巨型機(jī)組水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)

張 毅，王德寬，文正國

（中國水利水電科學(xué)研究院/北京中水科水電科技開發(fā)有限公司，北京市 100038）

1 概述

2003年，隨著三峽左岸電廠首臺700MW機(jī)組投運(yùn)，我國水電進(jìn)入巨型水輪發(fā)電機(jī)組時代。巨型機(jī)組主輔設(shè)備多、控制流程復(fù)雜，對電力系統(tǒng)安全運(yùn)行影響大，其控制系統(tǒng)必須具有極高的安全性、可靠性與實(shí)時性。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是水電廠安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備，基于我國當(dāng)時的技術(shù)水平，三峽左岸電廠采用引進(jìn)國外成熟的系統(tǒng)和設(shè)備的方式。項(xiàng)目實(shí)施過程中，中國水科院自動化所作為分包商，參與并分包引進(jìn)系統(tǒng)部分硬件及軟件的開發(fā)與供貨，三峽電廠和國內(nèi)研發(fā)、設(shè)計(jì)等單位參與了系統(tǒng)的聯(lián)合開發(fā)，對確保三峽左岸電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的順利實(shí)施，迅速掌握巨型機(jī)組及電站控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，提高我國在該領(lǐng)域的技術(shù)水平，發(fā)揮了十分積極作用。

2007年，三峽右岸、龍灘等一批700MW巨型機(jī)組水電廠相繼發(fā)電投運(yùn)，均采用了國產(chǎn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。特別是三峽右岸電廠采用了北京中水科水電科技開發(fā)有限公司H9000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，成功實(shí)現(xiàn)了對三峽右岸及地下電站18臺700MW巨型機(jī)組及開關(guān)站、公用系統(tǒng)的實(shí)時監(jiān)控。自2007年5月投運(yùn)的運(yùn)行情況表明，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，功能完善，穩(wěn)定可靠，操作方便，性能更加優(yōu)良，得到了運(yùn)行維護(hù)人員的歡迎和好評。2009年，由院士和業(yè)內(nèi)專家參加的技術(shù)鑒定表明：該系統(tǒng)在眾多關(guān)鍵技術(shù)和性能上均超越了國外系統(tǒng)，系統(tǒng)總體技術(shù)已居國際領(lǐng)先水平[1]。

2011年，溪洛渡（18臺770WM機(jī)組）、向家壩（8臺800WM機(jī)組）兩電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及由兩電廠構(gòu)成的金沙江梯級成都電調(diào)自動化系統(tǒng)繼續(xù)采用了H9000計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。中國長江三峽集團(tuán)公司提出了“調(diào)控一體化”運(yùn)行管理的新要求，即溪洛渡、向家壩電廠的水庫調(diào)度、電力調(diào)度與實(shí)時控制均在三峽成都調(diào)控中心完成。為此，H9000系統(tǒng)完成了眾多新功能的開發(fā)，進(jìn)一步提升了系統(tǒng)功能和性能，滿足了“調(diào)控一體化”的運(yùn)行與管理要求，為巨型機(jī)組特大型梯級水電廠的遠(yuǎn)方“調(diào)控一體化”提供了安全、可靠的技術(shù)手段，使我國在巨型機(jī)組水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控領(lǐng)域的技術(shù)與應(yīng)用繼續(xù)居國際領(lǐng)先水平。

2 分層分布式總體結(jié)構(gòu)模式研究

經(jīng)過30年的發(fā)展，我國水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)成熟，根據(jù)水電機(jī)組按單元分布的特點(diǎn)一般均采用分層分布式總體結(jié)構(gòu)，分為廠站層和按單元分布的現(xiàn)地控制層，系統(tǒng)平臺與設(shè)備可根據(jù)電廠應(yīng)用需要靈活配置。

