水電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行及維護(hù)研究

劉　斌

（新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局）

水電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行及維護(hù)研究

劉斌

（新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局）

隨著水電站建設(shè)步伐的加快，對自動化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用也提出了更高的要求。從現(xiàn)行自動化監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀看，其自身的架構(gòu)為整個(gè)水電站運(yùn)行提供保障，如其中監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)以及檢修系統(tǒng)等，對提高自動化水平具有至關(guān)重要的作用。本文主要對水電站自動化的相關(guān)概述、水電站中自動化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用以及自動化監(jiān)控系統(tǒng)維護(hù)的相關(guān)建議進(jìn)行探析。

自動化監(jiān)控系統(tǒng)；水電站；運(yùn)行；維護(hù)

0　引言

信息技術(shù)的快速發(fā)展為水電站自動化水平的提高提供了強(qiáng)有力的保障。許多水電站中引入的設(shè)備極為復(fù)雜，在實(shí)際運(yùn)行中很難單純依托人力進(jìn)行監(jiān)測與維修，此時(shí)便要求通過自動化控制技術(shù)使設(shè)備運(yùn)行得以有效控制，且一旦設(shè)備出現(xiàn)異常，自動化監(jiān)控系統(tǒng)可直接對其故障信息進(jìn)行判斷，及時(shí)為水電站工作人員提供預(yù)警信息，確保整個(gè)電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。因此，本文對水電站中自動化監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)用與維護(hù)研究，具有十分重要的意義。

1　水電站自動化的相關(guān)概述

自動化技術(shù)在水電站中的運(yùn)用旨在提升設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、可靠性，盡可能減少工作人員的負(fù)荷且使電能質(zhì)量得到保障。實(shí)際應(yīng)用自動化技術(shù)中，一旦有異常情況出現(xiàn)，系統(tǒng)能夠自動完成檢測、記錄以及報(bào)警等功能，且在問題嚴(yán)重情況下可直接將故障設(shè)備進(jìn)行斷開，將備用設(shè)備、機(jī)組投入使用，避免電力事故發(fā)生的同時(shí)保障供電可靠性。從水電站自動化的構(gòu)成看，其涉及的裝置主要以綜合自動裝置、基礎(chǔ)自動裝置為主。其中在綜合自動裝置方面，主要表現(xiàn)在自動巡回檢測、有功功率調(diào)節(jié)等對全站性自動裝置，而基礎(chǔ)自動裝置方面涉及到的裝置包括勵磁裝置、調(diào)速裝置等。整個(gè)水電站的監(jiān)測與自動控制都需依托于這些自動化裝置，并利用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)使所有裝置連接起來［1］。

2　水電站中自動化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用研究

2.1自動化監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)分析

現(xiàn)行水電站中自動化監(jiān)控系統(tǒng)的整體架構(gòu)多表現(xiàn)出開放式、全分布等特點(diǎn)，如其中的遠(yuǎn)程調(diào)度層、現(xiàn)場控制層以及廠站監(jiān)控層，能夠滿足水電站數(shù)據(jù)采集以及設(shè)備監(jiān)控等要求。同時(shí)，數(shù)據(jù)管理站中有歷史數(shù)據(jù)庫、全廠數(shù)據(jù)庫的分布，且多集中在LCU中。一般為滿足監(jiān)控系統(tǒng)通信要求，需保證各系統(tǒng)功能設(shè)置在相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)上，這樣在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用下各節(jié)點(diǎn)間便可實(shí)現(xiàn)通信。另外，在自動化監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)中，軟件結(jié)構(gòu)也極為重要，其可直接配置于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中，以常見的冗余配置為例，能夠保障設(shè)備出現(xiàn)異常情況時(shí)不會對系統(tǒng)其他功能造成影響，且系統(tǒng)自身可對故障設(shè)備進(jìn)行重新配置，保證設(shè)備的功能發(fā)揮出來。由于節(jié)點(diǎn)中軟件結(jié)構(gòu)較為相近，這樣系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行功能分配，對系統(tǒng)可利用率以及可維護(hù)性的提高能起到明顯的積極作用［2］。

2.2自動化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用體現(xiàn)

