400V低壓機(jī)組水電站完全無人值班自動化系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)用研究

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，利用智能化系統(tǒng)取代人工作業(yè)已經(jīng)成為現(xiàn)代各方各業(yè)發(fā)展的必然趨勢。我縣在400V低壓機(jī)組水電站中，完全人工值班或者少人值班都會在增加水電站的運(yùn)行成本，采取無人值班自動化系統(tǒng)十分必要。本文就對400V低壓機(jī)組水電站完全無人值班自動化系統(tǒng)建設(shè)和應(yīng)用展開研究。

關(guān)鍵詞：400V低壓機(jī)組水電站;完全無人值班自動化系統(tǒng);建設(shè);應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.143

0 引言

近些年來，在經(jīng)濟(jì)支持和技術(shù)進(jìn)步的背景下，水電站的自動化水平得到了快速發(fā)展，無人值班自動化系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在各種水電站中。本文就以400V低壓機(jī)組水電站為研究對象，分析其無人值班自動化系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用。

1 400V低壓機(jī)組水電站完全無人值班自動化系統(tǒng)的建設(shè)

1.1 無人值班自動化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)條件

無人值班自動化系統(tǒng)是在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展、進(jìn)步基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，這些基礎(chǔ)條件主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：首先，可靠的一次設(shè)備，主要是指技術(shù)狀況良好、供電可靠、可以準(zhǔn)確接受控制命令且不誤動的設(shè)備;其次，合適的二次設(shè)備，是指根據(jù)400V低壓機(jī)組特點(diǎn)設(shè)計(jì)的可靠、經(jīng)濟(jì)的設(shè)備;第三，良好的通訊通道，是指低成本的遠(yuǎn)程通訊通道，包括光纖、GPRS模塊、3G模塊等。

1.2 無人值班自動化系統(tǒng)的主要組成部分

（1）自動化控制屏。自動化控制屏是為了實(shí)現(xiàn)無人值班情況下對水電站低壓機(jī)組的自動控制而設(shè)計(jì)的，其中包括智能型萬能式斷路器、自動控制裝置、微機(jī)勵(lì)磁裝置等設(shè)備，集合了發(fā)電機(jī)的主回路控制、二次測量、繼電保護(hù)和控制等諸多功能;在結(jié)構(gòu)上，一次部分、二次部分、強(qiáng)電和弱電是彼此分離的，避免了彼此間的干擾，確保水電站低壓機(jī)組運(yùn)行的安全可靠[1]。自動化控制屏的控制包括兩種方式，一是以微機(jī)控制為主的自動控制，可以實(shí)現(xiàn)低壓機(jī)組的自動開停機(jī)、功率自動調(diào)整、閥門自動開關(guān)以及斷路器自動斷開等;二是微機(jī)控制系統(tǒng)故障時(shí)的手動控制，包括手動操作開關(guān)、各種信號燈和測量儀表等，同樣能完成上述各種操作;（2）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是輔助自動化控制屏功能實(shí)現(xiàn)的重要子系統(tǒng)，主要功能是對水電站中低壓機(jī)組運(yùn)行情況進(jìn)行全面監(jiān)控，在實(shí)際應(yīng)用中，有iRS485和以太網(wǎng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)兩種。iRS485通信口的優(yōu)點(diǎn)在于技術(shù)成熟、節(jié)約投資、提升自動化水平，缺點(diǎn)是通訊速率較低;以太網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)在于通訊速率很高，最高可達(dá)100Mbps，而且在監(jiān)控系統(tǒng)中可以加裝攝像頭，提高系統(tǒng)的監(jiān)控效果;（3）智能控制器。智能控制器是完全無人值班自動化系統(tǒng)的核心所在，只有通過智能控制器，才能完成對低壓機(jī)組的自動調(diào)整。智能控制器具有集成度高、功能強(qiáng)大的特點(diǎn)，集中了低壓機(jī)組的所有通訊、轉(zhuǎn)速和溫度測量、發(fā)動機(jī)保護(hù)、自動控制和準(zhǔn)同期、非電量測量等功能，在保證水電站低壓機(jī)組功能完整的基礎(chǔ)上，降低了設(shè)備配置的消耗，提高了設(shè)備使用的效率，有效節(jié)約了投資成本;（4）通訊子系統(tǒng)。通訊子系統(tǒng)也是無人值班自動化系統(tǒng)必不可少的組成部分，控制器對低壓機(jī)組運(yùn)行信息的收集和指令的下達(dá)都需要經(jīng)過通訊子系統(tǒng)，就400V低壓機(jī)組水電站實(shí)際情況而言，由于投資成本較低，通常不會架設(shè)專門的光纖，采用的通訊子系統(tǒng)主要是GPS、3G和Internet[2]。其中，GPS網(wǎng)絡(luò)寬帶較小，只能傳遞各種機(jī)組測量數(shù)據(jù)和相應(yīng)控制信號，無法實(shí)現(xiàn)視頻圖像的傳輸，手機(jī)和計(jì)算機(jī)均能使用;3G網(wǎng)絡(luò)能夠提供2M寬帶，穿了基本的數(shù)據(jù)和控制信號傳遞外，可以實(shí)現(xiàn)1路視頻圖像的傳輸，手機(jī)和計(jì)算機(jī)均能使用;Internet可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、控制信號和多路視頻圖像的傳輸，但需要申請固定的IP地址，加裝防火墻，會增加投資成本。

