CN105005252A - 一种水电站智能发电监控方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水电站智能发电监控方法和系统。根据本发明，管理人员可以在任何时间和地点通过智能移动设备获取水电站的设备的运行情况。控制设备采用冗余结构设计，增强系统的鲁棒性。本发明的水电站智能发电监控方法和系统利于扩展，便于增加设备、扩充容量。在故障发生时，专家系统能够根据错误的特征初步判断故障的原因，对处理故障的方式提出建议。本发明能够提高生产效率，降低成本，便于水电站的管理。

Description

一种水电站智能发电监控方法和系统

技术领域

本发明涉及一种水力发电技术领域，具体涉及一种水电站智能发电监控方法和系统。

背景技术

近年来，新建的大中型水电站已基本采用计算机监控系统。采用水电站发电监控系统，能够对水电站的各种设备信息进行采集、处理，实现自动监视、控制、调节和保护，从而保证水电站设备充分利用水能安全稳定的运行，实现无人值守或少人值守。具体来说，有如下优点：减员增效，改革水电站值班方式；优化运行，提高水电站发电效益；竞价上网，争取水电站上网机会；简化设计，改变水电站设计模式。

在水电站的运行中，数据通信被广泛使用，而且在水电站计算机监控系统中占有相当重要的位置。水电站中的计算机监控系统通常是分布式系统，分为电站主控层、通信网络层和面向控制对象的现地控制单元。现地控制单元保存水电站设备的运行状态、运行参数的能力较弱，数据查询能力也较弱。通常的做法是通过计算机数据通信，将现地控制单元设备的运行状态、运行参数传输到电站主控层的上位计算机并打印出来。同时，上位机对现地控制单元的控制指令、优化运行指令通过计算机数据通信传送到现地控制单元中，由现地控制单元执行完成。计算机数据通信具有如下优点：信息共享；使现地控制单元具有最佳性能；可以共享硬件设备；远距离通信。

智能设备近年蓬勃发展。将智能设备应用于生产生活中，例如智能手机，使得生产成本大大降低，生活更加便捷。

本发明的目的，在于提供一种水电站智能发电监控方法，以及相应的监控系统，从而提高生产效率，降低成本，方便管理。

发明内容

本发明提供一种水电站智能发电监控方法，其特征在于包括如下步骤，

(1)各个设备上电工作；

(2)控制设备进入自检；

(3)控制设备识别并登记每个现地控制单元，获取各个现地控制单元的地址；其中，每个现地控制单元具有唯一的网络通信地址，该唯一的通信地址由管理人员预先设置；或者，控制设备为每个现地控制单元分配唯一的通信地址；

(4)控制设备根据预先的设置向各个现地控制单元发送命令消息，以通过现地控制单元控制相应的控制对象的运行；

(5)管理人员直接操作控制设备，或者，管理人员通过外部通信设备访问控制设备，以修改控制设备上的水电站各个控制对象的运行参数；控制设备根据管理人员的修改，向相应的现地控制单元发送修改消息，以改变控制对象的运行；

(6)控制设备通过各个现地控制单元监控相应的设备运行是否正常；

其中，

控制设备周期性地向各个现地控制单元发送查询消息；各个现地控制单元接收到查询消息后，如果相应的设备工作正常，则返回确认消息，如果相应的设备发生故障，则返回告警消息；

或者，

各个现地控制单元周期性地主动向控制设备发送确认消息，以报告相应的设备工作正常；当设备发生故障时，相应的现地控制单元向控制设备发送告警消息；

(7)控制设备检测是否有新的设备及相应的现地控制单元加入；如果是，则识别并登记该新的设备及相应的现地控制单元，获取该新的设备的现地控制单元的地址，或者，控制设备为该新的设备的现地控制单元分配唯一的通信地址；

