淺析水電廠電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)功能

摘 要：通過電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)模式和基本構(gòu)建、系統(tǒng)的具體功能、自動(dòng)化監(jiān)控的優(yōu)越性這三點(diǎn)的描述對(duì)水電廠電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用分析，可以得出電氣化自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于常規(guī)監(jiān)控方式的優(yōu)越性。該系統(tǒng)不僅可以電廠提供一個(gè)流程且精確的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)兼顧發(fā)電機(jī)組時(shí)間和水能利用率的提高，達(dá)到勞動(dòng)生產(chǎn)率提高的作用，減少運(yùn)行人員的工作時(shí)間，從而使得運(yùn)行人員有時(shí)間學(xué)習(xí)更深的知識(shí)，更進(jìn)一步的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化；現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式；優(yōu)越性；發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）5（b）-0110-02

隨著科技的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)的逐漸進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日益發(fā)展和成熟，水電廠的電氣控制實(shí)現(xiàn)電子自動(dòng)化、智能化也是一個(gè)提上日程的問題。在水電廠實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠在安全經(jīng)濟(jì)中運(yùn)行，還能堅(jiān)持檢修和運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度從而降低生產(chǎn)成本和企業(yè)減員增效等方面的顯著的效果。而在電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)上有著很多的功能，這些都是推廣水電廠電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的必要理由。筆者就幾個(gè)方面分析水電廠電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的功能。

1 電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)模式和基本構(gòu)建

1.1 組態(tài)模式

比較常見的監(jiān)控模式分為三種，一種是以集中監(jiān)控為主，這種監(jiān)控方式的優(yōu)勢(shì)在于其控制站的防護(hù)要求較低、設(shè)計(jì)的難度較小。但是隨著電氣設(shè)備的數(shù)量增加，機(jī)器統(tǒng)計(jì)的大量數(shù)據(jù)不斷導(dǎo)入導(dǎo)致主機(jī)運(yùn)算沉滯、電纜的數(shù)量也增多、控制的面積變大等現(xiàn)象。這樣還可能出現(xiàn)電纜干擾到系統(tǒng)的情況，使系統(tǒng)的可靠性降低、大量的電纜集中導(dǎo)致火災(zāi)的易發(fā)等問題。第二種是運(yùn)程監(jiān)控方式，這種方式具備降低安裝費(fèi)用、節(jié)省電纜、組態(tài)靈活、可靠性較高、降低控制面積等的優(yōu)點(diǎn)。然而，因這種方式會(huì)受現(xiàn)場(chǎng)總線通信速度的制約，通訊量的相對(duì)過大，所以該方式較多的應(yīng)用在小單元系統(tǒng)中。第三種是現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式，就目前來看，由于以太網(wǎng)技術(shù)以及現(xiàn)場(chǎng)總線等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，尤其是在變電場(chǎng)上已經(jīng)得到了應(yīng)用，為在水電廠上應(yīng)用電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)提供的豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。加上科技的高速發(fā)展，各種智能電氣設(shè)備也是日益更新?lián)Q代，這些種種因素均給水電廠的電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)奠定了堅(jiān)實(shí)深厚的技術(shù)基礎(chǔ)?？梢哉f，現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控已經(jīng)發(fā)展成了一種比較成熟、實(shí)用的方式。這種方式專門針對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要是通過對(duì)間隔的情況的分步設(shè)計(jì)，來完成間隔的不同構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)不同的功能。該方式不僅兼顧遠(yuǎn)程監(jiān)控方式的優(yōu)點(diǎn)，還降低了安裝器件的成本，而且通過智能電氣設(shè)備的就地安裝、通過通信線連接監(jiān)控系統(tǒng)等方面大大的節(jié)省的電纜的用量和安裝維護(hù)的工程量，從而達(dá)到進(jìn)一步節(jié)約綜合成本的目的。在各設(shè)備的獨(dú)立功能情況下，提高了整個(gè)系統(tǒng)的靈活性和可靠性，就算其中的一個(gè)裝置發(fā)生了故障，也不會(huì)對(duì)整體的功能造成影響?？梢灶A(yù)見，在未來的電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)總線控制這一監(jiān)控方式將成為發(fā)展的主流。

