關(guān)于水電廠電氣自動(dòng)化的監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)模式及功能初探

馬艷冰

摘 要：分析了水電廠電氣自動(dòng)化監(jiān)控組態(tài)模式，探析了水電廠電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的功能，以期能為相關(guān)工作提供借鑒。

關(guān)鍵詞：水電廠；電氣自動(dòng)化；監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)模式；功能

中圖分類號(hào)：TV736 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）17-0027-02

隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，水電廠的電氣控制逐漸向自動(dòng)化方向發(fā)展。通過水電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)創(chuàng)建獨(dú)立的監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控水電廠的實(shí)際運(yùn)行狀況，對(duì)保證水電廠電氣自動(dòng)化的穩(wěn)定運(yùn)行具有非常重要的作用。

1 電氣自動(dòng)化的監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)模式探析

1.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控模式

在水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)中，遠(yuǎn)程監(jiān)控模式的應(yīng)用具有組態(tài)靈活、可靠性高、節(jié)省控制面積、降低安裝費(fèi)用、節(jié)省電纜等眾多優(yōu)點(diǎn)。但是，由于這種監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)模式的通信速度比較慢，而且水電廠電氣自動(dòng)化的通訊需求量比較大，所以，導(dǎo)致這種監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)模式不適合在整個(gè)水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)中使用，只能在水電廠的小單元電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中使用。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控模式

隨著現(xiàn)場(chǎng)總線和以太網(wǎng)等計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控模式在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，并且積累了豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。這種模式在水電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用具有很大的優(yōu)勢(shì)，能夠?yàn)樗姀S電氣自動(dòng)化控制奠定良好的基礎(chǔ)?，F(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控模式能夠使水電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更有針對(duì)性，主要是根據(jù)間隔狀況進(jìn)行設(shè)計(jì)，不同的間隔具有不同的功能。這種監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)模式具有遠(yuǎn)程監(jiān)控模式的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，還在遠(yuǎn)程監(jiān)控模式的基礎(chǔ)上減少了模擬量卡件、I/O卡件、端子柜和隔離器件等的用量，并且這種模式的電氣設(shè)備能夠采用就地安裝的方式與監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通信連接。這樣能夠節(jié)省大量的電纜，節(jié)省安裝和維護(hù)的費(fèi)用，降低綜合成本。此外，這種組態(tài)模式具有獨(dú)立的功能，各個(gè)裝置僅需要通過網(wǎng)絡(luò)連接即可。網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)形式靈活，即使某一個(gè)裝置存在問題，也只會(huì)影響相對(duì)應(yīng)的元件，對(duì)其他裝置不會(huì)造成影響，顯著地提高了整個(gè)系統(tǒng)的安全性和可靠性。因此，這種組態(tài)模式是現(xiàn)代水電廠電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。

1.3 集中模式

集中模式即采用傳統(tǒng)的硬接線模式把強(qiáng)電流信號(hào)轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，然后將電纜硬接線通過電子模擬量和開關(guān)信號(hào)一對(duì)一地接入I/O模件柜中，當(dāng)進(jìn)入I/O組態(tài)模式后，就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的自動(dòng)化監(jiān)控。這種組態(tài)模式可以分為遠(yuǎn)程I/O接入模式和直接I/O接入模式，遠(yuǎn)程I/O接入模式是在數(shù)據(jù)信息相對(duì)集中的原理控制室的電氣設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，創(chuàng)建相應(yīng)的遠(yuǎn)程I/O采集柜，將通信形式和DCS的控制系統(tǒng)與主機(jī)聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控；直接I/O接入模式是將電線直接接入凹電子設(shè)備的組屏中，實(shí)現(xiàn)對(duì)水電廠電氣設(shè)備的自動(dòng)化監(jiān)控。兩者在本質(zhì)上沒有區(qū)別。集中模式的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)為電氣信息的采集形式相對(duì)集中，便于管理人員管理，同時(shí)，硬接線的形式成熟、快捷，反應(yīng)速度相對(duì)較快，便于在水電廠的環(huán)境中運(yùn)行。此外，其缺點(diǎn)是需要的電纜數(shù)量比較多，不便于安裝，并且后期運(yùn)行的維護(hù)工作量也比較大。由于DCS系統(tǒng)采用按點(diǎn)收費(fèi)的方式，在投入運(yùn)行之后需要消耗大量的成本，并且這種模式檢測(cè)的電氣信息不完整，沒有獨(dú)立的電氣監(jiān)控主站系統(tǒng)，因此不能在復(fù)雜的水電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中使用。

