第三節水電廠的計算機監控係統
計算機用於我國水電廠的生產過程控製和運行管理已有近二十年的曆史。通過“六五”期間的試點，到“七五”期間的推廣，我國已有幾十個各種類型的水電廠已經實現或即將實現計算機的控製。最早安設計算機的是新安江水電廠和流溪河水電廠，前者主要用於監視，後者曾實現過計算機閉環控製。80年代起，較多的水電廠安設了或正在準備安設計算機，它們是渾江梯級水電廠、永定河梯級水電廠、富春江水電廠、葛洲壩水電廠、魯布革水電廠等。
水電廠控製的總的發展趨勢是采用計算機控製，但是每個水電廠是否都要采用以及采用什麼樣的計算機係統是要進行具體分析的。一般來說目前計算機控製係統還比較貴，如美國的大古力水電廠就花了1000萬美元，而最近又要進行徹底更新。計算機控製係統的采用與電廠容量和所實現的功能有關，容量大、控製功能複雜的水電廠需要安設投資大、性能比較完善的計算義控製係統；相反地，容量小、控製功能簡單的電廠隻需安設投資小、簡單的計算機控製係統，甚至可以滿足於常規的布線邏輯控製係統。目前已經有不少沒有采用計算機控製的而用常規設備實現無人值班的水電廠，運行情兔是良好的。因此，新建水電廠和已運行的水電廠應有所區別，已經運行的水電廠由於已經安設了常規自動化設備，基本自動化已經實現，往往不采用徹底翻新的辦法，而是在常規裝置上設置計算機，以完成常規裝置難以完成的任務。
1987年10月由原水利電力部召開的全國水電站自動化會議討論通過的《關於水力發電廠采用計算機監控係統的若幹設計問題的意見》中規定：一般情況下，水電廠總裝機容量為250 kW及以上，或總裝機容量雖小於250kW，但符合下列條件之一者，應采用計算機監控係統。
1.電廠為集中控製設計的水電廠梯級或水電廠群的組成部分；
2.電廠為抽水蓄能型；
3.經技術、經濟論證確認有此必要。
上述會議還確定了一批推廣應用計算機監控係統的水電廠要求把我國水電廠計算機應用工作在深度和廣度上提高到經濟發達國家70年代末80年代初的水平。
一、計算機在水電廠上實理的功能
根琚水電廠生產過程，計算機在水電廠上可以賣現以下功能：
1.對運秄設備的監視
計算機可經常對電廠運行設備的各項參數進行巡回檢測。當這些參數越限，即超過規定的上下限值時，計算機發出告警信號，並作記錄，過一定時間進行製表。對電廠的正常操作、故障和事故隨時登記。對一些影響設備安全較大的關鍵參數作趨勢分析，一旦發現有異常發展趨勢時發出告警信號，以便運行值班人員及時采取相應措施。發生事故時，還可從汪洋大海的信息中分析出鍵性信息，便於運行值班人員迅速及時處理事故，這對多機組的大型水電廠尤為重要。事故時，還可加速某些重要參數的記錄，追憶事故前一段時間的參數變化情況。
2.自動控製
（1）實現機組每種運行工情況轉變，如停機轉發電，發電轉調相，發電轉抽水等。
（2）實現機組的自動同期並網。
（3）實現自動發電控製，即頻率和有功功率的控製。水電廠一般參加電力係統的調峰和調頻。為此，要在係統負荷發生變化時，能迅速和經濟地改變電廠的功率和開停機組以滿足係統的需要，同時又能滿足各項限製條件。
（4）實現自動電壓控製，即電壓和無功功率的控製。這要求係統無功或電壓發生變化時，能迅速調整各台機組的勵磁或帶負荷調整變壓器的觸頭，以維持電廠高壓母線電壓在規定範由內，並在機組間合理地分配無功負荷。
（5）根據來水情況控製溢洪閘門的啟閉。
（6）係統穩定控製。一般水電廠離電力係統負荷中心較遠，需經較長的高壓線路向係統送電，因此係統穩定問題較為突出。采用計算機後，可實現在線監視分析，采取一些必要的穩定控製措施，如切機、電氣製動、最佳勵磁控製等。
（7）用微機係統來取代常規的調節器。
3.進行各種離線計算
