浅析中小型水电站的电气二次设计
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（1） 每 台 发 电 机 、 每 台 主 变 压 器 、 110kV 出线、每台厂用变各配置一块交流 采样电量综合监测仪，测量该单元的所 有电气量。
（2）每 台 发 电 机 的 励 磁 电 压 、励 磁 电 流 配 置 电 量 变 送 器 ，由 励 磁 装 置 配 套 ；另 外，每台发电机的有 功 功 率 、无 功 功 率 、 定子电压（单相）、主变低压侧 6.3kV 母线 电 压 （单 相）、0.4kV 厂 用 电 母 线 电 压 、 220V 直流母线电压、UPS 电源交流电压、 频率均分别配置电量变送器，由计算机 监控系统配套。
表1
田坝水电站电气二次主要设备表
序号
1
2 3 4 5 6
名称 计算机监控系统
视频监控系统 远动屏
中控室交流电源屏 发电机控制保护屏
压器控制保护屏
型号及规格
单位 数量
备注
工 控 机 、彩 显 、打 印 机 、逆 套1
变电源、适配卡等
双后台
15 点
套 1 含工业电视柜
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面1
GGD－10／1－800
计算机监控系统由电站控制级和现地 控制单元级两层组成。
电站控制级包括两台主机兼操作员工 作 站（热 备 用）、一 台 远 程 通 信 工 作 站 、一 台 网络终端打印服务器、一套 GPS 卫星时钟
系统和一套在线式 UPS 等。 现地控制单元级以触摸屏和可编程控
制器为核心设备组成，包括 3 套机组单元 LCU 、1 套开关站及公用设备单元 LCU。 2.1.3 计算机监控系统的功能
关键词 小型水库；除险加固；防渗
中图分类号：TV22 3 . 4 +2
文献标识码：B
1 榆阳区水库现状
榆阳区是榆林市水库较多的地区之一， 新中国成立以来共建成中、小型水库 80 座， 这些水库大坝 97%以上是均质土坝。现有 100 万 m3 以上中、小型水库 19 座，其中，中型水库 5 座，小（一）型水库 7 座，小（二）型水库 7 座。 这些水库在防洪、减灾、农田灌溉、水力发电、 乡镇供水、水产养殖、水土保持及水利旅游等 方面发挥了巨大的经济效益和社会效益。
2 大坝防渗加固措施
2.1 大坝防渗措施方案 根据目前的施工技术水平，并结合当
地工程地质条件，选择混凝土防渗墙、冲抓
保护装置。保护装置内部有完整的自检 功能。采取可靠的抗干扰措施，防止大气 过电压和电磁波侵入装置内部造成元件 损坏和保护误动，确保在电厂强电磁干 扰下保护正确工作。保护装置具有同监 控系统通讯的接口，便于与机组控制单 元通信。 2.3 励磁系统设计
小型水库常用防渗加固措施浅析
万志强 （榆林市榆阳区防汛抗旱指挥部办公室 陕西 榆林 719000）
摘 要 结合具体工程实例，介绍了小型水利防渗墙设计的关键步骤，并对冲抓套井回填粘土防渗
墙、多头小直径深层搅拌喷灌浆造墙两种防渗墙施工的方法和经济进行了对比分析，建议实
际中结合具体工程，优选施工方法，以提高质量，降低成本。
3 电气设备的主要布置
电站主厂房安装三台立式水轮发电 机 组 ，每 台 机 组 尾 水 侧 布 置 四 面 机 旁 屏 。 副厂房设在主厂房进水侧，宽度 6.6m，长 度与主厂房相同。副厂房分为两层，一层
为油处理室、空压机室等。二层布置 6.3kV 高压开关室、中央控制室及厂变室 等。高压开关室安装开关柜、电压互感器 柜及励磁变等，中控室布置有微机监控 系 统 设 备 、保 护 测 控 屏 柜 、直 流 及 厂 用 屏 柜等。
计算机监控系统主要功能包括：数据采 集和处理、安全运行监视、实时控制和调节、 事件顺序记录、打印记录、事故追忆、事故处 理 指 导 和 恢 复 操 作 指 导 、系 统 通 信 、系 统 自 诊 断 与 自 恢 复 、电 站 运 行 维 护 管 理 、系 统 授 权管理等。 2.2 继电保护设计
