水电站计算机监控系统技术改造及优化

水电站计算机监控系统技术改造及优化
摘要：水电站计算机监控系统接入了机组运行过程中产生的海量数据。

数据
结构复杂，形式多样。

其中，包含能够反映出电站设备、线路异常或故障运行状
态的监控告警信息，此类信息以非结构化的文本形式进行输出。

利用计算机技术
对这些文本数据进行分析与挖据，能够实现水电站故障智能售警，为电力生产安
全稳定运行提供技术保障。

关键词：水电站；计算机；监控系统技术；优化策略
引言
计算机技术、信息技术、网络技术的飞速发展推动了水电站自动化技术水平
的不断提高。

如今的水电站计算机监控自动化系统成为了一个集计算机、控制、
通信、网络、电力电子设备为一体的综合自动化系统，不仅可以完成对单个水电
站的自动控制，还进一步实现了梯级、流域、甚至跨流域水电站群的经济运行和
安全监控。

水电站计算机监控系统分为厂站控制层和现地控制层LCU两级，主要
包括系统功能、监视功能和控制功能等。

在水电站设备投运使用过程中，发现监
控系统还存在设计及设备缺陷，存在重大安全隐患。

本文依据对新建电站“高自
动化、高可靠性、高性能和高效益”要求，对监控系统进行了一系列技术改造及
优化。

1水电站电力监控系统攻防平台建设
水电站电力监控系统攻防平台设计时遵循系统要求、覆盖关键工艺、选择典
型系统的原则，首先应搭建一个典型的计算机监控系统仿真平台，该平台部署水
电站监控系统典型硬件设备、安装系统常用的应用软件，具备监控系统相关功能，同时根据国家法律法规和行业标准配备完整的网络安全防护措施。

该平台配置两
台操作员站、两台数据采集服务器和两台历史数据服务器，服务器采用国产自主
的浪潮和曙光品牌，并部署可信密码模块和可信软件基；操作系统采用凝思国产
操作系统。

系统应支持采用当前主流、先进的测试手段发现平台漏洞，现场演示
利用该漏洞可能造成的损失或后果，并提供避免或防范此类威胁、风险或漏洞的具体改进或加固措施。

具体包含：网络层测试、系统层测试和应用层测试；测试过程中发、现的漏洞报告及改进措施建议；平台加固方案及最终的测试报告。

平台建设应基于当前电力监控系统的实际防护7JC平，应用当前主流的自主可控软硬件设备，包括自主可控的厂站层服务器、交换机、网络安全防护设备及系统软件、应用软件；现地层应用自主可控大型冗余PLC，整体配置为水电站监控系统全面国产化提供技术支持，提升监控系统自身可靠性。

同时应用国产密码技术，变被动防御为主动免疫，为三峡电站监控系统应对网络威胁的能力和快速恢复能力提供支持。

通过邀请红客对已建设好的攻防平台进行攻防测试，寻找当前平台的安全防护短板并进行整改，同时挖掘信息安全人员的弱点，提升信息安全人员的安全习惯，提升安全管理能力，最终进一步健全水电站电力监控系统安全防护体系建设。

2存在的不足及安全隐患
新投运电站的监控系统，尚未经过现场验证，在设计、安装等方面不可避免存在一些不足，现就投运时存在的不足分析如下。

（1）电站未配置微机五防闭锁装置功能，不能从功能上实现微机五防闭锁，提高安全防护等级。

（2）停机过程中，上位机报“电气制动故障”“电气制动失败，流程退出”，电气制动流程始终无法正常运行，检查电气制动设备均正常，分析判断为监控系统与励磁系统配合时间差设置不足，导致电气制动还未完成，监控系统已报故障的现象。

（3）22020年12月16日04：28，上位机报1号机组火灾报警（感温或感烟）动作，1号机组电气事故停机。

现场检查确认，风洞内感温探头2，4号动作，在满负荷运行时机组空冷器热风温度达到60.8℃（未超过定值75℃），而火灾报警感温探头报警值60℃（固定值不可调），当环境温度大于60℃时，火灾报警启动导致电气事故停机。

对事故停机逻辑逐一检查发现，上导/下导/推力/水导轴瓦温度过高保护均为单点开出，任意温度误动均可导致停机。

在实际运行中，当设备温度升高时，整体会呈上升趋势，因PT100测温元件存在故障及误动的可能性，采用单点开出极易由于元器件故障而导致事故停机，存在安全隐患。

3水电站计算机监控系统技术优化
3.1监控系统主要内容
监控系统画面主要包含电气主接线图、机组开/停机过程监视、AGVC控制画
面等。

电气主接线图展示机组和线路之间的主接线连接，包含如下
信息：机组状态、断路器、隔离开关、机组有功、机组无功、机组转速、定
子电压、定子电流、线路有功、线路无功、线路电压、线路电流、线路频率、AGC投入/退出、AVC投入/退出等。

电气主接线图可以进行下列操作：机组启停
和工况转换命令、断路器分/合、隔离开关分/合操作等。

监视画面中各个开机步
骤中的信号灯为绿色时表示该信号不满足条件，若为红色时表示该信号满足条件。

图中的菱形立体符号表示可点击左键进行相应的开机命令操作，包括开机到冷却
水启动、开机到空载、开机到空转；流程图中各步骤的描述上连有该步骤的启动
状态，若该步骤启动了，描述字变红，若该步未启动则字为绿色。

机组停机过程
包括以下监视内容：机组主接线、机组参数、机组开/停机流程图、LCU控制方式、接力器锁定状态、励磁系统自动/手动方式、进水闸门状态、自动同期方式、调
速器自动装置等。

3.2防火墙
防火墙的功能主要在于及时发现并处理计算机网络运行时可能存在的安全风险、数据传输等问题，其中处理措施包括隔离与保护，同时可对计算机网络安全
当中的各项操作实施记录与检测，以确保计算机网络运行的安全性。

防火墙对流
经它的网络通信进行扫描，这样能够过滤掉一些攻击，以免其在目标计算机上被
执行。

防火墙还可以关闭不使用的端口。

并且能禁止特定端口的通信流出，封锁
特洛伊木马。

最后，它还可以禁止来自特殊站点的访问，从而防止来历不明入侵
者的所有攻击。

所以每个区域之间必须用防火墙，防火墙针对ip或端口固定的
攻击非常有效，它可以隔断大量的ip和端口，只允许开个别管理ip和个别端口
的计算机进入该区，其他设备全部会档在防火墙外面。

堡垒机与外部因特网之间
可以装个“隐蔽防火墙”，平时不做任何限制，当堡垒机被攻破后再发挥功效。

结束语
计算机监控系统是水电站的核心控制系统，金沙水电站监控系统投运以来，出现了诸多缺陷，且许多指标已不满足现在电力系统的要求，改造刻不容缓。

在监控系统改造期间，不仅要考虑技术上的难点、重点、创新点，还要全盘考虑4台机组改造的顺序、工期、安全、效率等问题，同时保证运行机组及各系统的正常工作。

技术改造完成并投运后，设备运行稳定、可靠，未出现因监控系统产生的不安全事件，或因监控系统故障引起的设备非计划停运，无监控系统误开出等故障，消除了重大隐患，有效保障了电站的安全生产，并提升了电站的经济效益水平。

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