與常規(guī)水電廠相比，巨型機(jī)組水電廠單機(jī)容量大，主輔設(shè)備數(shù)量多，電壓等級高，對監(jiān)控系統(tǒng)功能和性能要求極高，監(jiān)控范圍也更加全面，根據(jù)對巨型機(jī)組實(shí)際數(shù)據(jù)流與控制命令流的全面分析計(jì)算，除與PLC控制器之間的采集與控制報文外，系統(tǒng)廠站層還存在大量的實(shí)時與歷史數(shù)據(jù)的傳輸與共享，系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較重。采用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式，較難保證系統(tǒng)具有優(yōu)良的整體性能，有必要突破傳統(tǒng)模式，提升系統(tǒng)的海量數(shù)據(jù)采集處理與傳輸能力，提升系統(tǒng)的可靠性與安全性，確保電廠及電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

因此，在三峽右岸及地下、溪洛渡、向家壩等巨型水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，均采取諸如多層多網(wǎng)、設(shè)備多重冗余、多線程并行處理、負(fù)載均衡等措施。多層多網(wǎng)分布式結(jié)構(gòu)模式是在常規(guī)單一控制網(wǎng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增設(shè)了獨(dú)立的廠站數(shù)據(jù)網(wǎng)，將與實(shí)時控制無關(guān)的原廠站層設(shè)備從控制網(wǎng)分離，并將流量最大的廠站層設(shè)備間交換與共享數(shù)據(jù)分流至廠站數(shù)據(jù)網(wǎng)，凈化了監(jiān)控系統(tǒng)控制網(wǎng)的運(yùn)行環(huán)境，控制網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)類型單純、負(fù)荷可控，在結(jié)構(gòu)上為監(jiān)控系統(tǒng)安全控制和海量數(shù)據(jù)高速采集與傳輸及整體性能的提高提供了保證。同時，控制網(wǎng)與外界完全獨(dú)立，為有效解決工業(yè)控制領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)安全問題提供了非常有利的封閉網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境[2]。

多層多網(wǎng)分布系統(tǒng)結(jié)構(gòu)同時進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的靈活性與可擴(kuò)展性，系統(tǒng)功能的冗余分布特征也更加明顯，成為我國巨型機(jī)組及特大型水電廠監(jiān)控系統(tǒng)的一個代表性解決方案。圖1為巨型機(jī)組多層多網(wǎng)分布式監(jiān)控系統(tǒng)典型配置結(jié)構(gòu)圖。

圖1 巨型機(jī)組水電廠監(jiān)控系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)配置圖Fig.1 Typical structure configuration diagram of computer supervisory and control system for hydropower plant with giant units

其中，監(jiān)控系統(tǒng)在設(shè)備層次上分為現(xiàn)地控制單元層、廠站控制層、廠站數(shù)據(jù)層和信息發(fā)布層4層；網(wǎng)絡(luò)上分為控制網(wǎng)、廠站數(shù)據(jù)網(wǎng)和信息發(fā)布網(wǎng)3層，即整個系統(tǒng)采用三網(wǎng)四層的全冗余分層分布開放系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，圖中具體設(shè)備可根據(jù)工程需要靈活配置。

2.1 控制網(wǎng)結(jié)構(gòu)

控制網(wǎng)采用冗余100/1000Mbps雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，與廠站數(shù)據(jù)網(wǎng)和生產(chǎn)信息查詢網(wǎng)完全隔離，連接LCU及廠站核心控制設(shè)備，包括數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、操作員站、應(yīng)用服務(wù)器及調(diào)度通信網(wǎng)關(guān)服務(wù)器等，主要傳輸與LCU實(shí)時監(jiān)控有關(guān)的信息，主要是LCU上行實(shí)時數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)和下行控制命令等。

