淺析水電廠自動化監(jiān)控系統(tǒng)功能

王江 蔣東山

【摘 要】水電廠是我國電力供應的重要組成部分，近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，對于電能的需求越來越大，水電廠發(fā)電逐漸引起了人們的重視和關(guān)注。在信息技術(shù)、控制技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，水電廠逐漸呈現(xiàn)出自動化和智能化的發(fā)展趨勢，水電廠自動化監(jiān)控系統(tǒng)，不僅起到監(jiān)控的作用，還會參與到通信過程中，體現(xiàn)可靠性的特征。自動化監(jiān)控系統(tǒng)具有智能化、人性化、可選擇化、精確度和工作協(xié)調(diào)性等特點，本文主要淺析了水電廠監(jiān)控自動化系統(tǒng)的功能。

【關(guān)鍵詞】水電廠；自動化；監(jiān)控系統(tǒng)；功能

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，科學技術(shù)的進步，電氣自動化和智能化是水電廠電氣發(fā)展的重要目標。自動化監(jiān)控系統(tǒng)是水電廠發(fā)展的必然趨勢，在水電廠中應用自動化監(jiān)控系統(tǒng)，不僅能夠時刻監(jiān)控水電廠的運行，還能幫助水電廠及時地排除故障，保證水電廠整個系統(tǒng)的正常運行，同時在不斷發(fā)展的過程中，自動化監(jiān)控系統(tǒng)會朝著智能化的發(fā)展方向前進，這樣在保證系統(tǒng)正常運行的同時還能夠為企業(yè)降本增效做出貢獻。而在水電廠監(jiān)控自動化系統(tǒng)上有著很多的功能，這些都是推廣水電廠電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)的必要理由。筆者就幾個方面分析水電廠電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)的功能。

1水電廠監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)模式及構(gòu)建

1.1監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)模式

由于現(xiàn)階段以太網(wǎng)以及現(xiàn)場總線等網(wǎng)絡技術(shù)在變電站綜合自動系統(tǒng)中得到廣泛的應用，運行經(jīng)驗非常豐富，再加之智能電氣設(shè)備的快速發(fā)展等，均為水電廠電氣系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。基于現(xiàn)場總線的監(jiān)控模式提高了系統(tǒng)設(shè)計的針對性，設(shè)計過程中可以按照間隔情況來進行，間隔不同，其所對應的功能也不同?；诂F(xiàn)場總線的監(jiān)控模式與遠程監(jiān)控相比，不僅包括其全部的優(yōu)點，而且遠程監(jiān)控模式中所用到的隔離器件、端子柜以及模擬量卡件等設(shè)備均大幅度減少，此外，智能電氣設(shè)備還可以實現(xiàn)就地安裝，通過通信線連接監(jiān)控系統(tǒng)，從而大大節(jié)約了控制線纜及相應的安裝維護成本，使得系統(tǒng)組建的綜合成本得以大幅降低。

1.2監(jiān)控系統(tǒng)的基本構(gòu)建

水電廠的電氣綜合自動化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)按照分層分布式多cpu體系進行設(shè)計，不同的設(shè)備及子系統(tǒng)組成不同的結(jié)構(gòu)層，實現(xiàn)其所對應的功能。就整個系統(tǒng)而言，其二次設(shè)備可以分為站控層以及單元層兩層，其中站控層設(shè)置以太網(wǎng)，其主要作用是實現(xiàn)主機之間以及監(jiān)控機和各單元層間的信息交換，具體的工作站包括主工作站、遠動通信站、操作員站、工程師站、歷史數(shù)據(jù)存儲站等。其中主工作站的主要作用是對監(jiān)控系統(tǒng)所有采集的數(shù)據(jù)進行處理后發(fā)送給其他站點；操作員站主要是給運行人員提供監(jiān)視、查詢、操作等功能的服務器；遠動通信站的主要作用則是實現(xiàn)自動控制系統(tǒng)和水電廠其它系統(tǒng)的連接及信息共享；工程師站的主要作用則是供系統(tǒng)工程師針對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫、操作界面以及報表功能等進行修改與維護，并對網(wǎng)絡監(jiān)視設(shè)備進行維護。此外，維護工作站還可以兼作技術(shù)人員培訓工作站，在該模塊進行操作流程的預演，并對運行工作人員進行培訓和仿真操作等；歷史數(shù)據(jù)存儲站的主要作用是存儲監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生的且必要的歷史數(shù)據(jù)，以便電廠設(shè)備事件的分析。

2水電廠監(jiān)控系統(tǒng)的具體功能

2.1數(shù)據(jù)的采集及處理 系統(tǒng)的現(xiàn)場測控單元的主要作用就是采集相關(guān)信息，對事件、系統(tǒng)運行狀態(tài)或者變位信號、模擬量以及故障情況、越限信息等進行檢測，校驗數(shù)據(jù)的合理性以及其它的預處理，并將數(shù)據(jù)庫實時更新。數(shù)據(jù)采集信號類型包括模擬量、狀態(tài)量以及脈沖量，其中模擬量的主要內(nèi)容包括電流電壓、有功及無功功率和頻率、溫度以及功率因數(shù)等；狀態(tài)量的主要內(nèi)容則包括斷路器及隔離開關(guān)、接地開關(guān)的位置信號、繼電保護裝置與安全自動裝置的動作及報警，還有相關(guān)的運行監(jiān)測信號等；而脈沖量主要為有功及無功電能。

