及测控等一系列新技术的迅速发展和在电厂的广泛应用，给效率在线检测项目的开发提供了成熟的技术基础。当前，以厂网分开为基础的电力体制改革方案已经出台，电力市场竞价上网亦将成为必然的发展趋势。因此，在保证安全运行，满足电力系统要求的基础上，不断提高水资源利用率和设备可用率，减少运行和维护费用，已成为每个电厂迫切需要开展的工作。
5.3.4、运行人员培训仿真系统
计算机监控系统面对着实际的运行设备，肯定不能在上面随意操作，否则会出现误操作行为，造成事故，任何水电厂都不希望出现这种情况。那么一些操作不熟炼或新来的运行人员，如何让他们尽快熟悉环境，提高操作水平，进入角色。除了可以进行培训、实习、考试等形式熟悉业务外，应该有一个让运行人员实际动手操作的培训仿真系统。培训仿真系统可作为对监控系统的补充，任何重要的控制操作或复杂的操作，应该在培训仿真系统上验证一次，保证操作的完整性和正确性，确保水电厂运行的安全。
5.3.5、状态检修系统
5.3.6、生产管理系统
生产管理信息系统完成的工作还包括：运行值长日志，智能操作票（可由生产管理信息子系统根据监控系统的实时数据，进行分析，并经过安全闭锁条件检查），设备缺陷管理，运行台帐等。
6、水电厂"无人值班"或"少人值守"的技术条件
6.1、具有计算机监控系统
计算机监控系统是实现"无人值班"或"少人值守"的一个非常重要的系统。它具有采用水电厂的机组、辅机、油水风系统、主变、开关站、公用设备、厂用电系统以及各种闸门等的电气量、开入量、温度量、压力、液位、流量等输入信号，完成各种生产流程，如开停机、分合开关等顺序控制，机组有功功率和无功功率的调节，AGC、AVC，以及其他设备的操作控制。同时监控系统还具有丰富的人机界面，防误操作的措施和一定的反事故处理能力。
6.2、具有远程控制、调节功能
监控系统不仅具有现地的各种监视、操作和控制功能，而且要具有能与远方控制系统通信能力，上送有关信息，接收远方控制系统的命令来实现远程控制和调节。
6.3、具有ON-CALL功能
总之，水电厂通过开发自动化系统，能够提高设备的整体健康水平，保证设备的安全稳定运行，为"无人值班"或"少人值守"奠定基础。
关键词：H9000水电厂综合自动化
在国家电力公司(包括原水利电力部、原能源部、原电力部)的大力倡导下，我国的水电自动化工作自二十世纪80年代的科研试点逐步进入了90年代的“无人值班”(少人值守)试点和推广的阶段，建设并完成了一大批水电综合自动化系统，有力地推动了水电行业的技术进步。目前，已有29个水电厂实现了“无人值班”(少人值守)，20个水电厂通过了国家电力公司的一流水电厂验收，还有相当已批水电厂已经具备了验收的条件，取得了巨大的成功。
水科院自动化所作为行业的自动化专业科研单位，自始至终地参加了与水电厂综合自动化有关的科研、推广及“无人值班”(少人值守)和创一流水电厂的工作，完成了包括东北白山梯级在内的一百多个大中小型水利水电自动化工程，出口埃塞俄比亚TisAbay二级电站的系统已投入了商业化运行，完成了隔河岩电站引进计算机监控系统的改造工程，实现了湖南镇100MW机组扩建电站的“关门运行”，为白山等六大水电厂实现创“一流水电厂”创造了必要条件，2001年联合中标三峡梯级调度中心及左岸电站计算机监控系统工程，2002年连续在洪江、碗米坡、株州航电等国际招标工程中标，取得了令人瞩目的成果，回顾过去，展望未来，意义非同一般。
本文首先回顾水电厂综合自动化的在科研试点、实用推广和“无人值班”(少人值守)三个历史阶段的工作历程，然后重点介绍近年来H9000系统结合水电厂“无人值班”(少人值守)工作进行的改进工作，在水电厂创一流和实现AGC方面的经验，H9000V3.0系统的新功能和兼容性方面的进步。
水电站综合自动化技术的发展过程
科研试点阶段：我国水电站综合自动化技术的应用起步于20世纪80年代初。当时，水电部的水科院和南自所及机械部的天传所分别在富春江、葛洲坝二江和永定河梯级进行试点研究，研制成功的富春江水电厂多微机分布控制系统于1984年11月正式投入运行，1986年获国家科技进步三等奖。通过试点，尝试了计算机技术应用于水电厂监控系统的可行性，培养和锻炼了一批从事水电厂计算机监控系统的科研、设计、安装和运行维护的工程技术人员队伍，积累了宝贵的经验。但由于经验不足，研制周期过长，资金缺乏，使基础自动化配套改造不够，影响计算机监控系统的正常使用，另外，在系统的规模、功能、结构、工艺、可靠性以及软件的水平等方面与国外差距较大。
