水電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行與維護(hù)方式之研究

黃昆

摘要：隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，水電站的自動(dòng)化水平也有了很大的提升。國(guó)內(nèi)很多水電站引入的設(shè)備極其復(fù)雜，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中若僅依靠人工檢測(cè)和維修，難度較大，需要利用自動(dòng)化控制系統(tǒng)，它可以有效的避免上述問(wèn)題的發(fā)生。若設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，自動(dòng)化系統(tǒng)還可以直接檢測(cè)到并第一時(shí)間為工作人員提供預(yù)警，保證整個(gè)水電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：水電站;自動(dòng)化監(jiān)控;系統(tǒng)運(yùn)行;維護(hù)

中圖分類號(hào)：TV736

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

水資源是我國(guó)的寶貴資源，具有極高的應(yīng)用價(jià)值。大量水利工程的修建，使得水資源的充分利用得以實(shí)現(xiàn)，是利國(guó)利民的百年大計(jì)。為了能夠充分保障水利工程長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)揮作用，必須嚴(yán)格控制建造質(zhì)量，確保防洪泄洪、水利發(fā)電、調(diào)節(jié)小氣候等多方面功能。水利工程運(yùn)行與維護(hù)效率的提升，有賴于自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用。水電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的引入，提高了水利開(kāi)發(fā)的深度，優(yōu)化了水電站的實(shí)際功效，有助于實(shí)現(xiàn)水利生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，應(yīng)用自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，可有效降低人力物力的浪費(fèi)，有利于成本管控，并同步實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益，已經(jīng)成為未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

1水電站綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)概述

1.1水電站綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)

利用水流的作用，推動(dòng)水力機(jī)械水輪機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將水流產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，這就是水力發(fā)電的過(guò)程。作為一項(xiàng)綜合系統(tǒng)工程，水電站的最大作用就是實(shí)現(xiàn)水能轉(zhuǎn)換成電能，實(shí)現(xiàn)為用電客戶供應(yīng)電力。在水電站中設(shè)置綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，借助計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，以及一些相關(guān)的輔助監(jiān)控設(shè)備、水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)以及電氣監(jiān)控設(shè)備等，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)水電站的水文測(cè)報(bào)、工程監(jiān)視、負(fù)荷的合理分配，以及在輸電線路運(yùn)行全過(guò)程的自動(dòng)監(jiān)控，幫助水電站的工作人員對(duì)水電站的運(yùn)行情況有全面的了解，提高其工作效率，確保水電站的正常運(yùn)行，滿足用電客戶的用電需求。

1.2水電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的組成

根據(jù)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在水電站綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中的作用不同，可以分為以下三種組成模式：

（1）以計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)作為輔助監(jiān)控的綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，主要的操作均由常規(guī)的自動(dòng)化裝置來(lái)完成，而自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)僅用作對(duì)水電站運(yùn)行情況進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的采集和處理工作。在該種模式下，如果自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)了問(wèn)題，無(wú)法正常運(yùn)行時(shí)，水電站的其他自動(dòng)化裝置仍可以正常工作，確保水電站的正常運(yùn)行。

（2）以計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)作為主要控制的綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，在該種模式下，主要操作均由自動(dòng)化裝置來(lái)完成，僅保留甚至不保留常規(guī)的自動(dòng)化裝置。因此，該運(yùn)行模式對(duì)計(jì)算機(jī)的安全運(yùn)行和穩(wěn)定性要求較高，一旦計(jì)算機(jī)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，就會(huì)造成水電站癱瘓，使其無(wú)法正常運(yùn)行。

（3）雙重配置的監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)常規(guī)的自動(dòng)化裝置和計(jì)算機(jī)自動(dòng)化監(jiān)控裝置同時(shí)運(yùn)行，可以有效提升水電站在運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性和安全性，在水電站綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用日漸廣泛。

2水電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行與維護(hù)方式

2.1維護(hù)水電站設(shè)備設(shè)施

水電站運(yùn)行中實(shí)際維護(hù)需求最高的設(shè)備是發(fā)電機(jī)和變壓器。對(duì)于發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，要重點(diǎn)清理發(fā)電機(jī)的附著臟污，保持發(fā)電機(jī)整潔完好，及時(shí)發(fā)現(xiàn)涉及滑環(huán)與電刷出現(xiàn)的突發(fā)問(wèn)題，并采取有效措施予以處理。對(duì)于變壓器而言，要注重其繼電連通管、絕緣裝置、防雷性能的穩(wěn)定可靠，時(shí)刻關(guān)注其負(fù)荷狀況，避免長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷工作。實(shí)際工作中，變壓器更容易出現(xiàn)不同類型的故障問(wèn)題，因此要實(shí)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障問(wèn)題，及時(shí)解決處理，始終保證其高效與穩(wěn)定。