巨型機(jī)組水電廠多采用地下廠房以及左右岸廠房布置，設(shè)備分布范圍較廣，應(yīng)采用千兆雙環(huán)型主干網(wǎng)加雙星型接入網(wǎng)的控制網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在設(shè)備相對集中的位置分別布置控制網(wǎng)主干交換機(jī)，如監(jiān)控機(jī)房、地下廠房、左右岸廠房、壩頂?shù)?。主干交換機(jī)之間采用1000Mbps光纖雙環(huán)或鏈路聚合，實(shí)現(xiàn)可靠互連。廠站層控制設(shè)備和各LCU采用雙星型結(jié)構(gòu)就近接入主干交換機(jī)。環(huán)型主干網(wǎng)加雙星型接入網(wǎng)是監(jiān)控系統(tǒng)控制網(wǎng)的優(yōu)選結(jié)構(gòu)方案，不僅具有星形網(wǎng)簡單靈活、便于施工和運(yùn)行維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，而且具有環(huán)型網(wǎng)的可靠冗余鏈路[3]。

2.2 廠站數(shù)據(jù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)

廠站數(shù)據(jù)網(wǎng)連接監(jiān)控系統(tǒng)安全區(qū)Ⅰ的所有廠站層設(shè)備，傳輸?shù)男畔⒘枯^大，主要是數(shù)據(jù)預(yù)處理后的廠站層設(shè)備實(shí)時數(shù)據(jù)更新、歷史數(shù)據(jù)及系統(tǒng)管理有關(guān)的信息，如全廠模擬量變化數(shù)據(jù)、報警記錄數(shù)據(jù)、周期全送數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)歸檔查詢備份操作數(shù)據(jù)、設(shè)備管理數(shù)據(jù)及報表打印數(shù)據(jù)，以及廠站層設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸與共享等。

廠站數(shù)據(jù)網(wǎng)承擔(dān)了監(jiān)控系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)流量，具有突發(fā)性，因其連接的設(shè)備大都位于監(jiān)控機(jī)房，運(yùn)行環(huán)境較好，一般配置冗余商用高性能交換機(jī)，采用千兆接口按雙星型結(jié)構(gòu)接入冗余主干交換機(jī)，即可滿足巨型機(jī)組水電廠海量數(shù)據(jù)傳輸性能要求。當(dāng)設(shè)備分布在不同區(qū)域，如左、右岸時，可按區(qū)域分別部署主干交換機(jī)就近接入設(shè)備，不同區(qū)域主干交換機(jī)之間采用千兆鏈路聚合，實(shí)現(xiàn)可靠互連。

2.3 信息發(fā)布網(wǎng)結(jié)構(gòu)

信息發(fā)布網(wǎng)位于安全區(qū)Ⅲ，通過電力專用物理隔離裝置與廠站數(shù)據(jù)網(wǎng)連接，單向接收監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)，與控制網(wǎng)無連接。主要用于維護(hù)管理人員查詢電站運(yùn)行的實(shí)時和歷史數(shù)據(jù)，包括Web發(fā)布的監(jiān)控系統(tǒng)畫面、報表、趨勢曲線及其他數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)流量較大，宜采用千兆接口和星型網(wǎng)結(jié)構(gòu)。信息發(fā)布網(wǎng)功能相對獨(dú)立，可根據(jù)工程運(yùn)行、維護(hù)及管理的實(shí)際需要選配。

3 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

巨型機(jī)組計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步主要是解決了涉及數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理及控制等一系列關(guān)鍵技術(shù)，確保系統(tǒng)的安全性、響應(yīng)性與可靠性。

3.1 多線程海量數(shù)據(jù)并行采集技術(shù)

與常規(guī)水電機(jī)組相比，700 MW及以上巨型機(jī)組需要監(jiān)視控制的對象數(shù)據(jù)成幾何級數(shù)增加，如三峽右岸電站單臺機(jī)組中僅RTD溫度量最多的就達(dá)800點(diǎn)，且對機(jī)組采集性能的要求也更高，除SOE要求1ms分辨率外，對一般開關(guān)量的采集處理時間要求在500ms以內(nèi)，電氣模擬量要求在1s以內(nèi)。