（1）根據水情測報係統送來的各項雨量和水位資料進行短期的和長期的水文預報，這是水電廠實現經濟運行的基礎。
（2）在洪水季節，根據送雜的水文資料進行洪水預拫計算、洪水調度計算、溢洪閥門開啟計算等，這對確保水工建築物的安全以及上下遊人民生命財產安全有重大意義。
（3）對大壩等水工建築物觀測係統送來的各項數據，如大壩位移、溫度、應力、滲漏等進行計算處理。
4.自動處理事故
電廠發生事故時，往往需要在極短時間（幾秒或幾十秒）內對事故情況作出正確判斷，及時采取有效措施，防止事故的擴大，並轉入安全工況運行。目前這些都是由運行值班人員來處理的。而反應能力有一定的限製，不可能布極短時間內掌握並理解大量的信息，並對事故情況作出正確的判斷，更談不上采取及時有效的處理對策了。雖然過去的事故處理規程可供借鑒，但不夠全麵，不能應付現場可能出現的千變萬化的事故情況。而計算機卻能存儲大量信息、高速處理信息和進行各種邏輯判斷的能力，用它來處理電廠的事故是一種潛在的理想手段。但是，解決這個問題:還有很大的難度。不過隨著時間的推移和人們的努力，這個問題終將得到解決。
5.生產管理方麵的功能
（1）電廠設備檢修計劃的安排。計算機可以根據電廠設備的“健康”狀況，結合電力係統用電需要情況，合理地安排各項設備的檢修計劃。
（2）備品備件的存貯管理。電廠的設備種類繁多，合理地貯存各種備品備件是十分重要的。計算機可以根據過去使用的情況進行合理的存貯管理。
（3）電廠各項技術經濟指標的計算和分析。
以上各項功能並不是所有電廠都要實現的，而應該根據具體情況進行技術經濟分析，確定所需要實現的功能。
二、水電廠采用的計算機控製方式
根據計算機在電廠控製係統中所起的作用，水電廠采用的計算機控製方式可以分為以下幾種：
1.計算機輔助控製方式（CASC）
這是最早采用的計算機控製方式，也是目前使用較多的方式。采用這種方式時，計算機能實現數據采集、打印報表、事件記錄、趨勢分析、操作指導、離線計算等功能，不直接控製主設備。係統的控製主要由常規的繼電裝置或半導體邏輯裝置等布線邏輯裝置來完成。這種方式對計算機係統的可靠性要求比較低，因為即使計算機部分發生故障，電廠的正常運行仍能維持，隻是性能方麵有所降低而已，故一般采用單機係統即可。已投運行的電廠要改為計算機控製時，這種方式也最容易實現，但前述的有些功能不能實現，從而影響所能獲得的效益。采用這種控製方式的典型電廠有巴西新建的總裝機容量高達12000MW的伊泰普水電廠。
2.以計算機為基礎的監控方式（CBSC）
隨著計算機技術的發展，許多水電廠采用了以計算機為基礎的監控方式。采用此方式時，計算機不僅能夠進行數據采集處理和計算，而且可以直接控製電廠的主設備，常規的控製設備可以取消或者隻保留一小部分在特殊情況下備用。采用本方式時，對控製係統可靠性就有很高的要求，因為一旦計算機控製係統發生故障，電廠的正常運行就不能維持，因此一般要配置雙機係統，並考慮許多能提高係統可靠性的措施。計算機部分的投資比較大，但由於取消了許多常規設備，因此在經濟上有可能是便宜的。新建電廠一般采用本方式。也是永電廠今後采用的主要控製方式。
有一種混合的CBSC方式，即電站一級的監視和控製都由計算機係統來實現，而機組一級的控製仍然由常規的布線邏輯裝置來實現。這種方、式在運行電廠改造時應用得比較多。這樣可以基本上保留原來電廠上的一些基礎自動化裝置，它們的運行表明是十分可靠的。而電廠級的計算機可以用來一些過去難以實現或者實現得不夠好的全廠性控製和監視，如巡回檢測、報警打印、全廠的有功和無功的調節、合理的啟閉機組等優化工況方麵的任務。因此隻需一台小型機作為電廠一級的控製和監視，而機組的控製仍然采用常規的設備，這樣可以大大降低改造的費用。