2.2日常數(shù)據(jù)記錄和監(jiān)測(cè)分析

日常數(shù)據(jù)的記錄可以為水電站自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)提供數(shù)據(jù)參考，有利于優(yōu)化其未來(lái)運(yùn)行狀況。這個(gè)過(guò)程中，要重點(diǎn)準(zhǔn)確可靠記錄監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)所反映出來(lái)的自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)際工況，并及時(shí)進(jìn)行備份。必要時(shí)，要將人工數(shù)據(jù)觀測(cè)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)觀測(cè)相結(jié)合，定期進(jìn)行比對(duì)分析，排除單一觀測(cè)方法所帶來(lái)的異常問(wèn)題。當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)，要及時(shí)找出原因，及時(shí)向有關(guān)單位進(jìn)行匯報(bào)研究處理方法。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)而言，要在最短時(shí)間內(nèi)解決，充分保證數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。管理人員要建立完善的數(shù)據(jù)記錄檔案，形成原始材料，以備后期檢索和查詢。要建立職責(zé)明確的崗位責(zé)任制度，劃清日常數(shù)據(jù)記錄與檢測(cè)分析的責(zé)任界限，及時(shí)將自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)保養(yǎng)報(bào)備。

2.3水電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中抗干擾應(yīng)用

（1）監(jiān)控系統(tǒng)中硬件抗干擾技術(shù)

對(duì)于穩(wěn)壓器、變壓器等基礎(chǔ)性設(shè)備，要首選電源抗干擾技術(shù)。電源抗干擾技術(shù)需要持續(xù)穩(wěn)定的電源供應(yīng)。得益于諸多優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，它已經(jīng)成為關(guān)鍵設(shè)備最常采用的抗干擾技術(shù)之一。另外，接口抗干擾技術(shù)也是常用抗干擾技術(shù)之一。實(shí)施過(guò)程中，要將光電隔離器設(shè)置在接口區(qū)域，達(dá)到抗干擾的目的。同時(shí)，還有抗電磁場(chǎng)干擾技術(shù)，這是通過(guò)接地、屏蔽等途徑實(shí)現(xiàn)的。不同的抗干擾技術(shù)適用范圍不同，效果不同，要根據(jù)實(shí)際需求選用。

（2）監(jiān)控系統(tǒng)軟件抗干擾技術(shù)

對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)軟件的抗干擾技術(shù)，主要有自檢測(cè)和模擬量采集精度等方法。自檢測(cè)有賴于監(jiān)控系統(tǒng)自身效能的充分發(fā)揮，而模擬量采集精度則要通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的采集、處理、分析等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)。實(shí)踐中，也有部分水電站采取軟件冗余技術(shù)，通過(guò)連續(xù)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸取得抗干擾的穩(wěn)定效果。

2.4數(shù)字化水電站自動(dòng)化體系結(jié)構(gòu)

從邏輯概念上和物理概念上整個(gè)電站自動(dòng)化系統(tǒng)劃分為3層：站控層、單元層和過(guò)程層，不同層之間設(shè)備、同層內(nèi)設(shè)備之間均采用IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)字化通信。

站控層主要設(shè)備包括服務(wù)器、操作員工作站、同步對(duì)時(shí)系統(tǒng)等設(shè)備，其主要功能是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)匯集全站機(jī)電設(shè)備的實(shí)時(shí)信息，不斷刷新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，定時(shí)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入歷史數(shù)據(jù)庫(kù);按需要將有關(guān)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息送往電網(wǎng)調(diào)度及流域集控中心;接受上級(jí)調(diào)度的控制和調(diào)節(jié)命令下發(fā)到單元層、過(guò)程層執(zhí)行;具有站內(nèi)現(xiàn)地監(jiān)控、人機(jī)聯(lián)系功能;具有對(duì)單元層、過(guò)程層二次設(shè)備的在線維護(hù)、參數(shù)修改等功。

單元層主要設(shè)備包括機(jī)組LCU、調(diào)速器裝置、勵(lì)磁裝置、公用輔機(jī)系統(tǒng)控制裝置、繼電保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、安全自動(dòng)裝置、電能計(jì)量裝置等，其主要功能是匯總過(guò)程層各類設(shè)備的實(shí)時(shí)信息;完成各種自動(dòng)控制、保護(hù)、邏輯控制功能的運(yùn)算、判別、發(fā)令;完成各個(gè)單元的操作閉鎖以及同期功能的判別;執(zhí)行數(shù)據(jù)的承上啟下通信傳輸功能，同時(shí)完成與過(guò)程層及站控層的網(wǎng)絡(luò)通信功能。

過(guò)程層主要設(shè)備包括電子式互感器、合并單元、智能終端、自動(dòng)化元件及其采集裝置等，其主要功能是完成電氣量、非電氣量的實(shí)時(shí)采集、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制命令的執(zhí)行等。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，水電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)的工作，涉及要素與環(huán)節(jié)較多。技術(shù)人員應(yīng)該從水電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境出發(fā)，充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，在人員、制度、技術(shù)等方面采取有效措施，保證系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。隨著運(yùn)行和維護(hù)技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)人員應(yīng)該不斷創(chuàng)新自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)方法，為提升水電站的整體運(yùn)行效率奠定基礎(chǔ)。

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