通過對PLC一個掃描周期內(nèi)實(shí)際數(shù)據(jù)通信能力的全面分析與測試，采用傳統(tǒng)的單鏈路連接采集模式遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足巨型機(jī)組海量數(shù)據(jù)的高可靠與高實(shí)時性采集要求。通過設(shè)立研究專項(xiàng)開發(fā)多線程高速采集與傳輸技術(shù)，采用多通道并行工作的數(shù)據(jù)采集模式，在PLC一個掃描周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)了多個數(shù)據(jù)傳送請求與處理，性能提升6～8倍，一般開關(guān)量的采集處理時間在200ms，電氣模擬量為500ms，較好地滿足了巨型機(jī)組海量數(shù)據(jù)高可靠采集性能要求[2]。

圖2 多線程并行高速采集與服務(wù)器負(fù)載均衡互備冗余Fig.2 Multi-thread parallel high speed acquisition and server load balancing mutual redundancy

多線程海量數(shù)據(jù)并行采集技術(shù)實(shí)施的關(guān)鍵是根據(jù)各類數(shù)據(jù)的實(shí)時性能要求，對采集的LCU數(shù)據(jù)按類型進(jìn)行了優(yōu)先級規(guī)劃，將實(shí)時性要求高的開關(guān)量、電氣量、控制命令等重要信息定為高優(yōu)先級，將實(shí)時性要求低的溫度量、脈沖累計(jì)量等信息定為低優(yōu)先級，并根據(jù)各類數(shù)據(jù)的實(shí)際點(diǎn)數(shù)，在PLC性能允許范圍內(nèi)，為高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)類型分配相對較多的TCP/IP連接數(shù)，通過綜合優(yōu)化，在確保重要信息具有極高實(shí)時性能的同時，也全面保證其他類型數(shù)據(jù)的采集性能。

3.2 服務(wù)器多機(jī)互備冗余與負(fù)載均衡技術(shù)

在采用分層多網(wǎng)結(jié)構(gòu)后，減輕了控制網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，監(jiān)控系統(tǒng)性能瓶頸主要集中在PLC控制器網(wǎng)絡(luò)模塊通信能力和數(shù)據(jù)采集服務(wù)器處理能力上。對于巨型機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)，在配置高性能PLC控制器的同時，其核心節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器必須突破傳統(tǒng)雙機(jī)主備冗余的限制，采用多機(jī)互備冗余與負(fù)載均衡技術(shù)，是提高可靠性并滿足巨型機(jī)組數(shù)據(jù)采集處理性能要求的有效手段。

多機(jī)互備冗余與負(fù)載均衡技術(shù)的核心，是多機(jī)同時工作，分擔(dān)負(fù)荷，相互冗余備用，提高可靠性。即每臺數(shù)據(jù)采集服務(wù)器均作為主機(jī)承擔(dān)相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集處理任務(wù)，并同時作為其他主機(jī)的備用機(jī)；當(dāng)其他主機(jī)故障時，依預(yù)定的順序接替故障主機(jī)的采集處理任務(wù)。通過服務(wù)器多機(jī)互備冗余進(jìn)一步提高可靠性，通過多機(jī)同時工作分擔(dān)負(fù)荷，提高系統(tǒng)采集處理性能。

服務(wù)器多機(jī)互備冗余關(guān)系是通過系統(tǒng)配置靈活定義的，每個LCU均定義有一組冗余備用的采集服務(wù)器隊(duì)列。隊(duì)列中有一臺為主采集服務(wù)器，其余服務(wù)器為順序備用關(guān)系。當(dāng)主采集服務(wù)器故障時，由隊(duì)列中的備用服務(wù)器依次接替完成本LCU的采集任務(wù)，實(shí)現(xiàn)多服務(wù)器冗余。通過為不同LCU定義不同的采集服務(wù)器隊(duì)列，即可實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。在極端情況下，只要有一臺采集服務(wù)器在運(yùn)行，就可實(shí)現(xiàn)正常的全廠采集功能。采集服務(wù)器數(shù)量可根據(jù)實(shí)際工程需求靈活配置，一般配置4～6臺采集服務(wù)器，分別部署左、右岸電站，形成異地冗余互備，即可滿足巨型機(jī)組特大型電廠的需要。

