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摘要:提出了一種水電站實時監控專家系統，可在水電站實現實時數據采集、一次圖表顯示、曲線圖和棒圖生成、中文報表生成、事故綜合處理等功能，使電站達到無人監控、少人值班的高自動化水平。使操作人員從傳統的、煩瑣的手工抄表中得到解脫。提高了電站的自動化水平和運行的安全可靠性。

關鍵詞:實時監控;專家系統;軟件;結構

ExpertSystemforHydropowerPlantsRealtimeMonitoring

Abstract:Asupervisorycontrolanddataacquisitionexpertsystemforwaterpowerstationsisdiscussedinthispaper.Thesystemcangathertherealtimedatainthepowerstationsandsubstations,andmaketablesandgraphsfromthedata.AllreportsandcurvesketchesareinChineseformarandcanbeprintedbyparallelprinters.Thesystemcanrecordtheimportantinformationintheaccidentmoment.Itachieveshighlevelautomationinpowerstationsmonitoring.

Keywords:realtimesupervisorycontrolanddataacquisition;expertsystem;software;structure

1引言

傳統水電站監控系統一般采用儀表監控和計算機監控，在廠站端用微機遠動裝置RTU作為數據采集設備，電廠站僅僅作為數據采集與傳輸單元向調度中心信息，大部分監護和控制動作都需要手工完成，自動化水平低。隨著電力系統自動化水平的提高，傳統電站監控系統已不能滿足要求。電廠站除數據采集與向調度中心信息外，同時需實現圖形、曲線、報表處理等能力。把工業計算機（IPC）用于電力系統廠站端的實時監控專家系統可以和RTU通訊，并將所得的數據信息加工處理成為用戶需要的形式，實現電站的實時監控。此系統是基于專家系統的，稱為電站實時監控專家系統。系統提供一次接線圖實時刷新顯示，使值班人員對電器運行狀況一目了然；實時數據表顯示與打印功能使傳統的、煩瑣的手工抄表得以取代；事件順序記錄和事故追憶功能為分析事故原因帶來方便；歷史記錄存檔功能使廠站的生產運行情況有案可查；豐富的曲線功能為了解電氣參數的變化規律提供了客觀依據；系統支持用戶進行遙控和遙調。在電廠站端采用IPC實時監控專家系統后，可達到無人監控、少人值班的高自動化水平，減輕了操作人員工作強度，提高了電廠站運行的安全可靠性。

2實時監控專家系統系統結構

電站實時監控專家系統采用分層分布式開放型網絡結構。系統分為兩層，即廠站級控制層和現地控制單元。兩層之間采用可靠的雙網冗余快速以太網總線結構。系統結構如圖1所示。

廠站級控制層由下列設備組成：

（1）主控計算機（專家處理機）兩套，以互為熱備用方式工作，完成計算機監控系統的管理。包括AGG/AVC計算和處理、數據庫管理、在線及離線計算、圖表曲線的生成、事故及故障信號的分析處理等。

（2）操作員工作站設兩套，每套工作站帶兩個顯示器（雙屏），兩臺工作站互為熱備用方式，一臺用于監控，一臺用于監視。當監控工作站因故退出時，監視工作站可自動或手動升為監控站。

（3）工程師兼培訓工作站用于修改定值、增加和修改畫面、系統維護、軟件開發及遠程診斷。還可以離線設置，仿真培訓。

水電站實時監控專家系統來自:免費論文網（4）歷史數據兼打印報表計算機用于完成歷史數據查詢、報表打印等。

（5）通訊處理機完成與網調、省調EMS系統進行實時數據交換，與廠內其他系統（MIS系統、水情測報系統、五防機等）進行通訊。

（6）電話及語音報警計算機用于語音報警輸出、電話語音查詢、報警自動傳呼等。

（7）其他設備包括GPS時鐘系統、網絡設備、不間斷電源系統（UPS）、模擬屏、模擬屏控制機、打印機等。

現地層控制主要由12套現地控制單元（LCU）組成。其中9套機組LCU，一套開關站LCU，一套公用設備LCU和一套主變LCU。各LCU分別完成各自監控對象的數據采集及處理，并向網絡傳送數據，接受上位機的命令和管理。同時單個LCU具有獨立的控制、調節和監視功能，配有鍵盤和監視器。當與上位機系統脫機時，仍可進行必要的控制調節和監視?，F地控制單元（LCU）由工控機和PLC及遠程I/O等設備組成。

用作專家系統的主控機在系統中實現高層次的推理，其中包括診斷的反向推理，同時監控系統的運行過程，并對面向圖形的知識獲取系統加以控制，專家系統通過多通道數據總線LCU和以太網傳送實時數據，實現數據的實時處理，從而實現專家系統的實時控制。