(8)当控制设备检测到系统中任何设备发生故障时，控制设备在自身的显示装置上报警，同时，控制设备通过外部通信设备将故障情况发送至管理人员的用户终端。

优选地，在步骤(4)中，控制对象包括水轮发电机组、开关站和/或溢洪闸门。

优选地，在步骤(5)中，修改控制对象的运行包括关闭或重新开启水轮发电机组。

优选地，查询消息、确认消息和告警消息是由结构体转换而来；相应的设备收到查询消息、确认消息或告警消息后，将其转换为结构体，并读取其中的内容；

优选地，查询消息的结构体是：

确认消息的结构体是：

告警消息的结构体是：

其中故障类型例如包括机组过速、技术供水中断、导叶剪断销剪断、轴承温度过高、轴承油位过高或过低和/或定子温度过高。

优选地，在步骤(8)中用户终端是智能手机中的应用。

优选地，控制设备通过外部通信设备将故障情况发送至管理人员的用户终端前，控制设备获取故障的具体信息，根据故障的特点在数据库存储的专家系统中查询，获取故障可能发生的原因及相应的解决方案；控制设备通过外部通信设备将故障情况发送至管理人员的用户终端后，控制设备将故障可能发生的原因及相应的解决方案通知管理人员。

本发明还提供一种水电站智能发电监控系统，包括电站主控层、通信网络层和面向控制对象的现地控制单元，其特征在于：

水电站主控层包括控制设备、内部通信设备、外部通信设备和数据库；

其中控制设备包括主用控制设备和一个或多个备用控制设备，在主用控制设备发生故障的情况下，备用控制设备能够正常工作，承担发生故障的主用控制设备的工作任务，从而保证监控系统的正常运行；

水电站的控制对象是水轮发电机组、开关站、公用设备和溢洪闸门；为每个控制对象设置单独的控制单元，称为现地控制单元；控制设备通过内部通信设备及通信网络层与现地控制单元进行通信，并对现地控制单元进行控制；

现地控制单元支持802.11b、802.3、IPv6通信协议；

每个现地控制单元具有唯一的网络通信地址，该唯一的通信地址由管理人员预先设置；或者，由控制设备为每个现地控制单元分配唯一的通信地址；

控制设备通过内部通信设备与现地控制单元的通信，控制设备通过外部通信设备与管理人员通信；

数据库用于存储专家系统；专家系统中存储了多种可能发生的故障的描述及代码；当控制对象发生故障时，控制设备获取故障的具体信息，根据故障的具体信息在专家系统中查询，获取故障可能发生的原因及相应的解决方案，并通知管理人员。

附图说明

图1为现有技术中水电站计算机监控系统的结构示意图。

图2为根据本发明的水电站智能发电监控系统的结构示意图。

图3为根据本发明的水电站智能发电监控方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请提供一种水电站智能发电监控方法和系统。

水电站中的计算机监控系统通常是分布式系统，包括电站主控层、通信网络层和面向控制对象的现地控制单元。

水电站主控层包括控制设备、内部通信设备、外部通信设备和数据库。

控制设备包括主用控制设备和一个或多个备用控制设备，在主用控制设备发生故障的情况下，备用控制设备能够正常工作，承担发生故障的主用控制设备的工作任务，从而保证监控系统的正常运行。

水电站的控制对象是水轮发电机组、开关站、公用设备和溢洪闸门等。为每个控制对象设置单独的控制单元，称为现地控制单元。控制设备通过内部通信设备及通信网络层与现地控制单元进行通信，并对现地控制单元进行控制。

现地控制单元支持公开标准通讯协议，如802.11b、802.3、IPv6等。任何设备，只要支持的通讯协议与电站主控层的计算机设备支持的通讯协议有交集，并且公开其对应的指令代码对照表，就可以通过应用时的配置与电站主控层的计算机设备实现匹配和交互操作，而无需在其出厂前就预设配置。

每个现地控制单元具有唯一的网络通信地址，该唯一的通信地址由管理人员预先设置；或者，由控制设备为每个现地控制单元分配唯一的通信地址。

控制设备通过内部通信设备与现地控制单元的通信，控制设备通过外部通信设备与管理人员通信。

数据库用于存储专家系统。专家系统中存储了多种可能发生的故障的描述及代码。当控制对象发生故障时，控制设备获取故障的具体信息，根据故障的具体信息在专家系统中查询，获取故障可能发生的原因及相应的解决方案，并通知管理人员。