发电机及励磁变压器、主变压器、110kV 线 路 及 厂 用 变 保 护 均 采 用 成 熟 、可 靠 的 微 机
榆阳区水库大都建于上世纪六、七十 年代，年久老化失修，病险问题越来越突 出，直接影响水库效益发挥，威胁人民群众 生命财产安全。主要体现在大坝填土，土
料质量及填筑质量未加控制或控制较差， 导致现状坝身填土压实度与干密度偏低， 含水量偏大，渗透系数偏大，坝后产生较大 面积的渗水、漏水及管涌破坏等问题。经渗 流稳定分析，坝基渗流存在安全问题，往往 危及大坝安全运行，因此须对大坝进行防 渗加固处理。
浅析中小型水电站的电气二次设计
柯贤安 （安康市水利水电土木建筑勘测设计院 陕西 安康 725000）
摘 要 二次回路的设计和使用是否准确合理，将直接影响水电站的安全运行。文中结合工程实例，对
二次电气设计的内容进行了详细的描述，总结了中小型水电站二次设计的思路，与同行探讨。
关键词 水电站；二次设备；电气设计
面1
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Βιβλιοθήκη Baidu
面3
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面1
2.1 计算机监控系统 完成对电站设备的自动监控和调节，
主 要 包 括 ：准 确 、及 时 地 对 整 个 电 站 设 备 运 行信息进行采集和处理。对电站机组及主要 机电设备进行实时监控，保证电站安全运行 并实现电站运行与管理自动化。提高电力系 统的安全经济运行水平，保证供电电能质 量 ；改 善 运 行 人 员 的 工 作 条 件 ，减 少 值 班 人 员 ，提 高 电 站 的 运 行 管 理 水 平 ；为 电 站 逐 步 实现无人值班（少人值守）创造条件。 2.1.1 计算机监控系统结构
本电站计算机监控系统采用符合国际 开 放 系 统 标 准 的 分 层 分 布 结 构 ，实 现“ 无 人 值班、少人值守”的运行管理模式。计算机监 控系统分为电站控制级和现地控制单元级
7 110kV 线路控制保护屏
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面2
含对侧
8
计量屏
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9
机组 LCU 屏
本电站设置一组独 立 的 10kVA UPS 交流电源装置，装置不配带蓄电池。正常 工作 时 ，由 交 流 220V 厂 用 电 供 电 ，装 置 带无触点旁路开关，当 UPS 整流—逆变 单元故障时，应能自动切换至交流旁路 电源（经稳压），切换时间应不大于 5ms； 220V 直流电源用作热备用，当交流电源 中 断 时 ，无 时 限 地 切 换 至 直 流 电 源 ，并 进 行逆变，以确保交流输出不间断。
（3）为了宏观监视方便以及作为计算 机监控系统的备用，在中控室配置少量 的常规电测仪表，采用数字式或指针式 仪表。 2.4 控制电源系统 2.4.1 直流电源
电站设一套 220V 直流系统，作为全 站 电 气 控 制 、保 护 、操 作 、自 动 装 置 、事 故 照明等的直流电源。拟设一组免维护阀 控防爆铅酸蓄电池，电池 104 只，容量为 200AH。 直 流 母 线 为 单 母 线 ，母 线 上 挂 一 组蓄电池和一套充电装置，并配置微机 绝缘监测装置和蓄电池巡检装置。充电 装置拟采用微机控制高频开关整流模块, 采用 N＋1 冗余模式。 2.4.2 交流电源
本电站厂用电源取自发电机电压母线， 根据厂用负荷，初步确定厂用变容量为 400kVA。为保证厂用电的可靠性，由电站近 区引入一路 10kV 备用电源，设一台 400kVA 备用厂变，厂用电接线采用单母线接线，装 设一套备用电源自动投入装置。田坝电站拟 装设 2 台 8MW 加 1 台 4MW 混流式水轮发 电 机 组 ，1 台 110kV 双 卷 主 变 压 器 ，110kV 出线一回。
