第一节 水电厂监控系统的基本结构
从国内外水电厂计算机监控系统几十年的发展情况看，它经历了一个从简单到复杂、从低级到高级、从单项到全面、从简陋到完善的发展过程，如从集中式控制向分布式发展、从单计算机向多计算机发展、从单层网络向多层网络发展等。
一、 集中式计算机监控系统
在集中式计算机监控系统中，一般是将集中到的数据全部集中到计算机来进行处理，然后根据计算机计算和处理的结果传送到各测点进行控制和调节。
二、分布式处理计算机监控系统
1、定义：分布计算机系统是这样一种系统，其中包含多个连接的物理资源，它们能够在全系统范围的统一控制下，对单一问题进行合作，而最少依赖集中的处理、集中的数据或集中的硬件。
2、分布系统的应用
分布式系统大体上可以分为三种类型：按功能分布、按对象分布、按上述两种方式的结合。
三、、分散式处理计算机监控系统
四、分层控制计算机监控系统
五、开放系统。
第二节 水电厂监控系统的功能
一、数据采集与处理
包括对实时数据的采集、进行必要的变换和预处理，并以一定的格式存入数据库。通常按照被测值性质的不同把它们分为模拟量、开关量、脉冲量、数码量、相关量、计算量等，其采集及处理方法各有特点。
1．模拟量输入
模拟量是指电气模拟量、非电气模拟量和温度量等实测量，电气模拟量(常简称为电气量)系指电压、电流及功率等实测值。非电气模拟量(常简称为非电量)主要指转速、位移、压力、流量、水位、油位以及摆度、振动等。温度量也属于非电气模拟量的一
种，其采集的对象是测温电阻，虽然其变化速度一般较缓慢，但仍然是很主要的被测量，因此将其单列出来，称之为温度量。这些模拟量的处理主要包括断线检测、信号抗干扰、数字滤波、误差补偿、数据有效性合理性判断、标度变换、梯度计算、越复限判断及越限报警等，最后经格式化处理后形成实时数据并存入实时数据库。
2．开关量输入
开关量包括中断型开关量和非中断型开关量两种。中断型开关量输入信号常指事故信号、断路器分合及重要继电保护的动作信号等。计算机监控系统以中断方式迅速响应这些信号，并自动进入中断处理程序来进行处理并报警。所谓中断方式输入即采用无源接点輸入、中断方式接收的方法引入事故信号。
非中断型开关量输入信号是指除中断型开关信号以外的那些开关量输入信号，主要包括各类故障信号、断路器及隔离开关的位置信号、机组设备运行状态信号、手动自动方式选择信号等，这些信号的采集通常采用扫查的方式。这类开关量信号处理的主要内容包括：光电隔离、节点抖动处理、硬件及软件滤波、数据有效性合理性判断等，最后经格式化处理后存人实时数据库。
3．脉冲量和数码量
脉冲量主要指有功及无功电能量，由于它是采用脉冲量累加的方式进行测量的，因此称之为脉冲量。脉冲量的输人为无源接点或有源电脉冲，采用即时采集即时累加的方式。对模拟量的采集处理包括接点防抖动处理、脉冲累计值的保持和清零、数据有效性判断、检错纠错等，经格式化处理后存人实时数据库。
4、交流量
交流量是指直接引入Tv、TA的信号，通过采集电压、电流值及电压、电流之间的相位，经过计算求出所需要的各种电气量，如电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、及电能 等，并通过通信接口实现其数据传送。
5、相关量
相关量是用来进行数据合理性、合法性检验的工具，一般是通过计算而产生，它可以是开关量输入信号的“非”信号，并与原始信号始终保持这种关系，如果这种相反的“非”关系一旦被破坏，则说明数据有错。
6、计算量
计算量是指非实测量，这些量是根据工程的需要而通过计算产生的，因此称之为计算量。如各种累加值，全厂总功率，每班、每日累计发电量，发电机、输电线的日、月、年发、输电量累加值，主变压器和厂用电量累加以及效率计算，特征值计算等。
7、开关量输出
开关量输出主要用来进行控制调节，通常是用接点的方式进行控制，用脉宽的方式进行调节。
8、模拟量输出
目前模拟量输出主要用于模拟量表计，例如电厂模拟屏及其他盘柜上的电流、电压表。
9、人工设定值
对于电站在建设初期或其他原因所无法采集到的测量值，或某些必须由人工进行设定、并作分析处理的信号量，计算机监控系统允许对其进行人工设定，并可以区分它们或根据需要给出相应标志。