水电站系统的智能发电监控方法如下：

(1)系统中各个设备上电工作；

(2)控制设备进入自检；

(3)控制设备识别并登记每个现地控制单元，获取各个现地控制单元的地址，其中，每个现地控制单元具有唯一的网络通信地址，该唯一的通信地址由管理人员预先设置；或者，控制设备为每个现地控制单元分配唯一的通信地址；

(4)控制设备根据预先的设置向各个现地控制单元发送命令消息，以通过现地控制单元控制相应的控制对象的运行，控制对象例如包括水轮发电机组、开关站和/或溢洪闸门；

其中，命令消息是由结构体转换而来，相应的设备收到命令消息后，将其转换为结构体，并读取其中的内容。

(5)管理人员直接操作控制设备，或者，管理人员通过外部通信设备访问控制设备，以修改控制设备上的水电站各个控制对象的运行参数；控制设备根据管理人员的修改，向相应的现地控制单元发送修改消息，以修改控制对象的运行，例如关闭或重新开启某水轮发电机组；

其中，修改消息是由结构体转换而来，相应的设备收到修改消息后，将其转换为结构体，并读取其中的内容。

(6)控制设备通过各个现地控制单元监控相应的设备运行是否正常；

其中，控制设备周期性地向各个现地控制单元发送查询消息；各个现地控制单元接收到查询消息后，如果相应的设备工作正常，则返回确认消息，如果相应的设备发生故障，则返回告警消息；

或者，

各个现地控制单元周期性地主动向控制设备发送确认消息，以报告相应的设备工作正常；当设备发生故障时，相应的现地控制单元向控制设备发送告警消息；

其中，查询消息、确认消息和告警消息是由结构体转换而来，相应的设备收到查询消息、确认消息或告警消息后，将其转换为结构体，并读取其中的内容。

查询消息的结构体例如是：

确认消息的结构体例如是：

告警消息的结构体例如是：

其中故障类型例如包括机组过速、技术供水中断、导叶剪断销剪断、轴承温度过高、轴承油位过高或过低和/或定子温度过高。

(7)控制设备检测是否有新的设备及相应的现地控制单元加入；如果是，则识别并登记该新的设备及相应的现地控制单元，获取该新的设备的现地控制单元的地址，或者，控制设备为该新的设备的现地控制单元分配唯一的通信地址；

其中，水电站要实现的控制功能和控制系统的规模可能随之间而变化，例如，水电站运行一段时间后，要求扩充容量，增加机组，那么新增机组的运行情况也需要被监控；在本发明中，由于现地控制单元支持公开标准通讯协议，现地控制单元可以通过应用时的配置与电站主控层的计算机设备实现匹配和交互操作；

(8)当控制设备检测到系统中任何设备发生故障时，控制设备在自身的显示装置上报警，同时，控制设备通过外部通信设备将故障情况发送至管理人员的用户终端；该用户终端可以是智能手机中的应用；

可选地，控制设备通过外部通信设备将故障情况发送至管理人员的用户终端前，控制设备获取故障的具体信息，根据故障的特点在数据库存储的专家系统中查询，获取故障可能发生的原因及相应的解决方案；控制设备通过外部通信设备将故障情况发送至管理人员的用户终端后，控制设备将故障可能发生的原因及相应的解决方案通知管理人员。

根据本发明，管理人员可以在任何时间和地点通过智能移动设备获取水电站的设备的运行情况。在故障发生时，专家系统能够根据错误的特征初步判断故障的原因，建议相应的处理方式。本发明能够提高生产效率，降低成本，便于水电站的管理。

综上所述，即为本发明实施例内容，而显然本发明的实施方式并不仅限于此，其可根据不同应用环境，利用本发明的功能实现相应的需求。

Claims (8)