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10
公用 LCU 屏
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11
故障录波屏
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安全自动装置屏
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直流电源屏
200Ah 220V
面3
14
电力电缆
YJV- 10kV
m 800
15
控制电缆
ZR- KVVP2
m 5000
注 ：因 本 站 单 机 容 量 不 大 ，为 减 少 屏 柜 数 量 、节 省 电 站 投 资 ，三 台 发 电 机 及 一 台 主 变 压 器 的 保护及测控系统均采用综合组屏的方式，屏柜放置于中控室内。
电站回车场布置在厂房下游，变电站 布置在回车场里侧，面积 30m×16m，高 程 441.00m。变电站设备采用户外中型布 置 ，站 内 安 装 一 台 主 变 、一 台 备 用 厂 变 以 及 110kV 配电装置。
4 结语
电气二次接线设计一般用于对于一 次 系 统 实 现 测 量 、控 制 、信 号 、保 护 、自 动 及 远 程 控 制 ，其 附 属 于 一 次 回 路 ，同 时 对 一次设备进行 控 制 、操 作 、监 视 和 保 护 ， 以保证水电站 、变 电 站 水 工 、水 文 、水 力 机械和电气一次设备能安全可靠、经济 合理运行。因此，二次设备在水电站的电 气设计中作用重大，是保障电站正常运 行，顺利地将水能变成电能并成功输送 的基础，是水电站设计中不可忽视的部 分。陕西水利
（责任编辑：黄灵芝）
101/ 102
SHAANXI SHUILI 2011.4
工 程
陕 西 水 利
中图分类号 ：TV5 4 7 . 3
文献标识码：B
1 工程概况
田坝水电站位于汉中市镇巴县境内汉 江南岸二级支流楮河下游，电站坝址位于田 坝乡，距上游镇巴县 48.5km，属引水径流式 电站。电站安装 2 台单机容量为 8MW 和 1 台 4MW 共 3 台立轴混流式水轮发电机组， 总装机容量 20MW，多年平均发 电 量 5228 万 kW·h，年利用小时数 2500h。
本站安装三台立轴混流式水轮发电机 组，总容量 2×8000+1×4000kW。电站不考 虑近区供电，仅以一回 110kV 出线与系统联 网 。 6.3kV 发 电 机 母 线 采 用 单 母 线 接 线 ， 110kV 升 高 电 压 侧 采 用 变 压 器—— —线 路 组 接线，电站设置一台主变压器。
以下以某小（二）型水库为例，进行常 用防渗加固措施的对比选择。该水库坝身 和坝基局部存在严重的安全隐患：①由于 坝身未经碾压或碾压不彻底，填筑质量差， 固结效果不明显，且层厚差异较大，碎石含 量较多的部位，土质结构松散，其防渗能力 较差，给大坝安全带来一定隐患。②经现场
检查发现，大坝现状坝基、坝脚以及坝体与 山坡结合部位散浸、渗漏现象严重，并有一 处集中渗漏点，坝脚下游滩地有沼泽化现 象。防渗范围从 0+000～0+035 和 0+039～ 0+206，长度 202m；0+035～0+039 范围内， 涵基开挖至原坝基线 1m，用水泥含量为 15％的水泥土回填，涵洞上部开挖后粘土 回填并碾压，压实度不低于 0.96。
2 电气二次设计的主要内容及要求
两层，采用 100Mb/S 光纤以太网连接。电站 控制级负责全站电气设备的实时控制及其 运行状态监视，现地控制单元级负责对水轮 发电机组、电气一次设备及公用设备等进行 实时控制及监视，当电站控制级因故退出运 行时，现地控制单元可以独立运行而不受影 响 。 计 算 机 监 控 系 统 要 求 能 实 现 与 调 度 、水 情测报、泄洪闸门控制等系统的通讯。 2.1.2 计算机监控系统组成
