研究水電站電氣二次監(jiān)控及保護(hù)配置問(wèn)題

李琪

【摘要】我國(guó)居民對(duì)電力的需求量隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展而日漸提高，電力行業(yè)建設(shè)了各種發(fā)電站，水電站因我國(guó)水資源豐富成了最具代表性的發(fā)電站之一。能將水能轉(zhuǎn)化為電能的綜合工程就叫做水電站，為了確保水電站各設(shè)備能獲得可靠數(shù)據(jù)以及維持設(shè)備正常運(yùn)行，水電站對(duì)電氣進(jìn)行二次監(jiān)控就顯得尤為重要。本文目的在于研究水電站電氣二次監(jiān)控及保護(hù)配置。

【關(guān)鍵詞】水電站電氣；二次監(jiān)控；保護(hù)配置

引言：

水電站是遵循利用可再生資源的原則而建立，在我國(guó)電力事業(yè)中占有重要位置。水力發(fā)電具有無(wú)燃料消耗、成本低、取之不盡、能源結(jié)晶等優(yōu)點(diǎn)，存在受然環(huán)境影響移民較多導(dǎo)致投資較高，若是發(fā)生事故會(huì)造成嚴(yán)重后果，同時(shí)大型工程還會(huì)影響生態(tài)環(huán)境等缺點(diǎn)。但水力發(fā)電站能為我國(guó)提供大量電能，利大于弊。水電站要想維持設(shè)備正常運(yùn)行就需要在水電站設(shè)備運(yùn)行的時(shí)候保護(hù)配置和對(duì)電氣實(shí)施二次監(jiān)控。要根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和發(fā)電類型方面考慮才能對(duì)電氣進(jìn)行有效二次監(jiān)控。

一、二次監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

我國(guó)目前大多數(shù)水電站采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)電氣進(jìn)行監(jiān)控，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)具有于精度高、可采取無(wú)人值班等優(yōu)點(diǎn)，而監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則一般包含以下幾個(gè)方面。

（1）監(jiān)控系統(tǒng)盡量使用最新型的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)，要具備頂尖的監(jiān)控配置和系統(tǒng)設(shè)置從而有效對(duì)電氣進(jìn)行全方面監(jiān)控。利用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以減少重要部分值班人員甚至可實(shí)行無(wú)人值班模式，降低水電站人工成本，同時(shí)可以避免值班人員在值班過(guò)程中因疏忽或是操作失誤而影響監(jiān)控。

（2）涉及到影響水電站運(yùn)行正常的系統(tǒng)以及電氣設(shè)備必須采用冗余技術(shù)和雙重化設(shè)置，同時(shí)要求各項(xiàng)技術(shù)達(dá)到國(guó)家所規(guī)定的性能標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于像MTBF這種要求較高的指標(biāo)需要保證部件、單機(jī)、整體系統(tǒng)等方面的有效程度，通過(guò)以上方法確保系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

（3）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展速度較快，水電站在選擇設(shè)備和配置時(shí)要符合這一特點(diǎn)，采用模塊式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可避免水電站設(shè)備和配置因計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展過(guò)快而無(wú)法達(dá)到先進(jìn)水平的問(wèn)題。結(jié)合最新計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)擴(kuò)充系統(tǒng)硬件設(shè)備或是擴(kuò)大系統(tǒng)規(guī)?？梢源_保電氣監(jiān)控系統(tǒng)保持領(lǐng)先水平。

（4）提高整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力可以確保監(jiān)控系統(tǒng)在水電站水力發(fā)電過(guò)程中正常運(yùn)行，滿足水電站對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的使用需求，是監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要原則之一。

（5）整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)需具備控制簡(jiǎn)單、操作方便等特點(diǎn)，保證計(jì)算機(jī)接口具有極強(qiáng)功能性從而確保工作人員有效完成與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

（6）使用PLC遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)可以對(duì)水電站各個(gè)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。在設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)必須考慮到PLC遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)需和輔助裝置、設(shè)備保護(hù)裝置、調(diào)速器通信的問(wèn)題，主動(dòng)與之配合。

（7）在電子式電表和監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通信時(shí)，水電站要使用統(tǒng)一的IEC-60875-104標(biāo)準(zhǔn)從而實(shí)現(xiàn)水電站對(duì)電能表采集進(jìn)行管理，保障水電站自身經(jīng)濟(jì)利益。