3.3 全冗余的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)

監(jiān)控系統(tǒng)一般采用雙網(wǎng)冗余配置，正常情況下數(shù)據(jù)在工作網(wǎng)絡(luò)傳輸，當(dāng)故障時會進(jìn)行切換，將備用網(wǎng)絡(luò)升級為工作網(wǎng)絡(luò)。但在網(wǎng)絡(luò)切換時，常會造成數(shù)據(jù)傳送延遲，甚至丟失。

為提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時性和可靠性，采用全冗余的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，對每個數(shù)據(jù)包進(jìn)行唯一性編碼標(biāo)識，雙網(wǎng)同時傳輸，形成兩條全冗余的實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸總線，廠站層任何一節(jié)點(diǎn)任一網(wǎng)絡(luò)正常，即可接收到該數(shù)據(jù)包，并通過唯一性編碼甄別數(shù)據(jù)包的重復(fù)性。因雙網(wǎng)同時工作，兩網(wǎng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)完全相同，故某一網(wǎng)絡(luò)故障時，無需進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)切換，網(wǎng)絡(luò)切換時間為零。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的可靠、實(shí)時、高效傳輸。

3.4 高效的數(shù)據(jù)處理機(jī)制

監(jiān)控系統(tǒng)對主要設(shè)備的工作狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)自動定時進(jìn)行采集，并作必要的預(yù)處理后生成數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，更新系統(tǒng)實(shí)時數(shù)據(jù)庫，為提高監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時性，減少數(shù)據(jù)傳輸量，對實(shí)時數(shù)據(jù)采用“不變不送”加“定時全送”的數(shù)據(jù)處理方式。

對模擬量設(shè)定不同的傳送死區(qū)，無變化時不傳送，當(dāng)變化超過傳送死區(qū)或數(shù)據(jù)品質(zhì)有變化時立即傳送，通過對重要的模擬量如有功、電流、電壓、頻率等設(shè)置較小的死區(qū)來保證其更快的實(shí)時更新周期；狀態(tài)量則是有狀態(tài)變位或數(shù)據(jù)品質(zhì)發(fā)生變化時才傳送。同時當(dāng)達(dá)到設(shè)定的定時周期時進(jìn)行系統(tǒng)全數(shù)據(jù)傳送，全面更新監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時數(shù)據(jù)庫，進(jìn)一步保證的數(shù)據(jù)一致性。

3.5 智能報警技術(shù)

巨型機(jī)組每天會產(chǎn)生大量的各類原始報警記錄，必須采取智能報警技術(shù)對原始信號進(jìn)行處理，以減少不必要的報警信息，將有用的報警信息及綜合分析結(jié)果提供給運(yùn)行人員。

首先對各類信息進(jìn)行了報警分類處理，分別在報警表、事件表、綜合信息表中記錄，其中報警表主要記錄目前發(fā)生的事故和故障報警信息，當(dāng)報警復(fù)歸并經(jīng)運(yùn)行操作員確認(rèn)后即從表中消失。在報警表中可及時查看與檢索到重要信息，同時通過靈活定義報警顯示范圍，防止電站各類設(shè)備報警信息的相互干擾，便于實(shí)現(xiàn)分區(qū)值班，防止關(guān)注的報警記錄被其他信息淹沒。

