基于力控的水電站監(jiān)控系統(tǒng)研究

李文進(jìn)

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、光電技術(shù)、智能手機(jī)技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)一、二次設(shè)備技術(shù)的融合，以及運(yùn)行方式的變革，電力系統(tǒng)逐步的在向信息化、智能化轉(zhuǎn)變，國(guó)內(nèi)外電站和小型水電站無(wú)人值守或少人值守得到了大規(guī)模推廣-取得了豐碩的成果，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。本人承擔(dān)的一項(xiàng)課題嘗試研究利用智能手機(jī)終端和4G、5G、WIFI等通信技術(shù)來(lái)對(duì)無(wú)人值守或少人值守小型水電站進(jìn)行遠(yuǎn)程移動(dòng)監(jiān)視，以減輕巡視強(qiáng)度，提高運(yùn)行水平，降低運(yùn)行成本。在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)一款通用組態(tài)軟件，即力控組態(tài)軟件，具有非常強(qiáng)大的功能，并且可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視?，F(xiàn)筆者結(jié)合所在學(xué)院的模擬電站實(shí)例研究，進(jìn)行總結(jié)如下。

1.某水電站基本情況概況

該水電站為筆者所在學(xué)院的模擬電站，電站有三臺(tái)8MW機(jī)組，總裝機(jī)容量為24MW;有兩臺(tái)主變，1#主變?yōu)槿@組變壓器、2#主變?yōu)殡p繞組變壓器;有三個(gè)電壓等級(jí)，發(fā)電機(jī)側(cè)電壓等級(jí)為lOkV.中壓側(cè)為35kV，高壓側(cè)為llOkV。發(fā)電機(jī)側(cè)有兩種主接線形式， 1#發(fā)電機(jī)和2#發(fā)電機(jī)采用單母線接線，3#發(fā)電機(jī)和2#主變采用發(fā)電機(jī)變壓器組單元接線;高壓側(cè)由llOkV線路和1#變壓器構(gòu)成變壓器線路單元接線，llOkV線路47公里外的變電站相連;中壓側(cè)采用單母分段接線，1#母線電源來(lái)自1#變壓器中壓側(cè)，帶兩回出線給近區(qū)負(fù)荷送電，2#母線電源來(lái)自2#變壓器高壓側(cè)，帶兩回出線，一回出線給近區(qū)負(fù)荷送電，另外一回出線跟農(nóng)網(wǎng)相連。

2.力控組態(tài)軟件介紹

力控組態(tài)軟件是面向工業(yè)監(jiān)控領(lǐng)域的通用型組態(tài)軟件，該組態(tài)軟件在組件交互、圖形處理、通信等方面優(yōu)勢(shì)明顯，主要有以下特點(diǎn)：支持各種主流操作系統(tǒng)如windows操作系統(tǒng)擁有豐富的圖形處理方法，能按照設(shè)計(jì)思路進(jìn)行繪制，能生成智能元件，能生成常用元件圖庫(kù);具備良好的人機(jī)交互，有數(shù)據(jù)輸入輸出，有各種交互式動(dòng)畫等等;支持各種通信協(xié)議、通信機(jī)制，有專門的電力行業(yè)通信驅(qū)動(dòng)，如103協(xié)議、104協(xié)議等;具有面向“服務(wù)模式”的可視化系統(tǒng)，可以完成與視頻監(jiān)控系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)等的交互，構(gòu)成一個(gè)綜合的監(jiān)控系。

3.圖形組態(tài)設(shè)計(jì)

主圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、主接線圖、1至3#機(jī)組監(jiān)控、單元設(shè)備，圖紙大小采用1280*1024;子圖采用兩種規(guī)格1024*768和800*600。單元設(shè)備子圖都可以通過(guò)但愿設(shè)備主圖相應(yīng)導(dǎo)航連接過(guò)去，子圖用來(lái)詳細(xì)描述一個(gè)間隔的所有信息，如遙測(cè)、遙信、遙調(diào)、遙控等等。子圖上不做所有裝置的自檢信號(hào)，但是顯示所有的軟硬壓板、通訊狀態(tài)、網(wǎng)關(guān)地址等。主要的子圖有35kVWLI線路、35kVWL2線路、35kVWL3線路、35kV聯(lián)絡(luò)間隔、35kVWL4線路、llOkV線路、主變保護(hù)、共用PLC、1#機(jī)組PLC、2#機(jī)組PLC、3#機(jī)組PLC、1#機(jī)組保護(hù)、2#機(jī)組保護(hù)、3#機(jī)組保護(hù)、直流系統(tǒng)、廠用電遙測(cè)、廠用電保護(hù)等。除了以上組態(tài)界面外面，還包括了報(bào)表系統(tǒng)、曲線系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)等。以上界面的設(shè)計(jì)，遵循限制主界面數(shù)量，清爽，同時(shí)通過(guò)各種子界面展示詳細(xì)信息。

4.以35kV線路為例進(jìn)行說(shuō)明

4.1進(jìn)行I/O設(shè)備組態(tài)

筆者所在學(xué)院的模擬電站保護(hù)測(cè)控一體化裝置采用的是許繼產(chǎn)品，其中35kVWLI線路采用的是WXH822A，其通信協(xié)議為許繼103協(xié)議。故在力控中進(jìn)行設(shè)備組態(tài)操作如下：從工程窗口的10設(shè)備組態(tài)進(jìn)入IoM anager界面，選擇電力設(shè)備下的許繼103主站，將設(shè)備名稱命名為35kVWL1.設(shè)備描述為WL1間隔測(cè)控一體化裝置，設(shè)備地址為83（實(shí)際裝置地址已經(jīng)設(shè)置為了83），通信方式為TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備IP地址為192.168.43.183，端口號(hào)為4661，以上參數(shù)設(shè)置都是由于網(wǎng)關(guān)是如此設(shè)置，當(dāng)然，也可以利用WF_Config軟件修改網(wǎng)關(guān)地址。

4.2數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)

通過(guò)工程窗口的數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)進(jìn)入DbManager界面，在數(shù)據(jù)庫(kù)里講區(qū)域1重命名為線路間隔35kVWLl（重命名不能以數(shù)字和字母開頭）以間隔或裝置作為一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)域，便于相同間隔或裝置數(shù)據(jù)庫(kù)的復(fù)制，減少工作量。在該間隔下面按數(shù)據(jù)功能設(shè)置如下單元：遙測(cè)、遙信、遙脈、遙控、保護(hù)。通過(guò)查閱WXH820A技術(shù)及使用說(shuō)明書的“8通信說(shuō)明”可以找到各種數(shù)據(jù)的功能類型即FUN、信息序號(hào)即INFo如遙信的數(shù)據(jù)如下圖1所示。

4.3圖形設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)鏈接

通過(guò)工程窗口新建WLI窗口，設(shè)置該窗口為彈出式窗口，尺寸為800*600，按照如圖2所示制作圖形，制作圖形需要用到工具箱，圖庫(kù)等功能，也可以一些常用的元件如斷路器、隔離開關(guān)、連接片、光子牌等，制作成智能圖庫(kù)元件。做好圖形后進(jìn)行動(dòng)畫鏈接，讓圖形動(dòng)畫與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行鏈接。

5.視頻控件的使用

對(duì)于水電站來(lái)說(shuō)，有些關(guān)鍵地方需要具有遙視功能，要求能夠通過(guò)視頻進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視。力控組態(tài)軟件的視頻控件可實(shí)現(xiàn)與各類視頻設(shè)備的連接通訊，可以由設(shè)計(jì)這開發(fā)出的通用視頻組件。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)能夠與一個(gè)或多個(gè)視頻設(shè)備的連接，各路視頻圖像可以實(shí)現(xiàn)切換和顯示，能夠?qū)D像抓圖，錄像回放等。

