水力發(fā)電廠電氣設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

周文青

（桂林市青獅潭水力發(fā)電有限公司，廣西 桂林 541200）

引言

目前，我國大多數(shù)水力發(fā)電廠逐漸向高壓性、大面積以及自動化方向發(fā)展，此種運行現(xiàn)狀導(dǎo)致電廠在設(shè)備監(jiān)控以及管理系統(tǒng)的引進(jìn)方面上不斷重視，加上傳統(tǒng)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)存在著問題和不足，已經(jīng)無法跟上現(xiàn)代化電廠發(fā)展需求，所以電廠電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運而生。

1 電氣設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)概論

水力發(fā)電從本質(zhì)上看是利用水資源力量推動水力機械設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)動，從而將水能轉(zhuǎn)化為機械能的整體流程，所以如果在水輪機結(jié)構(gòu)上連接另外一種機械設(shè)備的話則可以產(chǎn)生電力能量,而能夠完成以上操作過程的設(shè)備則被稱為水電企業(yè)。

水力發(fā)電廠電氣設(shè)備主要包含：利用水能產(chǎn)生電力能量，從而保證水電站建筑結(jié)構(gòu)與各種電站設(shè)備的綜合運轉(zhuǎn)，并且利用以上建筑結(jié)構(gòu)的集中天然水流落差所構(gòu)成的機械能量，有效調(diào)整天然水流的基礎(chǔ)流量，并且將其傳輸至水輪設(shè)備中，而經(jīng)過水輪機設(shè)備與發(fā)電設(shè)備的聯(lián)合運轉(zhuǎn)和設(shè)備操作，隨后經(jīng)過變壓設(shè)備、開關(guān)設(shè)備以及電力傳輸線路等區(qū)域輸入至電網(wǎng)中。除此之外，部分水電站運轉(zhuǎn)過程中除了發(fā)電所需要的建筑結(jié)構(gòu)以外，還應(yīng)該為基礎(chǔ)防洪、農(nóng)業(yè)灌溉、運輸?shù)认嚓P(guān)項目開展基礎(chǔ)服務(wù)[1]。

電氣監(jiān)督管理系統(tǒng)主要指的是計算機應(yīng)用技術(shù)、施工現(xiàn)場線路鋪設(shè)技術(shù)、信息控制與保護(hù)技術(shù)以及信息通信技術(shù)等方面，有效提升電氣系統(tǒng)基礎(chǔ)管理水平。除此之外，電氣監(jiān)控系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)過程中，主要由電氣工作模式以及信息控制共同構(gòu)成，其中高水平的線路結(jié)構(gòu)能夠保證信息通信設(shè)備與保護(hù)裝置有效結(jié)合，以此實現(xiàn)信息轉(zhuǎn)化以及處理功能，其中部分監(jiān)督控制系統(tǒng)還可以支持以太網(wǎng)，并且其系統(tǒng)自身具備多種任務(wù)實施操作功能。

由于電廠的電力運轉(zhuǎn)系統(tǒng)以及用電設(shè)備通常分布安裝在電機控制中心以及各個區(qū)域配電設(shè)備中，所以無論是設(shè)備數(shù)量還是連接零部件都相對比較復(fù)雜且數(shù)量巨大，此種現(xiàn)狀導(dǎo)致設(shè)備檢修和維護(hù)十分困難，一般情況下，以上設(shè)備的操作頻率相對較低，但是電氣設(shè)備操作需求則較高。針對設(shè)備運行現(xiàn)狀，主要監(jiān)督控制設(shè)備應(yīng)該在接入DCS系統(tǒng)的同時，還需要在主要設(shè)備與備用設(shè)備控制調(diào)整方面上確保統(tǒng)一性和一致性，否則會造成系統(tǒng)控制產(chǎn)生沖突與矛盾。所以，電廠電氣自動監(jiān)控系統(tǒng)運轉(zhuǎn)工程中，除了需要具有最基礎(chǔ)的正常運轉(zhuǎn)條件以外，還需要針對整個系統(tǒng)運行情況開展實時且全面的監(jiān)控操作，如果設(shè)備產(chǎn)生的異常運轉(zhuǎn)，則需要實時預(yù)警并且詳細(xì)記錄設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)和參數(shù)，根據(jù)相應(yīng)的錯誤和異常給出對應(yīng)的操作和應(yīng)急處理方案,以確保電廠電氣系統(tǒng)的正常運行。預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 電氣設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)應(yīng)用策略

為了保證水力發(fā)電廠電氣設(shè)備運行質(zhì)量，技術(shù)人員首先需要針對發(fā)電廠電氣自動化監(jiān)控技術(shù)特點和基礎(chǔ)功能進(jìn)行深入且清晰的了解，隨后根據(jù)現(xiàn)階段水力發(fā)電廠電氣設(shè)備運行過程中所產(chǎn)生的問題和不足開展深入探索，制定出一系列應(yīng)對策略[2]。

2.1 監(jiān)控配置

根據(jù)現(xiàn)階段水力發(fā)電廠電氣設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)分析，對于其電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)的方案設(shè)計需要開展具體認(rèn)識和了解。