同時，通過對象化建模、狀態(tài)閉鎖及相關(guān)性綜合分析實(shí)現(xiàn)報警的智能化處理，將眾多分散的單點(diǎn)報警信息通過相關(guān)性分析綜合為明確的設(shè)備對象進(jìn)行報警，并將諸如機(jī)組狀態(tài)等作為閉鎖條件，從而屏蔽一些與運(yùn)行狀態(tài)不相匹配的誤報警和不必要的報警。通過對設(shè)備設(shè)定報警的相關(guān)性處理策略，可將現(xiàn)場紛亂的信號轉(zhuǎn)化具體設(shè)備故障報警，不僅能大大減少報警記錄，也便于運(yùn)行人員直接判斷故障。

3.6 安全可靠的控制技術(shù)

巨型機(jī)組主輔設(shè)備多，操作流程復(fù)雜，系統(tǒng)配置有完善的防誤操作閉鎖軟件ControlLock，用戶不需編程，只需要將各種操作閉鎖關(guān)系按規(guī)定的格式填入定義文件，建立相應(yīng)的控制閉鎖數(shù)據(jù)庫即可。ControlLock軟件會自動對各項(xiàng)控制指令進(jìn)行條件判斷，并對運(yùn)行操作員進(jìn)行閉鎖原因提示。

針對電廠本地控制、遠(yuǎn)程梯級集中控制、電網(wǎng)調(diào)度控制以及AGC/AVC自動程序控制等運(yùn)行方式，系統(tǒng)提供了安全可靠的命令處理機(jī)制確保運(yùn)行方式的無擾切換。為減少命令處理的各種中間環(huán)節(jié)，降低命令傳輸延時提高可靠性，在涉及控制命令的操作員站、應(yīng)用服務(wù)器、電網(wǎng)調(diào)度網(wǎng)關(guān)機(jī)、集控通信服務(wù)器上，均配置有完整的防誤操作閉鎖庫，所有命令均在本機(jī)進(jìn)行閉鎖判斷，滿足條件的命令通過建立網(wǎng)絡(luò)連接直接下發(fā)至LCU，不通過主機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)。

3.7 自動發(fā)電與自動電壓控制技術(shù)

自動發(fā)電控制（automatic generation control，簡稱AGC）與自動電壓控制（automatic voltage control，簡稱AVC）是巨型機(jī)組水電廠實(shí)現(xiàn)“無人值班”（少人值守）關(guān)鍵功能，是必不可少的高級應(yīng)用軟件。由于巨型機(jī)組水電廠規(guī)模巨大，劇烈的負(fù)荷調(diào)整對于機(jī)組及電網(wǎng)都是十分危險的。在AGC/AVC軟件設(shè)計(jì)、開發(fā)與調(diào)試中，根據(jù)巨型機(jī)組電廠的具體情況和調(diào)度運(yùn)行要求，應(yīng)全面考慮運(yùn)行約束條件和系統(tǒng)各類參數(shù)，采用分步插值和提前調(diào)節(jié)等平滑調(diào)節(jié)策略以及自適應(yīng)的控制調(diào)節(jié)技術(shù)，避免總負(fù)荷變化過大，使負(fù)荷和母線電壓均勻過渡，實(shí)現(xiàn)電廠的自動、穩(wěn)定、高效、可靠運(yùn)行。

AGC/AVC功能對于提高發(fā)電生產(chǎn)自動化水平、改善電能質(zhì)量、減輕運(yùn)行操作員的勞動強(qiáng)度、提高電廠經(jīng)濟(jì)效益、確保發(fā)電生產(chǎn)安全起到了非常重要的作用。

4 無主設(shè)計(jì)的系統(tǒng)軟件平臺

H9000系統(tǒng)采用無主設(shè)計(jì)，系統(tǒng)運(yùn)行不依賴任何主機(jī)，不會因?yàn)橹鞣?wù)器故障導(dǎo)致整個系統(tǒng)崩潰，具有傳統(tǒng)的客戶/服務(wù)器（C/S）模式不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。無主設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是，各節(jié)點(diǎn)均配置具有完整的監(jiān)控系統(tǒng)功能軟件包，并根據(jù)不同的授權(quán)實(shí)現(xiàn)設(shè)定的功能，既可獨(dú)立運(yùn)行也可協(xié)同工作，能很方便地適應(yīng)不同應(yīng)用需要。系統(tǒng)基于本地實(shí)時數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)分布式環(huán)境下高效的實(shí)時數(shù)據(jù)訪問，無須配置主服務(wù)器，系統(tǒng)軟件配置完整一致，功能按需靈活分布，非常便于實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡和冗余互備。