2 電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的功能探析

2.1 數(shù)據(jù)采集和處理功能

水電廠電氣自動(dòng)化的監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是采集電氣信息，對(duì)越限信息、故障狀況、模擬量信息、變位信號(hào)、運(yùn)行狀況和相關(guān)事件進(jìn)行檢測(cè)，驗(yàn)證信息的合理性，并對(duì)相應(yīng)的信息進(jìn)行預(yù)處理，對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新。數(shù)據(jù)采集信號(hào)的類型包括脈沖量、狀態(tài)量和模擬量等。脈沖量主要是無(wú)功電能和有功電能；狀態(tài)量主要指的是安裝自動(dòng)裝置的動(dòng)作與報(bào)警、機(jī)電保護(hù)裝置的動(dòng)作與報(bào)警、接地開關(guān)的位置信號(hào)、隔離開關(guān)和斷路器的位置信號(hào)等；模擬量主要包括功率因數(shù)、溫度因數(shù)、無(wú)功與有功功率、電流、電壓等。

2.2 電氣設(shè)備管理功能

水電廠電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的電氣設(shè)備管理功能包括：電氣設(shè)備管理的檔案管理、維護(hù)記錄管理、自動(dòng)設(shè)置管理和臺(tái)賬管理等，同時(shí)，它還能夠?qū)﹄姎庾詣?dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)、在線的監(jiān)控和管理。例如，對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)監(jiān)控，并統(tǒng)計(jì)狀態(tài)信息，將統(tǒng)計(jì)結(jié)果輸送到管理信息系統(tǒng)，即MIS系統(tǒng)中，處理所有的數(shù)據(jù)信息。

2.3 操作控制功能

水電廠電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的操作控制模式包括上位機(jī)控制和就地控制兩種。操作控制功能的實(shí)現(xiàn)需要根據(jù)命令的優(yōu)先級(jí)，按照“先采用就地控制，再進(jìn)行上位機(jī)控制”的原則，保證遠(yuǎn)程監(jiān)控和設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控的協(xié)調(diào)配合，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)常規(guī)監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控的和諧統(tǒng)一，進(jìn)而保證操作控制的一致性和安全性。

2.4 監(jiān)控與報(bào)警功能

采用陰極射線管的顯示器，即CRT，能夠?qū)㈤_關(guān)站的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息，例如設(shè)備的相關(guān)參數(shù)、操作指導(dǎo)參數(shù)和設(shè)備的四季運(yùn)行狀況等完整地顯示在屏幕上。在通常情況下，水電廠電氣自動(dòng)化的監(jiān)控系統(tǒng)需要使用2個(gè)CRT終端分別顯示不同的信息，并且2個(gè)終端能夠獨(dú)立、同步地生成相應(yīng)的顯示畫面，當(dāng)模擬量出現(xiàn)越限問題時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)?bào)警信息及時(shí)顯示在顯示器上，并將相應(yīng)的報(bào)警信息打印出來。報(bào)警信號(hào)包括的內(nèi)容有越限對(duì)象的名稱、越限時(shí)間、編號(hào)和相應(yīng)的參數(shù)值等，通過這些信息能夠?qū)υ较薜拇螖?shù)進(jìn)行累計(jì)計(jì)算。此外，監(jiān)控系統(tǒng)的報(bào)警方式有兩種，分別為預(yù)告報(bào)警和事故報(bào)警，并且兩種報(bào)警形式的報(bào)警音響、顏色等存在一定的差別，便于區(qū)分。

2.5 事故記錄功能

當(dāng)水電廠的電氣設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)⒅饕男畔@示出來，并對(duì)相應(yīng)的故障信息進(jìn)行記錄，將故障的動(dòng)作信號(hào)、動(dòng)作性質(zhì)、動(dòng)作時(shí)間等按照時(shí)間順序記錄下來，便于進(jìn)行故障原因分析。這樣做可以快速找出問題的解決辦法，防止相同的事故在同一部位再次發(fā)生。

3 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展，電氣自動(dòng)化已經(jīng)成為了水電廠發(fā)展的必然趨勢(shì)。通過創(chuàng)建獨(dú)立的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，利用自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的各種功能能夠?qū)λ姀S的實(shí)際運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)保證水電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)健康、穩(wěn)定的運(yùn)行具有非常重要的作用。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：白潔〕

About the Monitoring System of Power Plant Electrical Automation Configuration Mode and Function

Ma Yanbing

Abstract： The hydropower plant electrical automation monitoring configuration mode， the function of a hydroelectric power plant electrical automation monitoring system in order to provide reference for related work.

Key words： hydropower plant； electrical automation； monitoring system configuration mode； function