目前，水電站自動化建設(shè)中逐漸引入較多新技術(shù)，如系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器、主控器選擇UNIX工作站，且在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中融入JAVA技術(shù)、Web技術(shù)等，能夠?yàn)椴僮魅藛T提供良好的人機(jī)界面，水電站中各辦公區(qū)域如總工辦公室或廠長辦公室可直接通過互聯(lián)網(wǎng)對系統(tǒng)界面進(jìn)行瀏覽。從水電站中自動化監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)用看，具體表現(xiàn)在：首先，監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。該系統(tǒng)在整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中極為重要，能夠?qū)⑤^多以往設(shè)備故障事件類型、故障檢修相關(guān)數(shù)據(jù)以及設(shè)備運(yùn)行的發(fā)展趨勢等存入其中，這樣當(dāng)水電站中有同樣故障問題發(fā)生后，工作人員可直接在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中查詢相關(guān)的信息?，F(xiàn)行監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在設(shè)計(jì)方面有較多的要求，包括人機(jī)界面良好、操作方式便捷等，避免數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)造成較大的負(fù)擔(dān)［3］。

其次，監(jiān)測電能量。水電站自動化建設(shè)中，多將電度量表設(shè)置于各主變壓器、線路或發(fā)電機(jī)中，能夠?qū)崟r(shí)獲取點(diǎn)讀量數(shù)據(jù)。需注意的是自動化建設(shè)下，需由智能電表取代傳統(tǒng)電度量表，一般傳統(tǒng)電度量表運(yùn)用中需進(jìn)行電度量脈沖的傳輸，在此基礎(chǔ)上由計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)完成電度量的采集，相比之下，智能電度表運(yùn)用中，不僅可直接對相關(guān)的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，也可在需要時(shí)從通信接口處進(jìn)行電度量數(shù)據(jù)的獲取。所以，僅需保證計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)具有相應(yīng)的通信接口，且可進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，便能有效監(jiān)測電能量。

再次，水輪機(jī)效率檢測系統(tǒng)?，F(xiàn)行水電站自動化建設(shè)中，對如何在線檢測水輪機(jī)效率給予極大的重視。需注意的是該系統(tǒng)在線檢測功能的實(shí)現(xiàn)需引入流量在線檢測技術(shù)等，并融入其他計(jì)算機(jī)技術(shù)包括信息處理技術(shù)、通信技術(shù)以及測控技術(shù)等，以此達(dá)到在線檢測水輪機(jī)效率的目標(biāo)。

最后，狀態(tài)檢修系統(tǒng)。水電站設(shè)備使用壽命的評估是保證整個(gè)電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵所在，而評估設(shè)備使用壽命很大程度需依托于檢修設(shè)備狀態(tài)而實(shí)現(xiàn)。目前，大多水電站中應(yīng)用的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，都融入較多監(jiān)測裝置，其對于設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況能夠準(zhǔn)確判斷，并提供相應(yīng)的預(yù)警功能。但需注意的是為使監(jiān)控系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)二者能夠?qū)崟r(shí)共享數(shù)據(jù)信息，應(yīng)在設(shè)計(jì)中注重二者的有機(jī)結(jié)合，這樣既可使監(jiān)控效率得以提升，也能減少重復(fù)部件的使用。除此之外，現(xiàn)行水電站中的自動化監(jiān)控系統(tǒng)也表現(xiàn)在水文測報(bào)、消防監(jiān)控等方面。如在水文測報(bào)方面，水電站中的水文情況都可在監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用下被有效獲取，這樣水電站調(diào)峰、防洪以及排沙都有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)作為參考。再如消防監(jiān)控方面，水電站中的機(jī)電設(shè)備、廠房以及主變區(qū)域都可在探測器運(yùn)用下被監(jiān)測，一旦有火災(zāi)情況出現(xiàn)后系統(tǒng)可迅速做出反應(yīng)［4］。