实用推广阶段：原水电部于1987年和1993年先后制定了“七五期间水电厂自动化计算机应用规划”和“八五期间以及2000年水电厂计算机监控系统推广应用规划”，两批共规划了67个大中型水电厂。根据“七五”规划，到1993年，先后又有27座水电站采用了不同形式的计算机监控系统，如葛洲坝二江、鲁布革、富春江、丹江口、新安江、铜街子、安康、石泉、龙羊峡、东江、白山等。软件和硬件设备的标准化工作取得了初步成效，初步形成了工业化生产，达到了实用化水平，形成了几种成熟的推荐模式。同时，科技水平有了很大的提高，有关科研院所已经能够独立承担各类工程的计算机监控系统设备的开发研制生产任务，一大批科技人才茁壮成长。
“无人值班”(少人值守)阶段：通过技术改造与技术进步，实现减人增效，创国际一流企业，是国家电力公司的长远发展战略。为了实现这一目标，根据1994年原电力部在东北太平湾水电厂会议提出的建议，由安生司主持、水科院自动化所等单位参加，讨论制定了《水电厂“无人值班”(少人值守)的若干规定(试行)》并由电力部于1996年颁布执行。与此同时，电力部颁布试行了《一流水电厂的考核标准》。1994年太平湾会议还确定了葛洲坝二江、太平湾等5个水电厂为“无人值班”(少人值守)第一批试点单位，水电厂“无人值班”(少人值守)试点工作由此拉开帷幕。1996年又扩大白山、紧水滩、龚嘴等9个水电厂为第二批试点单位。两批试点带动了水电行业的自动化技术进步，据不完全统计，自1980年以来截止到目前为止，全国安装水电厂计算机监控系统总数约300套，而在这一阶段内，国内总共新安装投运的监控系统约250套，其中水科院自动化所新投系统100套，电自院新投运约120套，其余系统由国外公司或国内其他厂家提供。
与1994年以前比较，“无人值班”(少人值守)阶段的工作特点是：(1)各水电厂自动化改造的积极性空前高涨，积极要求上计算机监控系统，并把监控系统当作全厂“创一流”工作的重点，以监控系统带动全厂的自动化改造，为监控系统工作的顺利展开创造了良好的局面。(2)监控系统的功能齐全，软件和硬件标准化程度高，开发周期短，性能指标先进，普遍达到了国际同期先进水平，实用性强，可靠性好，成功率高，满足了水电厂“无人值班”(少人值守)的要求。(3)国家级科研开发骨干队伍逐渐形成，形成了自主品牌的监控系统，在国际上具有相当的知名度，如水科院的H9000系列分布开放系统和电自院的SSJ系列计算机监控系统，基本占领了国内水电市场。(4)系统的实用化程度高，推动了行业的技术进步，促进了管理的现代化，为减人增效奠定了技术基础，取得了实效。
H9000系统与水电厂“无人值班”(少人值守)技术
H9000系统是水科院自动化所于二十世纪90年代初期设计开发的面向水电应用的分布开放系统，我国水电厂综合自动化的重要科研成果。该系统的设计不仅吸收了国外公司产品的先进技术路线，使H9000系统的总体设计接近国际先进水平，而且根据我们多年的工程经验和对水电自动化理解，结合1994年国电公司颁布的水电厂“无人值班”(少人值守)导则，在系统的结构设计、功能设计方面，充分考虑水电厂有人和“无人”对监控系统在可靠性、冗余措施、功能要求等方面的差异，系统功能齐全，软件和硬件标准化程度高，组态能力强，开发周期短，符合中国国情，实用性强，可靠性好，系统投运成功率高，满足了水电厂“无人值班”(少人值守)的要求。为此，H9000系统不仅具有常规电站监控系统的功能，而且进一步开发完善了下列功能：
完善的硬件与软件冗余体系
为了满足要求，H9000系统的硬件可采用多层次的冗余措施，如数据库管理站、操作员站、通讯服务器、网络交换机、网络通道、主控级UPS、LCU的数据采集与控制器、CPU模块、通讯模块、I/O通道、现地总线、机箱电源、机柜电源等，全部可以实现冗余配置，由软件实现冗余设备的检测与故障诊断，实现冗余部件的无扰动切换，确保系统中某一部件的故障不影响系统的正常运行。故障部件由消缺人员及时处理。
On-call技术
电脑值班员技术