（2）每 台 发 电 机 的 励 磁 电 压 、励 磁 电 流 配 置 电 量 变 送 器 ，由 励 磁 装 置 配 套 ；另 外，每台发电机的有 功 功 率 、无 功 功 率 、 定子电压（单相）、主变低压侧 6.3kV 母线 电 压 （单 相）、0.4kV 厂 用 电 母 线 电 压 、 220V 直流母线电压、UPS 电源交流电压、 频率均分别配置电量变送器，由计算机 监控系统配套。
表1
田坝水电站电气二次主要设备表
序号
1
2 3 4 5 6
名称 计算机监控系统
视频监控系统 远动屏
中控室交流电源屏 发电机控制保护屏
压器控制保护屏
型号及规格
单位 数量
备注
工 控 机 、彩 显 、打 印 机 、逆 套1
变电源、适配卡等
双后台
15 点
套 1 含工业电视柜
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面1
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计算机监控系统由电站控制级和现地 控制单元级两层组成。
电站控制级包括两台主机兼操作员工 作 站（热 备 用）、一 台 远 程 通 信 工 作 站 、一 台 网络终端打印服务器、一套 GPS 卫星时钟
系统和一套在线式 UPS 等。 现地控制单元级以触摸屏和可编程控
制器为核心设备组成，包括 3 套机组单元 LCU 、1 套开关站及公用设备单元 LCU。 2.1.3 计算机监控系统的功能
关键词 小型水库；除险加固；防渗
中图分类号：TV22 3 . 4 +2
文献标识码：B
1 榆阳区水库现状
榆阳区是榆林市水库较多的地区之一， 新中国成立以来共建成中、小型水库 80 座， 这些水库大坝 97%以上是均质土坝。现有 100 万 m3 以上中、小型水库 19 座，其中，中型水库 5 座，小（一）型水库 7 座，小（二）型水库 7 座。 这些水库在防洪、减灾、农田灌溉、水力发电、 乡镇供水、水产养殖、水土保持及水利旅游等 方面发挥了巨大的经济效益和社会效益。
2 大坝防渗加固措施
2.1 大坝防渗措施方案 根据目前的施工技术水平，并结合当
地工程地质条件，选择混凝土防渗墙、冲抓
保护装置。保护装置内部有完整的自检 功能。采取可靠的抗干扰措施，防止大气 过电压和电磁波侵入装置内部造成元件 损坏和保护误动，确保在电厂强电磁干 扰下保护正确工作。保护装置具有同监 控系统通讯的接口，便于与机组控制单 元通信。 2.3 励磁系统设计
小型水库常用防渗加固措施浅析
万志强 （榆林市榆阳区防汛抗旱指挥部办公室 陕西 榆林 719000）
摘 要 结合具体工程实例，介绍了小型水利防渗墙设计的关键步骤，并对冲抓套井回填粘土防渗
墙、多头小直径深层搅拌喷灌浆造墙两种防渗墙施工的方法和经济进行了对比分析，建议实
际中结合具体工程，优选施工方法，以提高质量，降低成本。
3 电气设备的主要布置
电站主厂房安装三台立式水轮发电 机 组 ，每 台 机 组 尾 水 侧 布 置 四 面 机 旁 屏 。 副厂房设在主厂房进水侧，宽度 6.6m，长 度与主厂房相同。副厂房分为两层，一层
为油处理室、空压机室等。二层布置 6.3kV 高压开关室、中央控制室及厂变室 等。高压开关室安装开关柜、电压互感器 柜及励磁变等，中控室布置有微机监控 系 统 设 备 、保 护 测 控 屏 柜 、直 流 及 厂 用 屏 柜等。
计算机监控系统主要功能包括：数据采 集和处理、安全运行监视、实时控制和调节、 事件顺序记录、打印记录、事故追忆、事故处 理 指 导 和 恢 复 操 作 指 导 、系 统 通 信 、系 统 自 诊 断 与 自 恢 复 、电 站 运 行 维 护 管 理 、系 统 授 权管理等。 2.2 继电保护设计