H9000系統(tǒng)實(shí)時數(shù)據(jù)庫采用獨(dú)具特色的全冗余分布式結(jié)構(gòu)，廠站層所有計(jì)算機(jī)均具有完整的全廠實(shí)時數(shù)據(jù)庫，實(shí)時數(shù)據(jù)庫常駐本機(jī)內(nèi)存，可在線修改和生成，存取訪問均是內(nèi)存操作效率極高，且所占內(nèi)存空間及系統(tǒng)資源極少，普通配置的計(jì)算機(jī)均可滿足要求。實(shí)時數(shù)據(jù)庫通過全冗余的全廠實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸總線實(shí)現(xiàn)同步刷新，并采用數(shù)據(jù)庫復(fù)制和定時全數(shù)據(jù)召喚傳送等技術(shù)手段，保證廠站層數(shù)據(jù)的同步與一致性。各節(jié)點(diǎn)通過本地實(shí)時數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能，極大提高了系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)的處理能力，有效地避免了C/S模式中實(shí)時數(shù)據(jù)集中存放帶來的可靠性和通信瓶頸等問題[3]。

無主設(shè)計(jì)的系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)清晰簡潔，功能軟件可以靈活部署在任意節(jié)點(diǎn)上，并可在任意節(jié)點(diǎn)上迅速恢復(fù)，在多機(jī)環(huán)境下監(jiān)控系統(tǒng)同時故障的概率幾乎是零，因此H9000系統(tǒng)具有極高可用率和很好的可擴(kuò)展性。

系統(tǒng)功能的靈活配置也為現(xiàn)場調(diào)試帶來了方便，如在機(jī)組調(diào)試初期，該機(jī)組LCU可與移動操作員站組成與全廠系統(tǒng)獨(dú)立的調(diào)試系統(tǒng)，通過移動操作員站完成該機(jī)組的調(diào)試，系統(tǒng)聯(lián)調(diào)試驗(yàn)時再將該LCU接入監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，這樣可有效減少調(diào)試機(jī)組對系統(tǒng)正常運(yùn)行的干擾，上述過程只需調(diào)整功能配置無需修改任何軟件。

5 結(jié)束語

過去的十多年里，我國巨型機(jī)組水電廠監(jiān)控技術(shù)取得了長足的發(fā)展，成功走過了一條引進(jìn)、吸收、自主研發(fā)、創(chuàng)新、國產(chǎn)化的道路，取得了豐碩成果，有關(guān)成果已被納入電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 1626《700MW及以上機(jī)組的水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)基本技術(shù)條件》，該標(biāo)準(zhǔn)已于2016年12月由國家能源局發(fā)布，為巨型機(jī)組水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和試驗(yàn)、驗(yàn)收等提供依據(jù)，具有重要的指導(dǎo)意義和促進(jìn)作用。

展望未來，隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)+和人工智能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，我國水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)必將進(jìn)入智能時代。智能一體化平臺是水電廠智能化的重要技術(shù)基礎(chǔ)。通過一體化平臺，實(shí)現(xiàn)全廠的信息共享和互動，實(shí)現(xiàn)智能調(diào)控、狀態(tài)檢修、智能分析決策等各種智能應(yīng)用的開放接入，必將全面提高水電廠生產(chǎn)運(yùn)行管理的智能化水平，進(jìn)一步減輕運(yùn)行維護(hù)人員的勞動強(qiáng)度[4]。