試析水電站自動化系統(tǒng)中的監(jiān)控系統(tǒng)及其應(yīng)用

姚志程

摘 要：伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)取得飛速發(fā)展，信息技術(shù)在各行業(yè)的發(fā)展建設(shè)過程中取得廣泛應(yīng)用。為了促進(jìn)電力行業(yè)多元化、數(shù)字化以及全自動化發(fā)展，電力企業(yè)應(yīng)該結(jié)合實際發(fā)展?fàn)顩r不斷強(qiáng)化企業(yè)內(nèi)部技術(shù)。水電站自動化系統(tǒng)中的監(jiān)控系統(tǒng)在企業(yè)發(fā)展建設(shè)過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，它不僅可以有效地監(jiān)控水利工程的實際施工狀況，還能對主要施工設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和保護(hù)。在實際發(fā)展建設(shè)過程中，企業(yè)應(yīng)該高度重視水電站自動化系統(tǒng)中監(jiān)控系統(tǒng)的實際應(yīng)用，為企業(yè)的發(fā)展建設(shè)提供動力保障。

關(guān)鍵詞：水電站；自動化系統(tǒng)；監(jiān)控系統(tǒng)；應(yīng)用

前言

水電站自動化是現(xiàn)代信息社會發(fā)展的必然要求，實現(xiàn)水電站自動化的目的是提高工作的安全性和經(jīng)濟(jì)性，在保證電能質(zhì)量的前提下，減輕人力勞動負(fù)擔(dān)。水電站自動化也就是讓水電站生產(chǎn)過程的操作、控制和監(jiān)視等工作直接由計算機(jī)信息系統(tǒng)控制，幾乎無人參與或者少人參與，生產(chǎn)過程會按照事先預(yù)定的計劃有步驟、有條理地進(jìn)行。信息技術(shù)采用是“無人值班”或者“少人值守”管理模式的前提保證，信息技術(shù)的發(fā)展給水電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展建設(shè)提供了技術(shù)保障。我縣獅子巖水電站已運行二十多年，控制、保護(hù)采用常規(guī)開關(guān)、儀表及繼電器，設(shè)備陳舊老化，運行維護(hù)極不方便，且費用高；該站綜合自動化改造被列為水電農(nóng)村電氣化項目后，于2008年8月起陸續(xù)對35KV開關(guān)站、3臺機(jī)組的調(diào)速器、勵磁系統(tǒng)，微機(jī)保護(hù)、計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，直流電源、輔助設(shè)備控制系統(tǒng)進(jìn)行了改造，其中監(jiān)控系統(tǒng)改造是本次最重要的內(nèi)容，改造后用微機(jī)保護(hù)取代了原來常規(guī)的單個電磁繼電器，增加了保護(hù)種類，提高了保護(hù)性能。改造工程于2009年9月完成，工程的完工在保障電站的安全生產(chǎn)和提高電站經(jīng)濟(jì)效益等方面發(fā)揮了十分重要的作用，經(jīng)過幾年運行，已顯現(xiàn)出綜合自動化優(yōu)越性。

1.電站概況

座落在舞水河畔、夜郎故地的獅子巖水電站是新晃縣目前最大的能源生產(chǎn)企業(yè)。它將環(huán)繞縣城的舞水河截彎取直、人為改道，經(jīng)隧洞引至獅子巖形成落差用以電力生產(chǎn)。獅子巖電站裝機(jī)容量為9600KW（裝設(shè)3200KW的水輪發(fā)電機(jī)組三臺，定漿式兩臺，轉(zhuǎn)漿式一臺），設(shè)計最大出力8361KW，多年平均年發(fā)電量4450萬kwh。電站主體建筑物主要由攔河大壩、引水系統(tǒng)和廠房樞紐三部份組成。2003年為清理河道，美化縣城居民生活環(huán)境，提高縣城城市品位，電站籌資950萬元在電站大壩左側(cè)下游原預(yù)留斜面升船機(jī)位置處，增設(shè)容量2500kw水輪發(fā)電機(jī)一臺，于2006年12月建成投產(chǎn)，該機(jī)組的運行使環(huán)城舞水河段保持蓄水，與竹王大道相依相伴，成為侗鄉(xiāng)一道亮麗的風(fēng)景線。

2.試析水電站自動化系統(tǒng)中的監(jiān)控系統(tǒng)及其應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)設(shè)計原則

水電站自動化系統(tǒng)設(shè)計首先應(yīng)該滿足以下原則：第一，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)先進(jìn)性。第二，系統(tǒng)監(jiān)控過程中發(fā)現(xiàn)局部故障不會引發(fā)嚴(yán)重的系統(tǒng)問題，為了提高水電站系統(tǒng)的整體水平，系統(tǒng)設(shè)計時還應(yīng)該保證系統(tǒng)的安全可靠性；第三，良好的開放性要求水電站系統(tǒng)采用全分層分布的開放式系統(tǒng)；第四，完善的人機(jī)界面。水電站操作人員應(yīng)該結(jié)合各種設(shè)備準(zhǔn)確地完成監(jiān)控；第五，系統(tǒng)在堅持對外通信功能的同時還應(yīng)該具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

