对水轮发电机组运行过程和状态进行监测与控制的技术措施。现代的监控技术是以计算机为主导的计算机系统，它使水电站自动化达到更高水平，提高了设备安全可靠性、电站运行效益及供电质量。水轮发电机组监控是水电站自动化和水轮发电机组自动化的重要组成部分，它与水电站其他主要设备的监控组成了完整的水电站监控系统。

结构和功能

监控系统结构框图如图1。水电站生产过程中的监测参数和状态量通过输入/输出过程通道汇入计算机系统，经计算分析，作出评价、调节和控制决策，发出指令，实现对机组等主要设备的自动监测和控制（参见测量监视）。同时通过通信系统连接电网调度中心，传送信息和接受指令，改变运行方式和运行参数。计算机系统还应与存储、显示和打印设备连接，实现人机对话和数据库管理。

图1 监控系统结构框图

监控系统结构形式尚不统一。按控制方式分为3类，有集中式、分布式和分层分布式。集中式监控系统适用于规模较小的中小型水电站，系统配置一台主控计算机，监测控制全部生产过程。分布式监控系统常用于大中型水电站，系统一般由中央控制级和单元控制级组成。机组、开关站和公用设备等各设单元，具有独立工作能力。中央控制级设1～2台主控计算机，配置完善的人机联系和通信设备。从计算机的作用分类有3种，即计算机辅助监控系统（Computer Aided Supervisory Control System，CASC）、计算机为主监控系统（Computer Based Supervisory Control System，CBSC）和计算机与常规设备双重化的监控系统（Computer Convention Based Supervisory Control System，CCSC）。CBSC系统是实现计算机监控的主要发展方向。计算机具有高速运算和大容量存储能力，适应现代监控技术要求。

对不同类型的水电站，监控系统的功能配置不同。一般包括以下项目的全部或部分：①主设备运行参数与状态监测。②屏幕显示。③制表打印。④历史数据存储。⑤人机对话。⑥自动发电控制（AGC）。⑦自动电压控制（AVC）。⑧事故顺序记录。⑨事故追忆和相关量记录。⑩典型操作专家系统。（11）典型事故处理专家系统。（12）预警。（13）数据通信。（14）系统自检。

软硬件配置

硬件因监控系统的规模、结构和要求不同而不同，主要设备包括：①主控计算机。②数据存储设备。③人机联系设备。④通信设备。⑤内部数据传输设备。⑥单元控制装置。⑦输入输出过程通道。⑧不间断电源（UPS）。软件主要包括计算机系统软件和应用软件。前者为基础软件，提高系统的运行环境、编程语言和支持软件；后者是以模块形式组成的实现监控功能的计算机程序，按功能要求配置并可修改扩充。

机组状态监测

为实现水电站的无人值班（少人值守）和远程控制，必须及时准确地掌握机组运行状况，进行故障的早期诊断、状态模拟、预警和对策控制。监测系统构成为：各状态量测量传感器的数据输入现地控制级计算机，进行记录、存储和模拟处理，然后通过网络接入控制中心，进行评价和对策分析。典型监测项目包括：各轴承的瓦温、油温、负荷和冷却水温等，定子线圈的温度和负荷，油压装置的参数，轴承和大轴的振动与噪音，辅助设备的特征参数等。其他特殊监测项目有：定转子气隙，发电机局部放电，水轮机空蚀和脉动水压力等。基于智能化专家系统，状态监测可以为机组的状态评价、故障诊断和预测性维护提供技术支持，达到缩短检修周期、提高监测效率和运行可靠性的目的。

图2为中国某大型水电站计算机监控系统结构框图。监控对象包括所有机组和其他主要设备。系统的特点为：采用全分布式系统，高度冗余配置，开放性网络系统以及光缆连接，具有完善的监视和诊断功能。

图2 某大型水电站计算机监控系统结构框图

发展过程

早期的监控系统是以继电器为主的常规自动化系统。计算机出现后，也仅作为辅助设备。即使发展到20世纪70年代，当时世界最大的水电站——伊泰普水电站仍采用CASC系统，但在常规系统上留有计算机接口和位置以备扩充。随着计算机和网络通信技术的发展，逐步形成了功能完善的CBSC系统。已配置常规监控系统的水电站，也相继更新改造，或配置计算机与常规设备系统并存的监控系统，逐步过渡，如刘家峡水电站和岩滩水电站等。

CBSC系统自20世纪70年代开始得到开发和应用，若干大型水电站（如大古力水电站和古里水电站等）均采用了这种系统。世界各国各大公司均从20世纪80年代开始研制开发CBSC成套设备，以分布式冗余系统结构、快速可靠的软硬件环境和网络系统为主要特征。三峡水利枢纽电站监控系统的招投标过程反映了当代最先进的技术水平。

中国水轮发电机组监控技术的自主开发进展不快。20世纪60年代起进行应用试点，1984年富春江水电站的监控系统投入运行，此后葛洲坝水利枢纽二江电厂采用了CBSC系统。进入20世纪90年代，许多新建和部分已建大中型水电站引进了国外先进的监控设备，如广州抽水蓄能电站、小浪底水利枢纽电站和二滩水电站等，为水电站自动化和安全高效运行发挥了重要作用。