水電廠電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)的功能研究

李江西 王 陽

摘 要：電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，為水電廠實(shí)現(xiàn)電氣自動化控制提供了可靠的途徑。利用該種監(jiān)控系統(tǒng)的多種功能，不僅能夠使水電廠的各種設(shè)備在安全狀態(tài)下運(yùn)行，還能夠使水電廠的運(yùn)行人員的勞動強(qiáng)度得到降低，繼而為企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。因此，基于這種認(rèn)識，文章對水電廠的電氣自動化監(jiān)控方式進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上，則對電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與處理功能和故障分析功能等多種功能展開了研究，從而為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

關(guān)鍵詞：水電廠；電氣自動化；監(jiān)控系統(tǒng)；功能

引言

不同于常規(guī)監(jiān)控方式，電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)具有較多的功能，可以對水電廠的所有電氣設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)、在線的監(jiān)控，并完成對廠內(nèi)所有系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)的精確反映。所以，利用電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)的多種功能，水電廠可以更好的完成設(shè)備的運(yùn)行管理工作，并且實(shí)現(xiàn)更多的經(jīng)濟(jì)效益。因此，有必要對水電廠電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)的功能進(jìn)行研究，以便更好的進(jìn)行該系統(tǒng)的應(yīng)用和推廣。

1 水電廠的電氣自動化監(jiān)控

就目前來看，水電廠可以使用的電氣自動化監(jiān)控模式可以分成三種，即集中監(jiān)控、遠(yuǎn)程監(jiān)控和現(xiàn)場總線監(jiān)控。其中，集中監(jiān)控對控制站沒有較高的防護(hù)要求，并且本身的設(shè)計(jì)難度相對較低。但就實(shí)際情況來看，該種監(jiān)控模式的主機(jī)會隨著電氣設(shè)備數(shù)量的增加而出現(xiàn)運(yùn)算沉滯的問題，并且隨著電纜數(shù)量的增多，系統(tǒng)的可靠性也將隨之降低。而遠(yuǎn)程監(jiān)控方式則多用在單元較小的系統(tǒng)中，具有安裝費(fèi)用低、電纜用量少、控制面積少和可靠性高的特點(diǎn)。但是，這種監(jiān)控方式容易受到通訊速度的制約[1]。而現(xiàn)場總線監(jiān)控方式就是綜合利用以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線等多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)，可以為實(shí)現(xiàn)水電廠的電氣自動化監(jiān)控提供更多的經(jīng)驗(yàn)。而該種監(jiān)控方式是通過分布設(shè)計(jì)完成監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建，不僅具有安裝成本低、通信連接快和安裝工程量少等優(yōu)點(diǎn)，還能夠集中遠(yuǎn)程監(jiān)控方式的優(yōu)點(diǎn)，并具有較高的靈活性和可靠性。因此，現(xiàn)場總線控制方式成為了水電廠實(shí)現(xiàn)電氣自動化監(jiān)控的主流方式。

2 監(jiān)控系統(tǒng)的功能研究

目前，水電廠的電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)主要采用的是分層分布體系結(jié)構(gòu)。在這樣的結(jié)構(gòu)下，系統(tǒng)的不同結(jié)構(gòu)層將由不同的設(shè)備和子系統(tǒng)組成，所以可以實(shí)現(xiàn)不同的功能。在系統(tǒng)中，二次設(shè)備由站控層和單元層組成。其中，站控層需要完成以太網(wǎng)的設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控機(jī)、主機(jī)和各單元層的信息交換。在該層別，包含了操作工作站、運(yùn)行工作站、維護(hù)工作站和通信站等多種工作站。而運(yùn)行工作站負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行，可以為系統(tǒng)運(yùn)行人員提供系統(tǒng)的故障信息管理、運(yùn)行自動抄表和設(shè)備管理等多種應(yīng)用軟件。操作工作站負(fù)責(zé)處理系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，并進(jìn)行系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制[2]。運(yùn)動工作站負(fù)責(zé)進(jìn)行運(yùn)動中心和監(jiān)控管理系統(tǒng)的遠(yuǎn)程連接，可以完成系統(tǒng)部分運(yùn)行信息的傳送，并接收來自于運(yùn)動中心的信息，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程管理功能。此外，通信站負(fù)責(zé)系統(tǒng)的通訊連接和信息共享，維護(hù)工作站負(fù)責(zé)維護(hù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和操作界面等部分，并且能夠完成對網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視設(shè)備的維護(hù)。

2.1 數(shù)據(jù)采集與處理

在電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)中，現(xiàn)場測控單元可以對系統(tǒng)故障、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和系統(tǒng)信息進(jìn)行檢測，繼而完成有關(guān)信息的采集。在進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)處理時(shí)，該單元可以完成數(shù)據(jù)合理性的校驗(yàn)，并通過網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)庫的實(shí)時(shí)更新。實(shí)際上，電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)的信號種類較多，包含了功率因素、電源、溫度、有功電能、無功電能、繼電保護(hù)裝置報(bào)警信號和運(yùn)行監(jiān)視信號等多種信號，主要可以分成開關(guān)量、模擬量和脈沖量三種類型[3]。利用主控機(jī)系統(tǒng)可以完成數(shù)據(jù)的分析，繼而通過操作面板和中控室進(jìn)行指令的發(fā)布，并使現(xiàn)場機(jī)組根據(jù)指令完成各種控制任務(wù)。