2.2信息顯示、監(jiān)視、記錄及報警功能

監(jiān)控系統(tǒng)主控層通過相關(guān)設(shè)備對現(xiàn)場控制單元級自動周期性采集獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，在存入數(shù)據(jù)庫的同時，對相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析和處理，通過將整個系統(tǒng)的實際電壓電流等模擬量、計算量以及隔離開關(guān)和斷路器等的具體掛牌檢修狀態(tài)、開關(guān)狀態(tài)等等實時數(shù)據(jù)整合生成以圖形、表格方式給工作人員。

通過實時數(shù)據(jù)庫的更新，顯示電氣接線圖、運行監(jiān)視圖等各種畫面在上位機，生成報警一覽表和模擬量等的趨勢曲線，對設(shè)備的運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)進行實時監(jiān)控并顯示，相關(guān)工作人員可以通過監(jiān)視器時刻清晰的監(jiān)視全站的實際操作過程和運行狀態(tài)。在設(shè)備發(fā)生事故時，監(jiān)控系統(tǒng)會自動將動作的自動安全裝置、斷路器信息和繼電保護，包括動作性質(zhì)、信號名稱、編號、動作時間以及信號狀態(tài)等通過時間順序一一記載，同級事件發(fā)生的順序記錄表格，還可以通過CRT顯示以及打印機打印輸出，也可以存入存儲裝置中保存，為判斷人員過失，分析事故原因，斷路器跳閘順序及分辨保護動作等提供直接依據(jù)。在對實際數(shù)據(jù)的實時分析中，當模擬量達到上限時，提示并打印報警信息，對越限對象的編號、名稱、越限的參數(shù)值及越限時間不斷的報告，并累計越限次數(shù)。報警信息可以分辨出故障報警和事故報警，而且不同程度的報警會表現(xiàn)出不同的顏色和音響。

2.3操作控制

操作控制的模式分為就地控制及下位機或者上位機系統(tǒng)。操作命令的優(yōu)先級設(shè)置按照先就地控制再進行上位機控制的順序?qū)崿F(xiàn)。保證設(shè)備現(xiàn)場與遠程監(jiān)控互相結(jié)合并互相協(xié)調(diào)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控與現(xiàn)場常規(guī)監(jiān)控的和諧統(tǒng)一，以保證控制操作控制的安全性及一致性。

2.4歷史數(shù)據(jù)存儲

水電廠在正常運行過程中會產(chǎn)生很多的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)如果要監(jiān)控系統(tǒng)一一記錄并顯示，那么監(jiān)控系統(tǒng)會非常的臃腫，信息的及時性得不到保障且影響運行人員監(jiān)盤。因此監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生的一般數(shù)據(jù)會以某一段時間為分界點，將數(shù)據(jù)化為歷史數(shù)據(jù)和最近數(shù)據(jù)，監(jiān)控系統(tǒng)會將分類為的一般數(shù)據(jù)存儲到歷史數(shù)據(jù)硬盤中保存下來，方便運行人員在需要查看歷史數(shù)據(jù)的時候調(diào)閱，同時也方便在發(fā)生事故后對事故的分析。

2.5自動發(fā)電控制

自動發(fā)電控制功能是根據(jù)預定好的條件及要求，通過快速且經(jīng)濟的方法對電廠的有功功率進行自動控制，從而更好地滿足系統(tǒng)的要求。自動發(fā)電控制技術(shù)是以電廠的安全運行為前提，遵循經(jīng)濟運行的原則，以實際運行中運行方式及運行工況的不同，針對全廠的機組制定出實時的控制決策，從而電廠機組的運行臺數(shù)、機組的組合及相關(guān)的負荷分配就由該自動發(fā)電控制技術(shù)來決定，使得系統(tǒng)頻率或者全廠的有功功率自動保持著當時的設(shè)定值，使得電廠整體自動運行的水平得以進一步提高。

2.6自動電壓控制

自動電壓控制功能是指對全廠無功電壓狀態(tài)進行集中監(jiān)視和分析計算，從全局的角度對水電廠無功裝置進行協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，它不僅可以實現(xiàn)對無功電壓的自動調(diào)節(jié)，而且具有一定的優(yōu)化功能，是保持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定、提升電網(wǎng)電壓品質(zhì)和整個系統(tǒng)經(jīng)濟運行水平、提高無功電壓管理水平的重要技術(shù)手段。

3自動化監(jiān)控的優(yōu)越性

通過計算機監(jiān)控實行電氣自動化監(jiān)控，能夠讓工作人員便捷的通過控制臺進行信息交換等措施。在實際操作中，操作員可以通過機子實時顯示情況進行有效分析，有效觀察，并快速的發(fā)布具體的處理措施，在監(jiān)控系統(tǒng)下，整個水電廠的所有系統(tǒng)都在監(jiān)控中，運行人員對此電廠功能運行情況能夠一目了然。這樣的監(jiān)控模式，既可以快速的發(fā)現(xiàn)事故，也能快速的反饋，從而使得運行人員能夠及時做出反應和處理。避免了因為設(shè)備故障信息不能及時反饋、甚至人為疏忽的原因?qū)е碌⒄`工作人員的正確處理，能夠快速的阻止事故的擴大。通過計算機等設(shè)備的控制，采用智能的菜單式控制，操作方便簡潔。

4結(jié)束語

綜上所述，通過簡單的描述可以看出，水電廠實行電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)是非常有必要的。電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)越性不言而喻，既可以杜絕大量的人員失誤，又可以節(jié)約無謂的勞動力，還可以提高設(shè)備的準確運行性，實現(xiàn)電氣化自動監(jiān)控系統(tǒng)的安全性與可靠性，使系統(tǒng)更具經(jīng)濟優(yōu)勢。

參考文獻：

[1]發(fā)電廠電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)功能分析[J].王剛，王悅.知識經(jīng)濟.2011（09）

（作者單位：華能西藏雅魯藏布江水電開發(fā)投資有限公司

加查水電廠）