1.一种水电站智能发电监控方法，其特征在于包括如下步骤，

(1)各个设备上电工作；

(2)控制设备进入自检；

(3)控制设备识别并登记每个现地控制单元，获取各个现地控制单元的地址；其中，每个现地控制单元具有唯一的网络通信地址，该唯一的通信地址由管理人员预先设置；或者，控制设备为每个现地控制单元分配唯一的通信地址；

(4)控制设备根据预先的设置向各个现地控制单元发送命令消息，以通过现地控制单元控制相应的控制对象的运行；

(5)管理人员直接操作控制设备，或者，管理人员通过外部通信设备访问控制设备，以修改控制设备上的水电站各个控制对象的运行参数；控制设备根据管理人员的修改，向相应的现地控制单元发送修改消息，以改变控制对象的运行；

(6)控制设备通过各个现地控制单元监控相应的设备运行是否正常；

其中，

控制设备周期性地向各个现地控制单元发送查询消息；各个现地控制单元接收到查询消息后，如果相应的设备工作正常，则返回确认消息，如果相应的设备发生故障，则返回告警消息；

或者，

各个现地控制单元周期性地主动向控制设备发送确认消息，以报告相应的设备工作正常；当设备发生故障时，相应的现地控制单元向控制设备发送告警消息；

(7)控制设备检测是否有新的设备及相应的现地控制单元加入；如果是，则识别并登记该新的设备及相应的现地控制单元，获取该新的设备的现地控制单元的地址，或者，控制设备为该新的设备的现地控制单元分配唯一的通信地址；

(8)当控制设备检测到系统中任何设备发生故障时，控制设备在自身的显示装置上报警，同时，控制设备通过外部通信设备将故障情况发送至管理人员的用户终端。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在步骤(4)中，控制对象包括水轮发电机组、开关站和/或溢洪闸门。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在步骤(5)中，修改控制对象的运行包括关闭或重新开启水轮发电机组。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

查询消息、确认消息和告警消息是由结构体转换而来；相应的设备收到查询消息、确认消息或告警消息后，将其转换为结构体，并读取其中的内容；

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

查询消息的结构体是：

确认消息的结构体是：

告警消息的结构体是：

其中故障类型例如包括机组过速、技术供水中断、导叶剪断销剪断、轴承温度过高、轴承油位过高或过低和/或定子温度过高。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在步骤(8)中用户终端是智能手机中的应用。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

控制设备通过外部通信设备将故障情况发送至管理人员的用户终端前，控制设备获取故障的具体信息，根据故障的特点在数据库存储的专家系统中查询，获取故障可能发生的原因及相应的解决方案；控制设备通过外部通信设备将故障情况发送至管理人员的用户终端后，控制设备将故障可能发生的原因及相应的解决方案通知管理人员。

8.一种水电站智能发电监控系统，包括电站主控层、通信网络层和面向控制对象的现地控制单元，其特征在于：

水电站主控层包括控制设备、内部通信设备、外部通信设备和数据库；

其中控制设备包括主用控制设备和一个或多个备用控制设备，在主用控制设备发生故障的情况下，备用控制设备能够正常工作，承担发生故障的主用控制设备的工作任务，从而保证监控系统的正常运行；

水电站的控制对象是水轮发电机组、开关站、公用设备和溢洪闸门；为每个控制对象设置单独的控制单元，称为现地控制单元；控制设备通过内部通信设备及通信网络层与现地控制单元进行通信，并对现地控制单元进行控制；

现地控制单元支持802.11b、802.3、IPv6通信协议；

每个现地控制单元具有唯一的网络通信地址，该唯一的通信地址由管理人员预先设置；或者，由控制设备为每个现地控制单元分配唯一的通信地址；

控制设备通过内部通信设备与现地控制单元的通信，控制设备通过外部通信设备与管理人员通信；

数据库用于存储专家系统；专家系统中存储了多种可能发生的故障的描述及代码；当控制对象发生故障时，控制设备获取故障的具体信息，根据故障的具体信息在专家系统中查询，获取故障可能发生的原因及相应的解决方案，并通知管理人员。