二、运行安全监视
电厂运行安全方面的监视涉及正常工况、异常工况、紧急状况的监视，监视的内容包括越、复限，故障及事故，异常趋势等。计算机监控系统为运行值班(守)人员、厂长、总工及运行主任对全厂各主、辅助设备的运行状态进行实时监视提供手段和工具。由于各级监视人员的职责不同，其监视的内容也各不相同。监控系统可以按照预先设定的职责设定监视的级别及范围，并随时对监视内容的设定进行更改。
1．越、复限监视
越、复限监视主要是对异常情况进行监视，如过压、过流、温度异常升高等。监视的参数通常包括电气模拟量、非电气模拟量、温度量等。对这些参数设置允许运行的范围，如高限(H)、高高限(HH)或低限(L)、低低限(LL)等，一般情况下当H或L型越限时，发报警信号，而当出现HH或LL型越限时，则动作开关或停机。在出现参数越、复限后要进行的处理包括越限报警，越、复限时的自动显示、记录和打印，对于重要参数及数据还将进行越限后至复限前的数据存储及召唤显示，启动相关量分析功能进行故障原因提示等。
2、事故顺序判别
当断路器异常跳闸、重合闸动作等情况出现时，监控系统将立即以中断方式响应并及时记录事故名称和发生时间，记录相关设备的动作情况，自动推出相关画面必要时进行打印；并进行事故原因分析和提示处理方法。计算机监控系统能将发生的事故及相应设备的动作情况按其发生的先后顺序记录下来，记录的分辨率根据电厂要求一般为1~5ms。
3．故障状变显示
计算机监控系统定时扫查各故障状态信号，一旦发生状变将随之记录故障名称及其发生时间，随之在CRT了上即时显示并发出音响报警。计算机监控系统对故障状变信号的查询周期一般不超过2s。
4．趋势分析
对发电机定子温度、轴承温度、主变压器油温等进行趋势记录和分析，正常情况下，这些量变化的速率应在一个给定的范围内。当趋势变化速率超过限值时发出报警信号。这实际上是一种预警信号，以便及时采取措施预防烧瓦等事故的发生。
三、设备操作监视
1．开(停)机过程监视
一旦发出开(停)机指令后，计算机监控系统自动显示相应的机组开(停)机画面。一般开(停)机画面显示的内容有：机组接线图；开(停)机顺控流程；机组主要参数：P、Q、I、V棒图；异常事件列表等。开(停)机过程的流程框图实时显示开(停)机过程中每一步骤的执行情况，提示在开(停)机过程受阻时的受阻部位及其原因，进行分步执行或闭环控制等。
此外设备操作还可采用典型操作票和智能操作票等方式，典型操作票即将各种典型的操作全部列出操作票，以备调用，智能操作票则是根据当时的实际情况，因地制宜地开列出相应的操作票，供操作员使用。
2．设备操作监视
当要进行倒闸操作时，计算机监控系统将能根据全厂当前的运行状态及隔离开关闭锁条件，判断该设备在当前是否允许操作，并自动执行该项操作。如果操作是不允许的，则提示其原因并尽可能地提出相应的处理办法。
3．厂用电操作监视
当要进行厂用电系统操作时，监控系统根据当前厂用电的运行状态及设定的厂用电运行方式，以及倒闸操作限制条件等，判断某个厂用电断路器或隔离开关在当前是否允许操作，并自动进行操作，或给出相应的提示由人工进行操作。如操作允许则提示操作的先后顺序，操作不允许则提示其原因等。
4．辅助设备控制及操作统计
水电厂的辅助设备一般采用两种方式控制：“直接控制”或“干预控制”。前者是电站的辅助设备直接由计算机监控系统进行控制，这主要适用于重要设备或大型设备。而一般情况下则是采用“干预控制”的方式，即正常情况下，由辅助设备的控制系统自成闭环进行控制，计算机监控系统不加干预，仅在特殊情况下，才由计算机监控系统或人为进行干预，并由计算机监控系统进行操作统计。这些统计结果可用来分析设备运行的状况。
四、控制权限
1．远方当地方式设定
设备的操作权一般分为远方、中控室及现地三级。远方操作命令来自上级网调、省调或梯调，根据电厂的实际情况而定，中控室操作属于电厂一级的控制，而现地控制是在机旁完成。控制权可以切换，一般在中控室设置。但现地控制具有优先权，以便于设备的检修和调试，当处于远方控制时，一旦发生事故或由于其他原因需人为干预时，控制权自动地切换到电厂端，以便事故的及时处理。