在隔河岩电站监控系统设计与实施过程中，在国内首次提出了“电脑值班员”的概念，并且被采纳实施。这是无人值班、关门电站最具有特色的功能之一。
通过考察和调研，结合我国水电厂的运行方式与当前电网结构，我们初步提出了安全稳定智能控制和智能电脑值班的概念、功能要求和实现方法，使水电厂在没有现地值班人员的情况下，从保证主、辅设备安全角度出发，由计算机监控系统自动处理各类随机异常情况和隐患，经严格的条件判别和闭锁，进行控制和调节。本功能好比一位经验丰富、责任感强而又不知疲惫的老值长时刻值守在现场，保证水电厂主、辅设备的安全，并尽可能运行在最佳工况。
自诊断与远程维护技术
系统自诊断与自恢复功能是提高系统可靠性的重要措施。
H9000系统为分布式网络控制系统，具备完善的自诊断与自恢复功能，系统各设备不仅自检，还可通过网络进行互检，形成系统检测报告。诊断分硬件检测和软件检测。硬件检测包括CPU、内存、I/0通道、电源、网络、通讯接口等。软件检测包括软件异常中断、通信链路故障等。系统可将异常情况及时报警，并可对冗余的异常部件进行自动切换。
监控系统具有远方诊断及远方维护功能。通过远方诊断及维护系统，可以实现远方故障诊断及远方系统维护。
转贴于H9000与创“一流水电厂”
通过与用户的通力配合，目前采用H9000系统已经很多，并且已许多投入AGC功能，特别是龙羊峡、东风、东江等几个大型或特大型水电厂实现了AGC自动控制，白山、乌溪江和紧水滩先后实现梯级电站AGC，优化运行，并已有白山、龙羊峡、紧水滩、乌溪江、东风以及东江等6个水电厂先后顺利通过了国电公司“无人值班”(少人值守)和“一流水电厂”验收。
东北白山梯级电站的“无人值班”(少人值守)计算机监控系统工程规模宏大，性能指标卓越，在国内首次实现了大型梯级水电站巨型机组的现地“无人值班”(少人值守)和远方集中实时监控运行，首次成功地采用了110公里超长距离的高速以太网通讯，标志着我国水电站计算机监控技术进入高速网络时代。监控系统不仅实现了厂内AGC、梯级电站本地调频，而且实现了梯级调度全厂负荷自动分配，实现了与东北电网调度自动化系统的通讯，实现电网的统一调度、负荷的合理分配，使白山梯级电站监控系统根据电网远方负荷给定，由AGC实现了梯级电站的优化控制。该项目于1999年3月通过国电公司组织的技术鉴定，受到东北电管局及国家电力公司鉴定小组有关专家、领导及白山电厂工程技术人员的高度评价，一致认为该系统在“远方集中监控总体技术方面居国内领先水平，国际先进水平”，获国电公司2000年度科技进步二等奖，于2000年通过国电公司“一流水电厂”验收。
贵州东风水电厂AGC先后完成了与省调之间双微波通道的SC1801规约通讯、厂内及远方AGC负荷分配功能、远方负荷调节、远方开停机、远方给定全厂总负荷、远方给定负荷曲线等功能，由电厂AGC完成机组的合和经济负荷的分配。2001年11月，贵州省调进一步修改了调度规程，较好地解决了无人值班条件下AGC对接地中性点问题的处理及机组的自动开、停问题，既保证了电网的安全性，又满足了“无人值班”（少人值守）的要求，成为国内第一个自动按调度负荷曲线运行、实现远方自动开停机的电厂。由于有省调的大力支持和配合，东风电厂的AGC功能国内最先进完善，得到国电公司领导的充分肯定和好评。
在2002年1月贵州东风水电厂“无人值班”(少人值守)验收会上，国电公司有关领导和专家对该厂的自动化工作给予了极高的评价，认为该厂在AGC方面仅次于广蓄，在没有人工干预的情况下，实现了监控系统按省调负荷曲线自动开停机和负荷调整，实时性好，对保证贵州系统“西电东送”电能质量起到了非常积极的作用，受到了电网调度人员的欢迎和好评。
龙羊峡水电厂是西北电网第一调频厂，装机容量为4台320MW机组，2001年3月在西北网调的大力支持和配合下，采用DNP3.0网络通讯，实现网调远方AGC。龙羊峡AGC由网调给出远方开停机命令和实时功率设定值，远方开停机命令和实时功率设定值通过数字通道传送，成功地解决了大机组远方平稳开停机。
目前，仍有一批采用H9000系统的水电厂正在积极进行准备工作，我们将一如既往地秉承“服务和合作”的精神，做好支持配合工作，争取使H9000的每一个用户都能顺利跨入“一流水电厂”的行列。