2.2 畫面監(jiān)視與報(bào)警

通過模擬畫面，電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)可以將設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)真實(shí)再現(xiàn)。具體來講，就是系統(tǒng)可以利用陰極射線管顯示器完成開關(guān)站的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)的畫面監(jiān)控。而畫面監(jiān)控的內(nèi)容有系統(tǒng)的實(shí)際電壓、電流、隔離開關(guān)狀態(tài)和斷路器狀態(tài)等。在系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)問題需要報(bào)警時(shí)，可以在畫面上彈出報(bào)警信息，以便及時(shí)吸引運(yùn)行人員的注意。而畫面上的報(bào)警信息則包含了對象名稱、編號和越限時(shí)間等內(nèi)容。此外，報(bào)警的方式可以分成事故報(bào)警和預(yù)告報(bào)警，在畫面上會以不同的顏色和聲音區(qū)別開來。

2.3 信息顯示與記錄

在應(yīng)用的過程中，電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)可以將系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和設(shè)備相關(guān)參數(shù)等多種信息顯示出來。而由于系統(tǒng)有兩個(gè)CRT終端，所以可以分別完成不同信息的顯示，并完成相關(guān)報(bào)告的同步生成。在系統(tǒng)完成周期性數(shù)據(jù)的自動采集后，系統(tǒng)將完成數(shù)據(jù)的分析和處理，并將系統(tǒng)的各種模擬量和計(jì)算量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)整合成圖表或表格，繼而完成數(shù)據(jù)的顯示。在數(shù)據(jù)庫得到實(shí)時(shí)更新的情況下，系統(tǒng)也會自動更新各種模擬量的發(fā)展趨勢曲線，以便完成對系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)則會將斷路器信息、自動安全裝置信息和繼電保護(hù)信息記錄下來，并生成相應(yīng)的事件發(fā)生順序的記錄表格[4]。同時(shí)，為了進(jìn)一步保存信息，系統(tǒng)將利用打印機(jī)完成記錄表格的打印，并且將信息存入到存儲裝置中。

2.4 設(shè)備操作與管理

除了進(jìn)行信息的處理與顯示，電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)還具有設(shè)備操作和管理的功能。就目前來看，系統(tǒng)的操作控制模式有兩種，即上位機(jī)控制和就地控制。根據(jù)命令的優(yōu)先級，系統(tǒng)可以先完成設(shè)備的就地控制，然后再進(jìn)行上位機(jī)的控制。而通過進(jìn)行設(shè)備的操作控制，則可以使遠(yuǎn)程監(jiān)控和設(shè)備現(xiàn)場監(jiān)控兩種監(jiān)控方式更好的融合起來，繼而完成遠(yuǎn)程監(jiān)控和現(xiàn)場監(jiān)控的協(xié)調(diào)，并保證設(shè)備操作的安全性。此外，系統(tǒng)還能夠完成對電氣設(shè)備的實(shí)時(shí)、在線管理。具體來講，就是可以進(jìn)行設(shè)備管理檔案、維護(hù)記錄、自動設(shè)置和臺賬的管理，以便完成對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。而通過統(tǒng)計(jì)設(shè)備的狀態(tài)信息，并將結(jié)果傳送至信息管理系統(tǒng)，則可以完成設(shè)備的操控。

2.5 故障分析功能

就現(xiàn)階段而言，水電廠的電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)具有了分析系統(tǒng)故障的功能。在故障管理的過程中，系統(tǒng)可以完成對設(shè)備動作、事件信息記錄的分析，并通過事故重演和錄波分析完成對事故原因的調(diào)查和分析。而根據(jù)分析結(jié)果，系統(tǒng)則可以為斷路器的分辨保護(hù)和跳閘順序的確定提供參考依據(jù)，繼而對系統(tǒng)故障進(jìn)行全面的防范。

3 結(jié)束語

總而言之，通過利用數(shù)據(jù)采集與處理、畫面監(jiān)控與報(bào)警和信息顯示與記錄等多種功能，電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)可以使整個(gè)水電廠的系統(tǒng)都在監(jiān)控下運(yùn)行。而運(yùn)行人員通過監(jiān)控系統(tǒng)可以全面了解水電廠的運(yùn)行情況，也可以迅速發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，并完成故障的處理。所以，利用電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)功能，可以避免水電廠的系統(tǒng)運(yùn)行事故擴(kuò)大，繼而確保水電廠的安全運(yùn)行。因此，水電廠應(yīng)該較好的進(jìn)行電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)功能的利用，以便使水電廠的各系統(tǒng)的運(yùn)行更加安全可靠，繼而獲得一定的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)

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[3]苑清敏.探究水電廠電氣工程自動化監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)[J].科技與企業(yè)，2015，7：74.

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