发电机及励磁变压器、主变压器、110kV 线 路 及 厂 用 变 保 护 均 采 用 成 熟 、可 靠 的 微 机
榆阳区水库大都建于上世纪六、七十 年代，年久老化失修，病险问题越来越突 出，直接影响水库效益发挥，威胁人民群众 生命财产安全。主要体现在大坝填土，土
料质量及填筑质量未加控制或控制较差， 导致现状坝身填土压实度与干密度偏低， 含水量偏大，渗透系数偏大，坝后产生较大 面积的渗水、漏水及管涌破坏等问题。经渗 流稳定分析，坝基渗流存在安全问题，往往 危及大坝安全运行，因此须对大坝进行防 渗加固处理。
浅析中小型水电站的电气二次设计
柯贤安 （安康市水利水电土木建筑勘测设计院 陕西 安康 725000）
摘 要 二次回路的设计和使用是否准确合理，将直接影响水电站的安全运行。文中结合工程实例，对
二次电气设计的内容进行了详细的描述，总结了中小型水电站二次设计的思路，与同行探讨。
关键词 水电站；二次设备；电气设计
面1
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2.1 计算机监控系统 完成对电站设备的自动监控和调节，
主 要 包 括 ：准 确 、及 时 地 对 整 个 电 站 设 备 运 行信息进行采集和处理。对电站机组及主要 机电设备进行实时监控，保证电站安全运行 并实现电站运行与管理自动化。提高电力系 统的安全经济运行水平，保证供电电能质 量 ；改 善 运 行 人 员 的 工 作 条 件 ，减 少 值 班 人 员 ，提 高 电 站 的 运 行 管 理 水 平 ；为 电 站 逐 步 实现无人值班（少人值守）创造条件。 2.1.1 计算机监控系统结构
本电站计算机监控系统采用符合国际 开 放 系 统 标 准 的 分 层 分 布 结 构 ，实 现“ 无 人 值班、少人值守”的运行管理模式。计算机监 控系统分为电站控制级和现地控制单元级
7 110kV 线路控制保护屏
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面2
含对侧
8
计量屏
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9
机组 LCU 屏
本电站设置一组独 立 的 10kVA UPS 交流电源装置，装置不配带蓄电池。正常 工作 时 ，由 交 流 220V 厂 用 电 供 电 ，装 置 带无触点旁路开关，当 UPS 整流—逆变 单元故障时，应能自动切换至交流旁路 电源（经稳压），切换时间应不大于 5ms； 220V 直流电源用作热备用，当交流电源 中 断 时 ，无 时 限 地 切 换 至 直 流 电 源 ，并 进 行逆变，以确保交流输出不间断。
（3）为了宏观监视方便以及作为计算 机监控系统的备用，在中控室配置少量 的常规电测仪表，采用数字式或指针式 仪表。 2.4 控制电源系统 2.4.1 直流电源
电站设一套 220V 直流系统，作为全 站 电 气 控 制 、保 护 、操 作 、自 动 装 置 、事 故 照明等的直流电源。拟设一组免维护阀 控防爆铅酸蓄电池，电池 104 只，容量为 200AH。 直 流 母 线 为 单 母 线 ，母 线 上 挂 一 组蓄电池和一套充电装置，并配置微机 绝缘监测装置和蓄电池巡检装置。充电 装置拟采用微机控制高频开关整流模块, 采用 N＋1 冗余模式。 2.4.2 交流电源
本电站厂用电源取自发电机电压母线， 根据厂用负荷，初步确定厂用变容量为 400kVA。为保证厂用电的可靠性，由电站近 区引入一路 10kV 备用电源，设一台 400kVA 备用厂变，厂用电接线采用单母线接线，装 设一套备用电源自动投入装置。田坝电站拟 装设 2 台 8MW 加 1 台 4MW 混流式水轮发 电 机 组 ，1 台 110kV 双 卷 主 变 压 器 ，110kV 出线一回。
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公用 LCU 屏
