智能化水電站監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

華 良

（浙江商業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，浙江 杭州 310053）

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們的生活水平得到了提高[1]，更加注重對水電站安全性與節(jié)能性的要求。建設(shè)綜合安全性、節(jié)能性、安全性強的智能數(shù)字水力發(fā)電站是當前首要任務(wù)[2]。監(jiān)控系統(tǒng)是智能數(shù)字水力發(fā)電站的重要組成部分，監(jiān)控系統(tǒng)能夠提高供水效率，減少水力發(fā)電所的作業(yè)壓力[3]。本文主要討論如何更好地構(gòu)建智能水力發(fā)電站監(jiān)控系統(tǒng)。

1 智能水電站建設(shè)的背景

1.1 滿足電網(wǎng)發(fā)展的需求

在各級電網(wǎng)等級和原始信息技術(shù)發(fā)展過程中，智能電網(wǎng)的建設(shè)已經(jīng)迫在眉睫。電力網(wǎng)是水力發(fā)電廠最直接的客戶，目前智能電網(wǎng)研究主要局限于送電、輸電、配電和電力消耗，已經(jīng)不能夠滿足現(xiàn)代社會的需求，隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的快速發(fā)展，智能水電站會成為電網(wǎng)發(fā)電的重要環(huán)節(jié)。

1.2 滿足水電站的本質(zhì)安全需求

為了控制機器的功能和狀態(tài)，需要使用靈活的方法以及水電站設(shè)備的自我恢復能力，提高設(shè)備的客觀性、調(diào)控性和可控制性。

1.3 滿足經(jīng)濟運營需求

與傳統(tǒng)水力發(fā)電站相比，智能水力發(fā)電站能夠?qū)崿F(xiàn)資源的可持續(xù)利用，降低企業(yè)成本，提高企業(yè)整體效率，通過完整智能分析和決策系統(tǒng)，實時了解電力網(wǎng)負荷。為了滿足水力發(fā)電所經(jīng)濟發(fā)展的需求，設(shè)備更新采用可靠性、安全性和有效性的裝置，有效利用設(shè)備的數(shù)字化信息，保證設(shè)備的可靠性，以更好地監(jiān)測水力發(fā)電站設(shè)備的運行狀態(tài)。網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)和應用以設(shè)備設(shè)置、監(jiān)管和維修一體化、設(shè)備效率最大化為基礎(chǔ)，進行設(shè)備壽命周期管理，從而降低維護力度，降低維護成本。

2 智能水電站的發(fā)展特點

減少勞動資源成為我國水力發(fā)電廠的通用模式，智能化使其監(jiān)測和保護的自動化水平大大提高。目前網(wǎng)絡(luò)公交通信模式重疊的信息和數(shù)據(jù)交換功能基本實現(xiàn)，實時歷史數(shù)據(jù)庫和智能診斷等先進技術(shù)已經(jīng)成為水力發(fā)電所計算機監(jiān)控系統(tǒng)的重要應用技術(shù)。要意識到智能數(shù)字設(shè)備對水力發(fā)電站智能建設(shè)的推動作用，應該促進更多的智能數(shù)字設(shè)備應用到水電站的建設(shè)中。

3 水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計原則

水力發(fā)電站監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計原理主要是：

（1）加強對水力發(fā)電站設(shè)備安全性的動態(tài)監(jiān)測，保證水力發(fā)電站運行的穩(wěn)定性。

（2）為了改善電力系統(tǒng)的發(fā)展功能，使用計算機的智能分析功能進行協(xié)調(diào)和控制。

（3）為了提高水力發(fā)電站的發(fā)展效率，需要改善維護系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)。

4 水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)體系

為了提高計算機監(jiān)控系統(tǒng)的運行安全性和可靠性，主要硬件設(shè)備采用進口設(shè)備，操作系統(tǒng)的應用程序包括實時多任務(wù)視覺操作系統(tǒng)、多窗口同步顯示、數(shù)字人機，以滿足接口數(shù)據(jù)實時計算、操作數(shù)據(jù)的必要性和滿足水力發(fā)電站動態(tài)監(jiān)視功能的需求。通過100 M光纖網(wǎng)絡(luò)對整個智能數(shù)字水力發(fā)電站電腦進行監(jiān)控，監(jiān)控系統(tǒng)可將主要控制層和發(fā)電站當?shù)乜刂茖咏Y(jié)合，形成完整的實時監(jiān)控封閉系統(tǒng)。作為水力發(fā)電站的實時監(jiān)控中心，自動監(jiān)控功能、實時數(shù)據(jù)采集、同步分析和所有主要設(shè)備構(gòu)成了發(fā)電站的主要控制層。