二、監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求

水電站應(yīng)該使用全分布開放式控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的全模塊化的軟件體系結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與設(shè)備之間進(jìn)行信息分析和傳輸，確保電氣監(jiān)控的全面性和水電站設(shè)備運(yùn)行正常，可以使功能相似但型號(hào)不同的設(shè)備相互替換，整個(gè)系統(tǒng)功能模塊化而不是完全封閉，具有增刪功能可以隨意刪除或增加功能模塊，從而實(shí)現(xiàn)同步信息。全分布開放式系統(tǒng)大致分為現(xiàn)地控制單元層和站級(jí)控制層，兩個(gè)控制層之間通過(guò)連接網(wǎng)絡(luò)建立一個(gè)可靠的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，系統(tǒng)之間采用通信性能較高的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接可以提高信息傳送速度，保證監(jiān)控系統(tǒng)及時(shí)接收信息。此外，交換機(jī)與LCU間用光纖作為網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)，光纖的抗電磁干擾能力良好，可以使監(jiān)控系統(tǒng)在各種環(huán)境下對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

三、設(shè)備配置要求

水電站配置應(yīng)該分成操作員工作站和系統(tǒng)主機(jī)兩個(gè)部分，以系統(tǒng)主機(jī)為主操作員工作站為輔，兩套操作系統(tǒng)可以對(duì)水電站進(jìn)行全方面管理。管理主要內(nèi)容包含AVC的處理和計(jì)算、數(shù)據(jù)管理以及數(shù)據(jù)計(jì)算，保證控制所有運(yùn)行設(shè)備以加強(qiáng)對(duì)電氣設(shè)備的監(jiān)控。監(jiān)控時(shí)要根據(jù)具體情況發(fā)布相應(yīng)的操作命令，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行分析處理，生成曲線圖表方便工作人員管理設(shè)備。同時(shí)為每一套網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)配備相關(guān)的10/100M RJ45以太網(wǎng)借口24，通過(guò)雙絞線來(lái)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)系統(tǒng)、設(shè)備與交換機(jī)的通信，而交換機(jī)與LCU之間則使用光纖作為通信介質(zhì)。LCU又被稱為現(xiàn)地控制單元是現(xiàn)地層主要設(shè)備配置，其作用主要是采集、計(jì)算以及分析監(jiān)控對(duì)象的數(shù)據(jù)并傳到網(wǎng)絡(luò)上，自動(dòng)服從上位機(jī)的操作命令和管理。LCU還具監(jiān)視和控制功能，主要控制發(fā)電廠開關(guān)站、閘門、公共輔助設(shè)備、發(fā)電設(shè)備等對(duì)象，一般配置在生產(chǎn)設(shè)備周圍進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和監(jiān)控，屬于發(fā)電站計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中比較底層的控制系統(tǒng)。

四、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的功能

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要包括采集運(yùn)行過(guò)程中的設(shè)備信息數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析和處理、監(jiān)控經(jīng)系統(tǒng)自主診斷和傳輸數(shù)據(jù)、安全運(yùn)行監(jiān)控、實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)和控制水電站電氣設(shè)備等功能，這些功能是電氣設(shè)備正常運(yùn)行的保障。工作人員可以根據(jù)水電站運(yùn)行方式設(shè)置相關(guān)軟件，關(guān)閉不能控制的電氣設(shè)備，工作人員自主選擇不同控制層的控制權(quán)。精確、有效和及時(shí)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)才能有效控制電氣設(shè)備，使水電站正常運(yùn)行。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能對(duì)電站各種設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)進(jìn)行安全監(jiān)視，其主要監(jiān)視內(nèi)容包括運(yùn)行狀態(tài)變化、運(yùn)行過(guò)程、系統(tǒng)異常、越限檢查以及趨勢(shì)分析，出現(xiàn)異常運(yùn)行狀態(tài)或是超出設(shè)定值時(shí)會(huì)及時(shí)進(jìn)行報(bào)警，值班人員能及時(shí)處理，對(duì)發(fā)電站保護(hù)電氣設(shè)備和配置有著重要作用。

五、結(jié)束語(yǔ)

二次監(jiān)控和保護(hù)配置是保證水電站正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)收集、計(jì)算、分析處理每臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)從而控制和管理電氣設(shè)備，同時(shí)實(shí)現(xiàn)二次監(jiān)控和陪著保護(hù)。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的及時(shí)性和精準(zhǔn)性等優(yōu)點(diǎn)讓水電站能正常運(yùn)行，減少值班人員降低人工成本，工作效率也隨之增長(zhǎng)。本文通過(guò)對(duì)水電站電氣二次監(jiān)控及保護(hù)配置問(wèn)題進(jìn)行研究為水電站不斷完善以及改良二次監(jiān)控系統(tǒng)指出明確方向，讓水電站二次監(jiān)控更加成熟從而推動(dòng)我國(guó)水力發(fā)電事業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙德權(quán)， 冉哲. 水電站電氣二次監(jiān)控及保護(hù)配置問(wèn)題研究[J]. 企業(yè)技術(shù)開發(fā)旬刊， 2016， 35（7）：113-114.

[2]楊杰， 宋德強(qiáng)， 連春星，等. 尼泊爾上馬相迪A水電站電氣二次設(shè)計(jì)[J]. 東北水利水電， 2017， 35（7）：9-10.