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故障录波屏
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安全自动装置屏
GGD－10／1－800
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13
直流电源屏
200Ah 220V
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电力电缆
YJV- 10kV
m 800
15
控制电缆
ZR- KVVP2
m 5000
注 ：因 本 站 单 机 容 量 不 大 ，为 减 少 屏 柜 数 量 、节 省 电 站 投 资 ，三 台 发 电 机 及 一 台 主 变 压 器 的 保护及测控系统均采用综合组屏的方式，屏柜放置于中控室内。
电站回车场布置在厂房下游，变电站 布置在回车场里侧，面积 30m×16m，高 程 441.00m。变电站设备采用户外中型布 置 ，站 内 安 装 一 台 主 变 、一 台 备 用 厂 变 以 及 110kV 配电装置。
4 结语
电气二次接线设计一般用于对于一 次 系 统 实 现 测 量 、控 制 、信 号 、保 护 、自 动 及 远 程 控 制 ，其 附 属 于 一 次 回 路 ，同 时 对 一次设备进行 控 制 、操 作 、监 视 和 保 护 ， 以保证水电站 、变 电 站 水 工 、水 文 、水 力 机械和电气一次设备能安全可靠、经济 合理运行。因此，二次设备在水电站的电 气设计中作用重大，是保障电站正常运 行，顺利地将水能变成电能并成功输送 的基础，是水电站设计中不可忽视的部 分。陕西水利
（责任编辑：黄灵芝）
101/ 102
SHAANXI SHUILI 2011.4
工 程
陕 西 水 利
中图分类号 ：TV5 4 7 . 3
文献标识码：B
1 工程概况
田坝水电站位于汉中市镇巴县境内汉 江南岸二级支流楮河下游，电站坝址位于田 坝乡，距上游镇巴县 48.5km，属引水径流式 电站。电站安装 2 台单机容量为 8MW 和 1 台 4MW 共 3 台立轴混流式水轮发电机组， 总装机容量 20MW，多年平均发 电 量 5228 万 kW·h，年利用小时数 2500h。
本站安装三台立轴混流式水轮发电机 组，总容量 2×8000+1×4000kW。电站不考 虑近区供电，仅以一回 110kV 出线与系统联 网 。 6.3kV 发 电 机 母 线 采 用 单 母 线 接 线 ， 110kV 升 高 电 压 侧 采 用 变 压 器—— —线 路 组 接线，电站设置一台主变压器。
以下以某小（二）型水库为例，进行常 用防渗加固措施的对比选择。该水库坝身 和坝基局部存在严重的安全隐患：①由于 坝身未经碾压或碾压不彻底，填筑质量差， 固结效果不明显，且层厚差异较大，碎石含 量较多的部位，土质结构松散，其防渗能力 较差，给大坝安全带来一定隐患。②经现场
检查发现，大坝现状坝基、坝脚以及坝体与 山坡结合部位散浸、渗漏现象严重，并有一 处集中渗漏点，坝脚下游滩地有沼泽化现 象。防渗范围从 0+000～0+035 和 0+039～ 0+206，长度 202m；0+035～0+039 范围内， 涵基开挖至原坝基线 1m，用水泥含量为 15％的水泥土回填，涵洞上部开挖后粘土 回填并碾压，压实度不低于 0.96。
2 电气二次设计的主要内容及要求
两层，采用 100Mb/S 光纤以太网连接。电站 控制级负责全站电气设备的实时控制及其 运行状态监视，现地控制单元级负责对水轮 发电机组、电气一次设备及公用设备等进行 实时控制及监视，当电站控制级因故退出运 行时，现地控制单元可以独立运行而不受影 响 。 计 算 机 监 控 系 统 要 求 能 实 现 与 调 度 、水 情测报、泄洪闸门控制等系统的通讯。 2.1.2 计算机监控系统组成