通過(guò)工程窗口的復(fù)合組件進(jìn)行多媒體，選擇視頻控件，可以看到力控組態(tài)自帶的視頻組件有?？?、大華、英飛拓等品牌。雙擊視頻控件，可以進(jìn)行相關(guān)的配置玻Ⅱ添加設(shè)備項(xiàng)目里有設(shè)備IP地址端口號(hào)用戶名、密碼等，視頻配置里有界面配置、配置，錄像/回放設(shè)置里有開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、添加、刪除、自動(dòng)錄像設(shè)置、循環(huán)錄像設(shè)置、錄像存放路徑等。運(yùn)行環(huán)境界面有播放、錄像、回放/預(yù)覽、云臺(tái)控制、設(shè)備列表等。為了靈活的使用視頻控件，還有很多控件方法，如AddDevice、AdjustPreset、ExportFile、ImportFile、LoglnOut、LogInOutEx等函數(shù)。

6.WEB發(fā)布功能可以實(shí)現(xiàn)管理人員對(duì)電站監(jiān)控的需求

無(wú)人值守或少人值守電站技術(shù)雖然比較成熟，雖然有些能夠以手機(jī)短信的形式通知移動(dòng)管理人員或技術(shù)人員，但短信信息量過(guò)少，不直觀，無(wú)視頻。而現(xiàn)在WIFI，4G技術(shù)，SG技術(shù)蓬勃發(fā)展，使用智能手機(jī)終端通過(guò)動(dòng)態(tài)的圖形和視頻來(lái)獲得設(shè)備運(yùn)行參數(shù)及影像彌補(bǔ)了短信通知的不足。這個(gè)需求通過(guò)力控組態(tài)軟件的WEB發(fā)布功能就能夠?qū)崿F(xiàn)，不過(guò)需要進(jìn)行一些小小的處理，就目前而言，利用WIFI、4G、SG等技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行電站控制調(diào)節(jié)，無(wú)法保證電站的安全，但對(duì)于電站管理人員來(lái)說(shuō)，不需要對(duì)電站設(shè)備進(jìn)行具體的調(diào)節(jié)和控制，只需要對(duì)電站進(jìn)行監(jiān)視就可以，所以將相應(yīng)的控制調(diào)節(jié)功能屏蔽或者不設(shè)置控制調(diào)節(jié)功能，專門制作一個(gè)監(jiān)視系統(tǒng)供管理人員使用即可，投入不會(huì)太高，尚可接收。但極大的方便了管理人員和投資人及時(shí)了解電站的情況。同時(shí)對(duì)于無(wú)人值守或少人值守水電站來(lái)說(shuō)可以減輕巡視強(qiáng)度，提高運(yùn)行水平，降低運(yùn)行成本。

力控組態(tài)軟件有兩種發(fā)布方式，一種是WEB發(fā)布，也是最簡(jiǎn)單的發(fā)布方式，還有一種是IIS發(fā)布。一般使用WEB發(fā)布就可以了'通過(guò)配置窗口的WEB服務(wù)可以進(jìn)行WEB配置，如WEB根目錄、初始畫面、界面寬度、是否全屏顯示、服務(wù)器IP、端口號(hào)、安全級(jí)別、數(shù)據(jù)服務(wù)器IP、端口號(hào)等等。

7.小結(jié)

我國(guó)小型水電站數(shù)量巨大，但由于小水電資源一般都在比較偏遠(yuǎn)的地區(qū)，如此多的處在偏遠(yuǎn)地區(qū)的小型水電站再加上老舊的管理模式，使得運(yùn)行管理費(fèi)用非常高，隨著電力市場(chǎng)的發(fā)展，環(huán)境保護(hù)力度的加大，小型水電站為了提升競(jìng)價(jià)能力，除了提高供電質(zhì)量外，還要降低發(fā)電成本，其根本的出路就在于減員增效，而減員增效的關(guān)鍵是使用先進(jìn)自動(dòng)化設(shè)備。選擇適用小型水電站的自動(dòng)監(jiān)測(cè)、控制和保護(hù)設(shè)備，對(duì)其實(shí)行遙測(cè)、遙信、遙調(diào)、遙控和遙視，使電站運(yùn)行實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，做到少人值班或無(wú)人值班，或進(jìn)行集控運(yùn)行，提高電站運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、可靠性和安全性。而在此基礎(chǔ)上進(jìn)行移動(dòng)監(jiān)視無(wú)疑更加方便了電站的監(jiān)視管理，而利用力控組態(tài)軟件能夠比較好的實(shí)現(xiàn)這一功能。

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