水電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的運行及維護研究

豆文娟

甘肅電投炳靈水電開發(fā)有限責任公司

水電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的運行及維護研究

豆文娟

甘肅電投炳靈水電開發(fā)有限責任公司

近年來，水力發(fā)電作為一種清潔環(huán)保的電能生產(chǎn)方式日益受到重視，這就對水電站的運行提出了更高的要求。但當前我國部分水電站存在運行效率低、運行不穩(wěn)定等問題。而加強水電站自動化技術的應用，可有效解決這些問題，提高水電站的自動化生產(chǎn)和管理水平，提高水電站電能的生產(chǎn)效率，從而為我國的現(xiàn)代化建設和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略實施提供基礎，基于此，本文將著重分析探討水電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的運行及維護，以期能為以后的實際工作起到一定的借鑒作用。

水電站；自動化監(jiān)控；運行；維護

1、水利發(fā)電技術的基本含義

水利發(fā)電是研究如何將水資源能量轉換為人們所需要的電能，是利用水往低處流的特質，通過水源高低落差所產(chǎn)生的能量來進行發(fā)電。水力發(fā)電所需要的是隱藏于水體中的位能，因而，為獲取水能來發(fā)電，就必須建立各種類型的發(fā)電站。水利發(fā)電站是將水能轉換為電能的工程設施，其是由一系列的建筑物和發(fā)電設備組成的。其中，建筑物的作用是將天然水源所產(chǎn)生的落差集中起來，通過水庫來匯聚和調節(jié)自然界中水流的流量，而基本設備則是指一系列的水輪發(fā)電機組。利用流經(jīng)水輪發(fā)電機組的水流推動其轉動，實現(xiàn)水能到機械能的轉換，最終由機械能轉換為電能。

水利發(fā)電技術是一種利用水資源而進行發(fā)電的技術，對環(huán)境不會造成破壞或影響，能節(jié)約我國的煤炭資源，有利于促進我國節(jié)約型社會和循環(huán)經(jīng)濟的形成，能為改善環(huán)境起到非常重要的作用。除此之外，水利發(fā)電技術不需要龐大的資金投入，節(jié)約成本，而且其符合節(jié)能減排的要求，能促進我國社會主義經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。通常水力發(fā)電技術一般應用于抽水蓄能電站、引水式水電站、壩式水電站和混合式水電站中。

2、水電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)設計運行

水電站大壩實時監(jiān)測系統(tǒng)一般可分為兩部分硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)是由其傳感器即采集儀器和數(shù)據(jù)采集裝置如或組成，傳感器將物理量轉化為電量，數(shù)據(jù)采集裝置則是對傳感器的輸出信號進行正確采集，并轉換為數(shù)字量進行存儲和傳輸，是整個系統(tǒng)的基礎和核心部分軟件系統(tǒng)則是對監(jiān)測網(wǎng)絡系統(tǒng)進行管理和對采集來的數(shù)據(jù)進行分析處理的管理系統(tǒng)。

2.1 水電站水電站大壩監(jiān)控硬件設計

(1)按工程或試驗研究需要、地質條件、結構特點和觀測項目，選擇有代表性的部位布置儀器。(2)為了校核設計計算方法，在典型區(qū)段選擇巖體或結構性態(tài)變化最大的部位布置觀測斷面；施工和運行期的觀測，應選擇條件最不利的部位，斷面數(shù)量和儀器數(shù)量取決于被測工程的特性，并與控制的目的相吻合。(3)在觀測斷面上，應該考慮巖體和結構的性態(tài)變化規(guī)律、結構物的尺寸與形狀預計的變形、應力及其他參量的分布特征布置測點。測點的數(shù)量，在考慮結構特征和地址代表性之后，依據(jù)上述變化情況和預計參量變化梯度來確定。梯度大的部位測點間距??；梯度小的部位，測點間距大。(4)觀測布置要考慮便于計算和參照模型比較和驗證。(5)儀器布置力求以“合理的最少量”即能達到所要觀測的目的。在滿足精度要求的前提下，觀測方便，側值能互相對比校核，同時盡量排除影響精度的因素(如溫度影響等)。(6)儀器設備要耐久、可靠、實用、有效。(7)儀器監(jiān)測應與巡視檢查相結合。