1.2 電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的基本構(gòu)建

水電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要按照分層（級(jí)）分布式的方法進(jìn)行多CPU的體系結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)，每一層均由各不同的設(shè)備以及子系統(tǒng)來組成，通過合理的搭配來實(shí)現(xiàn)各自的功能。從系統(tǒng)整體來說，二次設(shè)備主要可以分為兩層：?jiǎn)卧獙优c站控層。站控層，作用是為單元層之間、監(jiān)控間和各主機(jī)間提供必須的交換信息。而部件又主要分為遠(yuǎn)動(dòng)工作站、主機(jī)兼操作人員的工作站、工程師維護(hù)、工作站通信站、運(yùn)行工作站。主機(jī)兼操作員站，主要是為了給下層測(cè)控單元提供電氣運(yùn)行參數(shù)，并對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，此外還要完成遠(yuǎn)程控制的工作；遠(yuǎn)動(dòng)工作站，主要是為了遠(yuǎn)程連接遠(yuǎn)動(dòng)中心和監(jiān)控管理系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)傳送電廠電氣系統(tǒng)部分運(yùn)行信息與遠(yuǎn)動(dòng)中心的傳送，同時(shí)接收遠(yuǎn)動(dòng)中心送來的信息，并實(shí)現(xiàn)定值遠(yuǎn)程管理等功能；運(yùn)行工作站，亦稱操作員工作站，主要是為運(yùn)行人員提供實(shí)時(shí)監(jiān)控電廠電氣系統(tǒng)的運(yùn)行自動(dòng)抄表、運(yùn)行工況、小電流接地選線、設(shè)備管理、故障信息管理等高級(jí)應(yīng)用軟件；工程師維護(hù)工作站，其作用是給維護(hù)技術(shù)人員進(jìn)行界面、數(shù)據(jù)庫、報(bào)表等的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視維護(hù)和修改維護(hù)等，此外工程師維護(hù)工作站還充當(dāng)培訓(xùn)工作站，對(duì)工作人員進(jìn)行仿真培訓(xùn)，并對(duì)操作流程進(jìn)行必要的預(yù)演等；通信站是用于連接電廠MIS、DCS、SIS等系統(tǒng)的信息。

2 系統(tǒng)的實(shí)際功能

2.1 采集數(shù)據(jù)和處理操控

系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控單元采集有關(guān)的信息，并對(duì)故障、事件、變位信號(hào)、狀態(tài)、和模擬量越限和正常的信息等都進(jìn)行對(duì)應(yīng)的檢測(cè)。預(yù)處理數(shù)據(jù)的各種合理性校檢，并且利用網(wǎng)絡(luò)對(duì)主控級(jí)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫更新。采集一下的信號(hào)類型：開關(guān)量、模擬量和脈沖量。模擬量分為電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、溫度和頻率。而脈沖量又分為有功電能和無功電能。開關(guān)量分為斷路器和隔離開關(guān)及接地開關(guān)的安全自動(dòng)裝置、位置信號(hào)和繼電保護(hù)裝置的報(bào)警、動(dòng)作、運(yùn)行監(jiān)視信號(hào)等等。主控級(jí)、中控室以及現(xiàn)地操作面板通過分析發(fā)出命令，現(xiàn)場(chǎng)機(jī)組接收后完成各種控制和調(diào)節(jié)任務(wù)：（1）設(shè)備的正常開停機(jī)。（2）設(shè)備同期裝置控制。（3）設(shè)備事故緊急停機(jī)控制。（4）設(shè)備有功、無功的針對(duì)性調(diào)節(jié)。（5）滅磁開關(guān)控制。（6）刀閘等控制。以及其他一系列任務(wù)處理。