3實時專家系統軟件流程

系統的軟件分為三個部分：知識庫編輯，數據庫編輯，安全監控（推理機）。知識庫是專家系統的重要組成部分，它以適當形式表示專家（工程設計者）所擁有的關于電站安全運行的電氣、機械等各方面的專業知識，包括確定性知識和經驗知識。數據庫是存放專家系統當前工作已知的一些情況，如有功/無功給定值、導葉開度、發電機輸出電壓、電流等。推理機（安全監控）實質是計算機的一組程序，目的在于控制、協調整個專家系統工作，根據機組運行的當前輸入數據或信息，利用知識庫的知識，按一定的推理策略去處理、解決當前的問題。其中知識庫編輯、數據庫編輯為離線，安全監控軟件為實時在線。安全監控軟件的結構如圖2所示。在初始化之后，實時監控系統將在數據庫定義軟件中生成各類數據庫、曲線、棒圖、報表及知識庫裝入，并在內存中為其分配工作空間。實時監控的主要功能有廠站圖表處理、文檔處理及操作票打印等功能。廠站圖表功能包括：

（1）一次圖實時刷新顯示將圖形編輯軟件中定義的各種圖表顯示出來，并根據實時數據值刷新動態點。用戶亦可在一次圖面上用鼠標選中點進行手工修改刀閘狀態操作?；蜻x中遙控開關、遙調變壓器分接頭遙控、遙調操作、開關合分、變壓器分接頭升降。系統將每次操作情況均存入“操作記錄”中，備日后查詢。

（2）棒圖顯示可規定上限和下限，正常時為綠色，越上限為紅色、越下限為黃色。

（3）實時數據表功能可取代傳統電廠站端的模擬表屏，既降低成本，又安全可靠。

（4）電能量表包括每塊電度表的表盤值和電能量值列表顯示。

數據處理功能包括：功率總加顯示，電能量圖表和曲線處理。

遠動配置顯示功能：可顯示系統所聯接各臺遠動裝置（RTU）的YX、YC、PA原碼，以備維護數據采集裝置時參考。

水電站實時監控專家系統來自:免費論文網歷史記錄處理功能包括：異常情況記錄（遙信變位和遙測越限），事件順序記錄（連續變位的狀態量順序記錄），事故追憶記錄（當事故發生時記錄其前后各三點重要遙測量值）和操作記錄（包括遙控和遙調時間、成否、操作員記載）。每類記錄均包括時間、相應變化的中文說明及該點狀態。所記錄的內容均解幀程序模塊中實時生成。

文檔管理包括：報表處理及文本編輯。

操作票打印功能：提供用戶打印100幅常用操作票的能力。為了確保系統的實時性不受影響，所有打印操作均采用中斷打印，即占用IPC的中斷請求IRT，在中斷服務程序中進行。

實際上，專家系統的主要任務是應用現有的或過去的知識進行推理以解決問題，即對系統進行實時監護和控制，達到廠站系統安全穩定運行的目的。當機組運行時，系統存在很多不確定因素，要使系統運行穩定可靠，監控系統就必須能實時在線處理各種突發事件，使系統穩定。如：當系統穩定運行時發生線路短路（特別是暫時故障），監控系統會使系統實現自動重合閘來切除故障；火災事故時，監控系統會啟動火災報警系統和自噴淋系統；當機組軸電流過大時，二級報警且事故停機等。

以主變出口斷路器外線路發生單相接地（永久性故障短路）為例。LCU采集到短路信號數據并從以太網傳到主控機（專家系統處理機），主控機通過“分析”，作出實時“命令”，改變廠站圖表一次圖中刀閘的狀態且向LCU發出相應的命令來實現輸電線路自動重合閘，實時數據表也將對系統的動作有相應的動作，歷史事件中操作記錄、異常情況功能將記錄下所發生的異常情況和操作。若系統永久性故障短路系統重合閘后故障不能切除，主控機收到故障信息重新作出分析后，給出事故停機令，此時專家系統又通過改變一次圖并向LCU發出事故停機令來完成機組事故停機令，并在歷史數據功能中記錄下詳細的操作、異常情況和事件順序等，若系統有中斷請求，RTU將和遠方發生通訊。這樣從故障發生到事故停機，整個監控專家系統在無值班人員的任何干涉和操作下完成機組事故停機，實現了系統的實時監控。4結束語

本文將實時專家系統引入電站監控系統，實現了機組的無人監控、少人值班，提高了電站的自動化水平和安全可靠性，減輕了運行人員的負擔。本系統已經成功地運用于溫州北溪水電站，運行效果良好。

參考文獻

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