本地控制裝置層中，通過本地LCU（公用開關(guān)站LCU、機組LCU、閘門LCU等）監(jiān)視本地狀態(tài)，該控制決定通過監(jiān)視輸入/輸出接口進行傳輸。

5 水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的重要功能

5.1 數(shù)據(jù)信息的實時采集與處理

系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)信息支持電力網(wǎng)、外部系統(tǒng)信息，水位監(jiān)控系統(tǒng)信息的遠程分發(fā)數(shù)據(jù)包括計算機監(jiān)控系統(tǒng)信息、LCU監(jiān)視器信息以及登錄權(quán)限信息，通過處理收集的信息實現(xiàn)設(shè)備操作狀態(tài)的實時控制。

5.2 安全運行監(jiān)視

對水力發(fā)電廠設(shè)備的運行條件、運行時間和性能參數(shù)進行動態(tài)監(jiān)視，保證裝置動作狀態(tài)之間的順利轉(zhuǎn)換。在維護和運行過程中，自動鎖定裝置的控制功能可以保證裝置的可靠性和穩(wěn)定性，此時LCU應注意控制發(fā)電機停止和組件的操作過程，在控制斷路現(xiàn)象時，通過內(nèi)部知識分析程序解決斷路現(xiàn)象，解決電源關(guān)閉問題。

5.3 電網(wǎng)調(diào)度中心的遠程通信

利用水力發(fā)電廠數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)節(jié)點之間的數(shù)據(jù)信息共享，實現(xiàn)傳輸中心的遠程通信。在處理過程中，將與電源相連的數(shù)據(jù)私有網(wǎng)絡(luò)作為通信渠道，備用通信通道采用點對點的通信模式。

5.4 智能可視化人機互通

在構(gòu)建智能數(shù)字水力發(fā)電站監(jiān)控系統(tǒng)的過程中，自動化、智能化和人性化的概念應合理應用于操作程序和人機交互接口的設(shè)計中，在確保系統(tǒng)安全功能基礎(chǔ)上，管理者根據(jù)應用程序的權(quán)限設(shè)定和調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)和操作模式，以實現(xiàn)智能可視化，管理者實時了解設(shè)備的操作情況、故障問題、操作參數(shù)，并進行控制和管理。

6 智能數(shù)字化水電站監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)

6.1 完善相關(guān)制度

為了使系統(tǒng)正常運行，要對相關(guān)制度進行不斷完善。智能型數(shù)字水力發(fā)電站的監(jiān)測裝置應定期檢查，有關(guān)部門要采用科學合理的方案對智能數(shù)字水力發(fā)電站進行檢查和維修，促進智能數(shù)字水力發(fā)電站的順利運作，并提交相關(guān)部門的監(jiān)視和質(zhì)量檢測報告，防止出現(xiàn)“踢足球”現(xiàn)象，實現(xiàn)對智能數(shù)字化水電站的監(jiān)控系統(tǒng)進行科學化以及系統(tǒng)化的管理。

6.2 加強對水利工程系統(tǒng)的改進

現(xiàn)如今，科學技術(shù)發(fā)展迅猛，相關(guān)工作人員要加速智能型數(shù)字水力發(fā)電站監(jiān)測技術(shù)的研究，使智能數(shù)字水力發(fā)電站監(jiān)測技術(shù)符合中國實際情況，不斷對我國智能數(shù)字化水電站的監(jiān)控技術(shù)進行完善。提高智能數(shù)字化水力發(fā)電站的監(jiān)測技術(shù)是重中之重。

7 結(jié)語

水電站通過智能監(jiān)測技術(shù)，完成了對各種操作過程的監(jiān)測，減少了手動控制機械電氣設(shè)備的操作流程，大大降低了系統(tǒng)的運行難度。設(shè)計出更加個性化、現(xiàn)代化的發(fā)展方式，使水力發(fā)電站監(jiān)控系統(tǒng)更智能化，保證水力發(fā)電站工作能夠更加順利地進行。