1.3 無人值班自動化系統(tǒng)的輔助組成部分

無人值班自動化系統(tǒng)的輔助組成部分，即工業(yè)視頻系統(tǒng)。通過工業(yè)視頻系統(tǒng)對各個(gè)設(shè)備的重要部位，如發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)、集水井、大壩、尾水、主閥、升壓站、廠區(qū)大門等安裝攝像頭，增加監(jiān)視功能，與上面的自動化系統(tǒng)完全獨(dú)立，對電站進(jìn)入人工遠(yuǎn)程監(jiān)視。通過此系統(tǒng)，運(yùn)行人員可以在集控制中心完成對電站全部設(shè)備及水情的完全了解，并通過視頻圖像的形式解決電站的安全防衛(wèi)問題。

2 400V低壓機(jī)組水電站完全無人值班自動化系統(tǒng)的應(yīng)用

營山縣由于光纖將覆蓋所有發(fā)電站及變電站，可以利用這一條件實(shí)現(xiàn)水電站的集中控制，達(dá)到具備遙測、遙信、遙調(diào)、遙控、遙視的五遙功能。

在我縣幾個(gè)低壓機(jī)組水電站中，目前正通過小水電站增容改造這個(gè)機(jī)會，完成水電的自動化升級技改設(shè)計(jì)工作，進(jìn)入設(shè)備招標(biāo)采購階段，采用了完全無人值班自動化系統(tǒng)，通訊方式為光纖，首先在電站控制中心一級進(jìn)行前期監(jiān)控，一旦光纖完善，將監(jiān)控中心設(shè)置在公司總部，實(shí)現(xiàn)各站的集中控制，如經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行后，將會取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，具體體現(xiàn)為：首先，水電站運(yùn)行、維護(hù)人員的工作強(qiáng)度大大降低，人員配置得以降低，人員費(fèi)用支出大幅度減少，提升了運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)性。通過集中控制，大大改變運(yùn)值人員的工作條件，實(shí)現(xiàn)在城市對山區(qū)設(shè)備的控制。其次，依靠無人值班自動化系統(tǒng)，對輸電站低壓機(jī)組運(yùn)行情況的監(jiān)測更加準(zhǔn)確、及時(shí)，有效降低了不正常工作狀態(tài)造成的事故問題;利用自動化系統(tǒng)的自動控制，不僅提升了控制操作的效率，還能夠避免由于人為操作失誤等因素造成的事故，保障了低壓機(jī)組運(yùn)行的安全[3]。

3 結(jié)語

完全無人值班遠(yuǎn)程自動化系統(tǒng)是400V低壓機(jī)組水電站運(yùn)營的必然趨勢，需要依靠先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)，可以有效提高運(yùn)營效率、降低運(yùn)用成本、提升經(jīng)濟(jì)效益，提升低壓機(jī)組水電站的自動化水平，促進(jìn)小型水電站的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃文寶，胡蘭芳，盧任文.400V低壓機(jī)組水電站完全無人值班遠(yuǎn)程自動化系統(tǒng)[J].小水電，2013（01）：40-43.

[2]盧任文.中小型水電站完全無人值班自動化系統(tǒng)在趙家埡水電站的應(yīng)用[J].小水電，2011（01）：53-56.

[3]袁江鋒，文建輝，苗紅雷.中小型水電站完全無人值班自動化系統(tǒng)的研究[J].小水電，2011（06）：74-78.

作者簡介：葉貴光（1964-），男，四川南充人，本科，電氣工程師，研究方向：小水電站無人值班應(yīng)用技術(shù)及安裝。endprint