3　自動化監(jiān)控系統(tǒng)維護(hù)的相關(guān)建議

3.1電氣設(shè)備的維護(hù)建議

水電站中需維護(hù)的設(shè)備主要表現(xiàn)在發(fā)電機(jī)、變壓器等設(shè)備上。以發(fā)電機(jī)為例，在實(shí)際維護(hù)中要求對發(fā)電機(jī)內(nèi)雜物進(jìn)行定期處理，且判斷發(fā)電機(jī)滑環(huán)、電刷等是否保持可靠運(yùn)行，若機(jī)組運(yùn)行時(shí)滑環(huán)中電刷未保持在適當(dāng)位置，要求及時(shí)處理。而在變壓器方面，實(shí)際維護(hù)中涉及的內(nèi)容較多，如對繼電器連通管情況進(jìn)行判斷、對防雷保護(hù)設(shè)施性能分析、檢測變壓器負(fù)荷情況與裝置絕緣情況等，其中任一構(gòu)件存在性能較差或受損嚴(yán)重等問題，都會對變壓器的可靠運(yùn)行帶來不利影響，因此需結(jié)合受損情況采取針對性的解決策略，如設(shè)備更換或修補(bǔ)等。

3.2人員的管理措施

監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)關(guān)鍵在于水電站人員的綜合素質(zhì)，要求做好人員培訓(xùn)管理工作。實(shí)際進(jìn)行人員管理中，應(yīng)保證人員對水電配套設(shè)備相關(guān)技術(shù)進(jìn)行充分了解，并掌握相關(guān)的自動化監(jiān)控技術(shù)內(nèi)容，針對較為復(fù)雜、專業(yè)的檢修工作，要求在開展檢修前做好技術(shù)交底工作。另外，在培訓(xùn)管理中應(yīng)注重提升人員職業(yè)素質(zhì)，保證人員在設(shè)備檢修中具備較高的責(zé)任意識，這樣才可為設(shè)備的維護(hù)提供保障［5］。

3.3信息數(shù)據(jù)的有效管理

針對監(jiān)控系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)信息，要求相關(guān)技術(shù)人員做好數(shù)據(jù)記錄工作，并判斷所得到的數(shù)據(jù)與實(shí)際設(shè)備運(yùn)行參數(shù)是否相對應(yīng)，若發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)存在明顯的異常，便需向相關(guān)部門進(jìn)行匯報(bào)，分析數(shù)據(jù)中所表現(xiàn)的設(shè)備異常信息，在此基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的維修策略。同時(shí)，針對記錄的數(shù)據(jù)與檢修結(jié)果，可考慮適時(shí)存儲于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，這樣日后出現(xiàn)同類設(shè)備故障時(shí)，僅需從數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中查詢相關(guān)的處理方法即可。另外，為進(jìn)一步提升維護(hù)水平，水電站也應(yīng)構(gòu)建崗位責(zé)任制，確保所有相關(guān)人員能夠到位履職，且對于收集到的監(jiān)測數(shù)據(jù)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理與存儲，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)遺漏或丟失情況［6］。

4　結(jié)束語

自動化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用是當(dāng)前水電站自動化建設(shè)的必然要求。實(shí)際應(yīng)用自動化監(jiān)控系統(tǒng)中，應(yīng)正確認(rèn)識水電站自動化的基本內(nèi)涵與自動化監(jiān)控系統(tǒng)的整體架構(gòu)，確保相關(guān)的狀態(tài)檢修系統(tǒng)、電度量監(jiān)測系統(tǒng)、水輪機(jī)效率檢測系統(tǒng)等可在水電站發(fā)揮其應(yīng)有的功能。同時(shí)，在自動化監(jiān)控維護(hù)方面還需注意做好相關(guān)電氣設(shè)備的維護(hù)，提高人員綜合素質(zhì)并有效管理信息數(shù)據(jù)，以此使監(jiān)控系統(tǒng)的功能得到充分發(fā)揮，推進(jìn)水電站自動化建設(shè)。

［1］王明亮.關(guān)于對水電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行及維護(hù)研究［J］.電子技術(shù)與軟件工程，2015（23）：159.

［2］張珊珊.農(nóng)村小型水電站監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及關(guān)鍵控制技術(shù)的研究［D］.哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.

［3］徐凱.中小型水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］.成都：電子科技大學(xué)，2013.

［4］何正韡.基于Modicon M340 PLC的水電站監(jiān)控仿真系統(tǒng)研究［D］.杭州：浙江工業(yè)大學(xué)，2014.

［5］吳小平.基于PLC的中小型水電站閘門監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究［D］.楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2011.

［6］張燕霞.龍羊峽水電站大壩安全自動化監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)行與維護(hù)［J］.大壩與安全，2011，01：35-37，47.

（2016-03-01）