H9000系统的新进展与兼容性考虑
为了满足用户不断增长的需求，满足电力生产对控制系统的要求，我们在全面继承H9000系统的开放性、友善性、标准化、通用化及面向对象等优点的基础上，于2001年研制开发了H9000V3.0系统，进一步吸收了国内外系统的先进经验和技术，在系统结构、WEB浏览、最新国际标准通讯规约库及软件包、集成开发工具软件及高级应用软件等方面有较大改进，进一步提高了系统的可靠性和可维护性，在湖北隔河岩、福建高砂、天津大张庄、重庆江口等一系列工程中得到成功应用。下面简要介绍H9000V3.0系统的技术特色。
新型的系统结构
由于工业控制微机(简称IPC)结构复杂，有机械旋转部件如硬盘、风扇等，是LCU乃至监控系统的可靠性瓶颈。H9000V3.0在系统结构有较大改进，LCU采用了可编程控制器直接上以太网的方式，在控制主回路中取消了IPC，IPC仅作为现地的辅助控制人机联系设备，系统正常运行时，IPC可以退出运行。由于控制主回路取消IPC，使LCU的可靠性大幅度提高，可以很好地满足下一阶段水电厂无人值班运行的要求。IPC也可由智能化液晶操作面板代替，可靠性可进一步提高。
在进行H9000V3.0系统设计时，充分考虑了与H9000老系统的兼容性，可确保H9000的老系统平稳升级到V3.0，并且新老系统可全兼容混合运行，因此老系统的升级改造提供了非常便利的途径。
WEB浏览
由于因特网普遍采用浏览器等瘦客户端软件，系统的使用及维护十分方便，受到广大用户的欢迎。H9000V3.0增加了WEB浏览功能，系统仅需增加配置WEB服务器，安装woixWEB服务器端软件。为了确保系统的安全性，可设硬件或软件防火墙。同样，WEB浏览功能充分考虑了与H9000系统原有图形界面的兼容性，woix软件可完全识别原H9000系统的*.dbin图形文件，并且外观效果与oix完全一致，实现了百分之百兼容。
H9000/Toolkit系统集成工具软件
H9000V3.0系统在原开发工具软件的基础上，进一步充实完善，不仅提供IPM交互图形开发系统、DBgen数据库开发系统、PDC综合计算工具软件、ControlLock控制闭锁工具软件、API接口等，而且新开发研制了DEtool数据工程软件。特别是DEtool，将系统集成开发工作于一体，成为包括数据库、语音、控制闭锁等功能于一体的集成开发工具软件，强化了系统集成与数据工程的可视化，并且具有学习指导性质，进一步提高了系统开发集成效率和质量，也为设计部门和最终用户提供了有效的系统设计开发手段，受到广大用户的一致好评。
国际标准通讯规约
通过与ABB、Alstom等公司在三峡工程的合作，H9000V3.0系统在通讯规约方面获得进一步充实，不仅支持DL476-92、m4f、SC1801、CDC8890TypeII、CDT及Polling等传统远动规约，而且研制开发了IEC870-5、DNP3.0、TASE-2规约通讯软件，形成了较为完善的通讯软件包。
高级应用软件
H9000V3.0系统在AGC/AVC等高级应用软件方面有较大进展，实现了白山、乌溪江等梯级水电厂的联合AGC，在东江等水电厂实现了AGC/AVC，在龙羊峡、乌江渡、东风等水电厂实现了调度远方AGC，其中贵州东风水电厂在没有人工干预的情况下，实现了电站监控系统按省调负荷曲线自动开停机和负荷调整，实时性好，对保证贵州系统“西电东送”电能质量起到了重要作用。在更多的水电厂实现了电站AGC功能。
Simulog培训仿真软件
综上所述，H9000V3.0在确保技术进步和功能扩充的同时，将新老系统的兼容性放在一个十分重要的位置。新老系统兼容，也就是说H9000系统的V3.0版可以与V2.0版本混合运行，确保老用户系统升级的便利实施，简化过渡期的施工方案，可以很好地避免由于产品升级而将系统硬件和软件全部推倒重来的做法，保护用户的投资。
结束语
过去的20年，我国的水电厂计算机监控技术从无到有、从“景上添花”的“花架子”到现代化生产运行管理和实现“无人值班”(少人值守)必不可少的重要装备，无不凝聚了我国水电行业主管领导部门、科研、规划设计、生产运行等部门几代人的智慧、抱负和辛勤劳动。