由上述系統(tǒng)設(shè)計原則結(jié)合該站運行實際，獅子巖水電站自動化系統(tǒng)中監(jiān)控系統(tǒng)采用全分布、開放式的控制系統(tǒng)框架，具體劃分為廠站監(jiān)控層和現(xiàn)地控制層，廠站監(jiān)控層負(fù)責(zé)全站電氣設(shè)備的實時控制及其運行狀態(tài)監(jiān)控，現(xiàn)地控制層可獨立運行，負(fù)責(zé)對水輪發(fā)電機(jī)組、配電裝置等進(jìn)行實時控制及監(jiān)視；監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)實時環(huán)空，既可以單獨完成各位置的監(jiān)控需求又能與其他系統(tǒng)協(xié)調(diào)運作。監(jiān)控系統(tǒng)全廠數(shù)據(jù)庫設(shè)置在數(shù)據(jù)管理站中，和歷史數(shù)據(jù)庫共同服務(wù)于監(jiān)控系統(tǒng)，LCU中包含各單元數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)中各節(jié)點的功能應(yīng)該有明確規(guī)定，各節(jié)點上嚴(yán)格按照任務(wù)標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)要求完成通信。下圖1是水電站自動化系統(tǒng)中的監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

2.3 監(jiān)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

監(jiān)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)十分清晰，包含四大部分，系統(tǒng)軟件、基本軟件、應(yīng)用軟件和工具軟件，以面向系統(tǒng)服務(wù)的分布式系統(tǒng)架構(gòu)為主。監(jiān)控系統(tǒng)軟件具有完整齊全和標(biāo)準(zhǔn)化的特點，能夠在系統(tǒng)中各個位置進(jìn)行有效地配置。監(jiān)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)還能復(fù)制和重復(fù)使用，既可能單獨完成監(jiān)控任務(wù)又可以與其他設(shè)備同時使用，具有較強(qiáng)的靈活性和可靠性。

2.4 系統(tǒng)功能應(yīng)用

2.4.1廠站監(jiān)控層功能

主要配置及功能如下：

（1）二臺主機(jī)兼操作員工作站，雙機(jī)冗余，互為熱備用，監(jiān)控命令由監(jiān)控主機(jī)發(fā)出，另一臺只作為監(jiān)測、數(shù)據(jù)通信。

（2）一臺通訊工作站，主要用于完成與上級調(diào)度通信，并留有與MIS系統(tǒng)、水情系統(tǒng)、大壩監(jiān)測系統(tǒng)、模擬屏及工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)接口，同時監(jiān)控系統(tǒng)語音報警系統(tǒng)與通訊工作站相聯(lián)。

（3）一臺工程師工作站，主要用于修改定值、系統(tǒng)維護(hù)、軟件開發(fā)等，還可用于離線設(shè)置參數(shù)對運行人員仿真培訓(xùn)。

（4）一套GPS衛(wèi)星時鐘系統(tǒng)，衛(wèi)星時鐘接受GPS的授時標(biāo)準(zhǔn)時間，通過串口與主機(jī)兼操作員工作站相連發(fā)送對時信號，使全廠時間同步，完成整個監(jiān)控系統(tǒng)的精確對時。

（5）二臺在線式USP，為操作員工作站等其他設(shè)備提供電源。此外還有打印、光纖網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。

2.4.2現(xiàn)場控制層功能

現(xiàn)場控制層單元由機(jī)組LCU、開關(guān)站及公用設(shè)備LCU、閘門LCU組成，能夠?qū)ΡO(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部各信息進(jìn)行有效控制，在結(jié)合各自的輸出和輸入系統(tǒng)與生產(chǎn)過程保持一致。各單元層內(nèi)的主要控制層具有獨立性和系統(tǒng)性的特點，能及時采集和處理生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)。

3.結(jié)束語

在社會主義市場經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的大環(huán)境下，電力企業(yè)改革正穩(wěn)步推進(jìn)，水電站管理工作逐漸向“無人值班”或者“少人值守”的模式轉(zhuǎn)型。隨著改革的發(fā)展，社會對電力企業(yè)生產(chǎn)運行管理工作提出了更高的要求，也對水電站自動化技術(shù)提出了全新的發(fā)展空間。因此，水電站建設(shè)人員應(yīng)該高度重視自動化系統(tǒng)中監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，在提高應(yīng)用效果的同時，為企業(yè)的發(fā)展建設(shè)提供動力保障。

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