引进及国产水电厂计算机监控系统析评

0　引言

　　近20年来，我国水电厂监控技术发展迅猛，已经取得了很大的成就。引进国外的水电厂计算机监控系统，对促进我国水电厂监控技术的进步发挥了重要的作用。国内的科研院所及水电厂运行人员努力汲取先进经验，开发、研制国产化的水电厂计算机监控系统，积极推广水电厂“无人值班”(少人值守)管理模式，为提高我国的水电厂自动化水平作出了巨大贡献。

1　引进的水电厂计算机监控系统

　　70年代，我国水电厂自动化技术水平还较低，为了促进其发展，原电力部科技委于1979年在福建古田主持召开了全国水电站自动化技术经验交流会。在总结工作，确定试点的同时，建议尽快引进国外先进技术，建立技术交流情报网(后改称信息网)等。会后相继有20余个水电厂及梯调引进了国外先进的系统(详见表1)。这些系统的引进，对促进我国水电厂监控技术的发展，掌握和学习国外先进的技术和管理经验，都发挥了相当有效的作用。部分引进水电厂的计算机监控系统性能见表2。

表1　我国水电厂引进计算机监控系统简表
Table 1　Imported computer supervisory and control systems for hydropower stations



表2　部分水电厂引进的计算机监控系统功能一览表
Table 2　Functions of some imported computer supervisory and control systems for hydropower stations




2　国产水电厂计算机监控系统

　　在消化、吸收国外先进技术和经验的基础上，国内的科研院所也加快了研制国产化水电厂计算机监控系统的步伐。尤其是1994年在太平湾召开的技术研讨会上，提出了水电厂“无人值班”(少人值守)的设想，先后两批13个水电站被批准作为科研示范工程和第2批试点单位，在水电厂取得了减人增效的丰硕成果。到目前为止，我国两个主要的水电厂计算机监控系统科研单位都取得了很好的业绩。在两个单位承接的国内外120个水电厂监控工程项目中，采用开放系统的电厂已达70个，其中电力自动化研究院承担的大广坝、天生桥一级、江垭等3个大型国际招标项目是在与国外著名公司的激烈竞争中中标的。电力自动化研究院和中国水利水电科学研究院还各有一个出口项目，分别为叙利亚TISHRIN电站及埃塞俄比亚TIS ABAY二级电站。国外搞水电厂监控的公司也很少有如此多的工程经验。我国使用国产监控系统的电站容量已达百万千瓦以上，单机已达40万kW，研制的计算机监控系统能与基建工程中机组发电同步投运，能采用最先进的计算机工作站。新的技术一旦成熟，一二年内就可用到工程中。因此不论是系统集成、软件开发、硬件配置、抗干扰措施、新技术的应用，还是联合设计、售后服务、备品备件、升级更新等方面，都在不同程度上显示出其优势。在许多方面已被认为具有90年代国际先进水平。 部分国产水电厂计算机监控系统性能见表3。

表3　部分国产水电厂监控系统功能一览表
Table 3　Functions of some domestic computer supervisory and control systems for hydropower stations




3　分析

3.1　系统模式
　　除隔河岩水电厂和十三陵抽水蓄能电站计算机监控系统外，90年代引进的均属于开放系统，都采用工作站或工业微机以及服务器等，其主要特点是这些水电厂的监控系统都符合国际标准组织所推荐的开放环境规范。隔河岩水电厂虽采用分层分布式多计算机系统，采用VAX3800计算机，但已明显地呈现出向开放系统过渡的趋势，采用相似的网络结构，但未采用UNIX操作系统及其它的开放系统特征。十三陵抽水蓄能电站计算机监控系统则可说是开放系统的一种变形，虽然不具备开放系统的全部特征，但其操作系统的命令与UNIX完全相同，且系统具有可移植性等开放系统特性。

3.2　操作系统
　　除隔河岩采用VMS操作系统，十三陵使用实时多任务多用户QNX/LZN—90操作系统外，其余均采用开放环境操作系统UNIX的一种厂家的版本，如ULTRIX是Digital公司UNIX操作系统的较老的版本，DEC OSF/1是Digital公司的较新版本，电力自动化研究院近来使用的Digital UNIX则是该公司的UNIX操作系统的最新版本。又如SUN OS是SUN公司的UNIX操作系统老版本，而SOLARIS是该公司UNIX操作系统的较新版本。

3.3　局域网
　　一些公司为自己的局域网取了专门的名称，如德国SIEMENS公司为广蓄二期工程提供的监控系统采用了SINEC H1/F0，ABB公司为二滩水电厂提供的监控系统称．ｍａｓｔｅｒBus 300，但实际采用的均是IEEE 802.3规约，都属于以太网，是采用“载波侦听，多路访问/冲突检测”的原理进行工作的。十三陵抽水蓄能电站主站内采用LAN—90总线，遵守IEEE 802.3规约，全厂采用INFI—90网，其工作原理是“接力棒式的广播通信方式及例外报告和打包技术”。应该说从通信的原理和效率来看，以太网并非最佳网络，但确是比较经济而应用很广泛的局域网。
　　从使用光纤通道的情况看，引进系统中仅岩滩和二滩选用了光纤网，而电力自动化研究院提供的葛洲坝二江、李家峡及出口叙利亚的TISHRIN电站的监控系统均采用了光纤网或双光纤网，具有极好的抗干扰能力。葛洲坝大江引进系统由电力自动化研究院进行升级改造后，其局域网的传输速率已达100 Mbit/s。

3.4　冗余配置
　　不论电力自动化研究院提供的系统或引进的系统，大部分均为双网冗余系统。是否采用冗余系统主要取决于用户要求，国内外公司都有能力配置双网冗余系统，采用的通信规约基本上都是TCP/IP。

3.5　人机界面
　　除隔河岩和十三陵抽水蓄能电站外，其余引进的系统和电力自动化研究院等提供的系统均采用X—Windows/Motif人机界面，能提供丰富多彩、功能很强的多窗口显示系统。相比之下，国内单位开发出的画面布局更符合中国人审美的习惯。

3.6　主要指标
　　根据鉴定资料，国产水电厂计算机监控系统的动作成功率和设备可用率都很高，完全可以与较好的引进系统的指标媲美，且超过了某些水平不高的引进系统，现将有关的鉴定数据列于表4。

表4　国产水电厂计算机监控系统主要性能指标1)
Table 4　Major performance indices of domestic computer supervisory and control systems for hydropower stations



4　结语

　　这里有必要说明国产化的含义。我们提到的水电厂计算机监控系统国产化，是指模式选择、系统集成、软件开发、硬件配套等方面的工作由国内完成，而所用的计算机或工作站(包括操作系统)、网络、LCU的大部分硬件等，均选购国外优秀厂家的产品。当然也不排除部分已符合标准的过硬的国产硬件的应用。这种方法是符合当前国际潮流的，国外著名的大公司的做法也并不是包打天下，全部自制。其优势是可自由地选用当今最先进的计算机工作站等设备，把主要精力用于系统集成和对用户要求的适应和技术服务。这样更易产生实用、先进的系统。
　　根据以上分析，说明我国超大型水电厂计算机监控系统已达到国际上90年代的先进水平，实用性好，但在硬件的工艺水平、软件的规范化方面还要进行深入细致的工作。对于专家系统、培训仿真、多媒体与工业电视的有机结合、状态检修等先进技术还应加强力度进行研究，并随时跟踪国外的技术发展动向，执行开放的技术政策。