2.2 水電站水電站大壩監(jiān)控軟件設計

為達到大壩實時監(jiān)測系統(tǒng)的目標，該系統(tǒng)軟件應包括以下幾個基本功能：(1)數(shù)據(jù)采集控制功能作為自動化監(jiān)測系統(tǒng)，必須具有能夠接收和控制智能測控單元(MCU)的功能。此功能應對MCU進行狀態(tài)查詢，對測量起始時間、測量周期，采集方式進行設置，為用戶提供一個與前端監(jiān)測儀器進行對話的界面環(huán)境。(2)測值換算功能如前所述，水庫大壩監(jiān)測項目有多種，安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)接入的儀器有振弦式儀器、水位傳感器和差動電阻式應力應變儀。水位傳感器傳遞的是數(shù)字信號，在傳回上位機后不需要進行測值換算。而振弦式和差動電阻式儀器則不同，前者傳回的是頻率和溫度信號，后者傳回的是電阻和溫度信號，尚需進行測值換算，以期獲得反映水工結構性態(tài)的直觀測值。(3)在線異常值診斷處理功能 在線實時提示預警是大壩安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)一個很重要的功能。根據(jù)監(jiān)控模型提供的監(jiān)控信息，對一些變化異常的數(shù)值做出判別，是外界干擾引起的，還是大壩安全出現(xiàn)了異常?進行相應的處理后。(4)數(shù)據(jù)預處理經(jīng)過在線異常值的診斷處理入庫后的監(jiān)測數(shù)據(jù)，仍有可能含有粗差，必須經(jīng)過可靠性檢驗和統(tǒng)計學處理，使其成為反映水工結構性狀的可靠信息。只有根據(jù)可靠的觀測數(shù)據(jù)和資料，才能正確地對大壩性狀做出解釋和進行安全評價。也可能出現(xiàn)缺值或為了數(shù)據(jù)分析需要進行修勻處理操作。這些數(shù)據(jù)處理工作統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)預處理。(5)圖形生成本系統(tǒng)軟件應提供繪圖分析和制表功能，以輔助水庫管理人員進行監(jiān)測數(shù)據(jù)的直觀分析。(6)數(shù)據(jù)錄入和管理功能除了能進行自動化采集入庫的觀測量，還有人工觀測量，為實現(xiàn)對所有觀測項目進行統(tǒng)一的資料管理，系統(tǒng)軟件應具有人工錄入的接口，即數(shù)據(jù)輸入功能。數(shù)據(jù)管理還包括數(shù)據(jù)瀏覽，數(shù)據(jù)查詢等。(7)數(shù)據(jù)導出功能大壩安全監(jiān)測信息，不論是原始資料還是計算分析成果，均可按規(guī)范格式輸出到不同的外部設備上，即圖形和表格信息既可輸出到屏幕，也可由打印獲得，以滿足資料整編以及上級主管部門的各種要求。

總而言之，水力發(fā)電作為一種低能耗的發(fā)電方式較之火力發(fā)電更受人們的歡迎。水力發(fā)電也成為了我國電力發(fā)展的核心。但還是有一些不足，因此為了提高水電站的工作效率我們必須對水電站的發(fā)展做出一系列研究，通過自動化技術的應用來滿足日漸上漲的電力需求，提高工作效率。

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

[3]張珊珊.農(nóng)村小型水電站監(jiān)控系統(tǒng)總體設計及關鍵控制技術的研究[D].東北農(nóng)業(yè)大學，2013.

[4]徐凱.中小型水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)軟件的設計與實現(xiàn)[D].電子科技大學，2013.