2.2 信息顯示、監(jiān)視、記錄及報(bào)警功能

監(jiān)控系統(tǒng)主控層通過相關(guān)設(shè)備對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制單元級(jí)自動(dòng)周期性采集獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，在存入數(shù)據(jù)庫的同時(shí)，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，通過將整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)際電壓電流等模擬量、計(jì)算量以及隔離開關(guān)和斷路器等的具體掛牌檢修狀態(tài)、開關(guān)狀態(tài)等等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)整合生成以圖形、表格方式給工作人員。

通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的更新，顯示電氣接線圖、運(yùn)行監(jiān)視圖等各種畫面在上位機(jī)，生成報(bào)警一覽表和模擬量等的趨勢(shì)曲線，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并顯示，相關(guān)工作人員可以通過監(jiān)視器時(shí)刻清晰的監(jiān)視全站的實(shí)際操作過程和運(yùn)行狀態(tài)。在設(shè)備發(fā)生事故時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將動(dòng)作的自動(dòng)安全裝置、斷路器信息和繼電保護(hù)，包括動(dòng)作性質(zhì)、信號(hào)名稱、編號(hào)、動(dòng)作時(shí)間以及信號(hào)狀態(tài)等通過時(shí)間順序一一記載，同級(jí)車事件發(fā)生的順序記錄表格，還可以通過CRT顯示以及打印機(jī)打印輸出，也可以存入存儲(chǔ)裝置中保存，為判斷人員過失，分析事故原因，斷路器跳閘順序及分辨保護(hù)動(dòng)作等提供直接依據(jù)。在對(duì)實(shí)際數(shù)據(jù)的時(shí)刻分析中，當(dāng)模擬量達(dá)到上限時(shí)，提示并打印報(bào)警信息，對(duì)越限對(duì)象的編號(hào)、名稱、越限的參數(shù)值及越限時(shí)間不斷的報(bào)告，并累計(jì)越限次數(shù)。報(bào)警信息可以分辨出預(yù)告報(bào)警和事故報(bào)警，而且不同程度的報(bào)警會(huì)表現(xiàn)出不同的顏色和音響。

3 自動(dòng)化監(jiān)控的優(yōu)越性

通過計(jì)算機(jī)監(jiān)控實(shí)行電氣自動(dòng)化監(jiān)控，能夠讓工作人員便捷的通過控制臺(tái)進(jìn)行信息交換等措施。在實(shí)際操作中，操作員可以通過機(jī)子實(shí)時(shí)顯示情況進(jìn)行有效分析，有效觀察，并快速的發(fā)布具體的處理措施，在監(jiān)控系統(tǒng)下，整個(gè)水電廠的所有系統(tǒng)都在監(jiān)控中，運(yùn)行人員對(duì)此電廠功能運(yùn)行情況能夠一目了然。這樣的監(jiān)控模式，既可以快速的發(fā)現(xiàn)事故，也能快速的反饋，從而使得運(yùn)行人員能夠及時(shí)做出反應(yīng)和處理。避免了因?yàn)樵O(shè)備故障信息不能及時(shí)反饋、甚至人為疏忽的原因?qū)е碌⒄`工作人員的正確處理，能夠快速的阻止事故的擴(kuò)大。通過計(jì)算機(jī)等設(shè)備的控制，采用智能的菜單式控制，操作方便簡(jiǎn)潔。

4 結(jié)語

通過筆者簡(jiǎn)單的描述可以看出，水電廠實(shí)行電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)是非常有必要的。電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)越性不言而喻，既可以杜絕大量的人員失誤，又可以節(jié)約無謂的人員勞動(dòng)力，還可以提高設(shè)備的準(zhǔn)確運(yùn)行性，實(shí)現(xiàn)電氣化自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)顯然更加安全、更加可靠、更具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

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