过去的20年，也是H9000系统孕育、诞生、成长、逐步发展壮大取得了辉煌业绩的20年，成为我国水电自动化领域一颗璀璨的明珠，为我国水电厂自动化技术的进步和创“一流水电厂”工作做出了应有的贡献。在这里，我们再次感谢有关领导、广大用户对我们的支持和信任。我们将戒骄戒躁，密切注意中国进入WTO后国外公司对我国水电自动化市场的冲击和挑战，严格执行ISO-9001质量保证体系，贯彻质量方针，永远以用户的需求作为我们的第一需要，不断跟踪国际技术的发展与进步，开发更多更好的产品，以更高的技术质量水准，为广大的水利水电用户服务，为水电厂真正实现无人值班、关门运行、创国际一流做出应有的贡献。
[参考文献]
王德宽：“从H9000谈水电站计算机监控系统国产化问题”，《水电厂自动化》，1998年，第3期。
王德宽等：“H9000分布开放式水电厂计算机监控系统”，《水利水电技术》，1996年，第5期。
王德宽等：“水电厂计算机培训仿真技术的设想与初步研究”，《水电厂自动化》，2000年，第3期。
王德宽：“水电厂综合自动化与“无人值班”(少人值守)”，《面向21世纪电力科学技术讲座》，2000年10月，中国电力出版社。
H9000andComprehensiveAutomationofHydropowerPlants
Abstract：Thispaperfirstbrieflyreviewscomprehensiveautomationindifferentstagesinlastdecade.ThenintroducestherelatedR&DofH9000systemfor“un-attendant”hydropowerplants.TheapplicationofH9000systemto“un-attendant”hydropowerplantsanditsAGCarealsodiscussed.SomekeyfeaturesofnewdevelopedH9000V3.0andcompatibilityconsiderationarepresentedattheendofthepaper.
关键词：励磁系统；改造；方法
中图分类号：TM76文献标识码：A
1励磁系统概述
2励磁系统改造方法
2.1系统结构的改造
对励磁系统结构的基本框架进行定型，通过统计确定励磁系统的开入、开出以及监控等和其它系统的连接，统计各盘柜、机器的数量、大小尺寸、颜色等。本着科学、择优和信用的原则，坚持安全、适用、经济的机器选择标准来进行对励磁系统结构的改造。通过仔细认真的调查和研究之后，我们发现静止式的励磁系统在国内水电厂励磁系统中具有先进的技术水平，在国内外的水电厂中应用静止式励磁系统结构改造成功的范例有很多，是21世纪以来励磁系统改造领域的先进典型。
2.2系统改造前的准备方法
2.3对改造系统设备的安装调试
3改造后励磁系统的配置
3.1改造后励磁系统的参数和特性
改造后励磁系统的主要参数和特性如下：空载励磁系统额定电压为116V，空载励磁系统额定电流为580A；负载励磁系统额定电压为269V，负载励磁系统额定电流为1150A；励磁系统电压互感器变比为10kV/100V，系统电流互感器变比为4000/5A；系统的电压调节精度大于0.5%，系统的电流调节系数稳定范围在15%之内；系统设备通道的调节范围为10%～110%；励磁系统的模拟设备通道调节范围为70%～110%。
3.2改造后励磁系统的主要设备
4改造方法经验总结
在对励磁系统进行改造时，要认真做好改造前的准备工作，明确系统改造后达到的目标，选择设备时向厂家提出具体要求并细化技术协议内容，为改造过程提供目标的明确和章法。依照系统改造现场具体实际情况确定系统设备的数量、大小、颜色，熟知系统变压器的安装施工情况，合理确定其安装位置，依照设备厂家提供的数据，结合施工现场的实际情况绘制电缆线路图，依照线路图检查要用到的电缆编制，进行各个系统清查并做好标记工作，为现场改造施工工作做好前期准备。对系统进行调试时，应先派技术人员去设备生产厂家进行专业的技术培训，熟悉新的设备系统，掌握其必要的运行、检修和维护等，进行二次技能开发。制定具体、详细可行的现场施工方案、系统改造技术措施、施工安全管理措施以及系统改造的质量控制方法，依据具体实际情况合理安排改造工作计划。新的机器到现场并验收后便可以开始实施现场安装工作。