1）對于電氣設(shè)備施工現(xiàn)場線路施工標(biāo)準(zhǔn)來說，由于不同水力發(fā)電廠家所使用的保護(hù)系統(tǒng)和自動裝置產(chǎn)地和廠家具有明顯的差異性，各個廠家所使用的現(xiàn)場總線路鋪設(shè)要求也同樣各不相同，所以技術(shù)人員實際開展方案設(shè)計時，需要根據(jù)電氣設(shè)備實際情況鋪設(shè)適合的線路結(jié)構(gòu)，不能單純的開展線路連接。

2）在線路交換電氣信息和內(nèi)容設(shè)置上，需要盡可能明確施工現(xiàn)場總線交換電氣信息、交換信息大小以及運行速度等方面，從而保證電氣設(shè)備能夠正常運轉(zhuǎn)。

3）水力發(fā)電廠一般所使用的監(jiān)控系統(tǒng)為微機監(jiān)控模式,一旦設(shè)備監(jiān)控時間或者時鐘同一問題無法被有效處理，則會影響整個電廠的正常運轉(zhuǎn)，為此技術(shù)人員需要針對以上問題給予足夠的重視和關(guān)注。第四，使用DCS系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)時，應(yīng)該做好系統(tǒng)鏈接端口問題，其中接口處理不適合必然會影響整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。第五，在水力發(fā)電廠總體線路鋪設(shè)問題上，則需要根據(jù)整個施工工程控制對象和目標(biāo)的不同，設(shè)置出不同類型的分段操作。

2.2 數(shù)據(jù)收集

在水力發(fā)電廠電氣設(shè)備監(jiān)控管理過程中，數(shù)據(jù)和信息收集主要依靠施工現(xiàn)場的信息測量以及控制系統(tǒng)有效收集相關(guān)信息和數(shù)據(jù)，比如：設(shè)備檢測運行狀態(tài)、故障問題處理、信號轉(zhuǎn)變以及模擬信號處理等相關(guān)事物，為此還需要通過該功能方案設(shè)計能夠進(jìn)一步完成數(shù)據(jù)庫的實時更細(xì)和處理，其中包含：系統(tǒng)模擬處理量、數(shù)字信息處理量等。其中模擬處理量主要包含有用功以及無用功，為此技術(shù)人員實際處理過程中需要格外關(guān)注對非電量信息數(shù)據(jù)的全面收集，比如設(shè)備運轉(zhuǎn)溫度信息等。

信息參數(shù)收集方式方法的選擇上，同樣能夠優(yōu)先使用系統(tǒng)交流收集模式，而對于設(shè)備特殊情況來說，如果無法使用交流收集技術(shù)模式，則需要適當(dāng)使用直流收集技術(shù)模式，比如變壓器溫度等。而系統(tǒng)運行過程中，具體的模擬處理量信息收集主要分為三個環(huán)節(jié)。

1）水力發(fā)電廠電氣設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中，需要根據(jù)設(shè)備掃描數(shù)據(jù)和信息周期、時間開展相應(yīng)的轉(zhuǎn)化，以此保證設(shè)備波長過濾、校準(zhǔn)等相關(guān)進(jìn)度。

2）設(shè)備自身需要具備預(yù)警信息，能夠根據(jù)信息處理的極限設(shè)定開展相關(guān)技術(shù)處理，其中預(yù)警信息應(yīng)該包含：系統(tǒng)規(guī)定、參數(shù)設(shè)定以及報警時間等相關(guān)方面。

3）針對設(shè)備監(jiān)控模擬數(shù)量的信息記錄，其時間一般需要保證在1～5 min以內(nèi)，而對于信息總量的收集來說，設(shè)備實際工作環(huán)節(jié)包含了多個操作流程和步驟。

一是根據(jù)設(shè)備運行模式實時收集設(shè)備掃描周期和時間，并且定時開展人員操作、光電隔離、設(shè)備狀態(tài)信息檢測以及數(shù)據(jù)庫的更新等方面。二是對于異常設(shè)備預(yù)警處理方面上，當(dāng)設(shè)備運行狀態(tài)產(chǎn)生轉(zhuǎn)變時，運用設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)可以及時作出合理的預(yù)警和技術(shù)處理，保證設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)模式。

2.3 監(jiān)控預(yù)警

在監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)運轉(zhuǎn)方面上，其控制結(jié)構(gòu)層上的LCD顯示設(shè)備需要使用鼠標(biāo)、鍵盤燈設(shè)備針對電氣設(shè)備運行情況開展全面控制和監(jiān)督，其中預(yù)警系統(tǒng)則是為所收集到的信息和數(shù)據(jù)產(chǎn)生異常情況時，系統(tǒng)及時提供基礎(chǔ)的報警信息，所以在實際系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)定上，需要根據(jù)不同類型的報警模式需要設(shè)置特殊的預(yù)警顏色和鈴聲進(jìn)行區(qū)別劃分，并且根據(jù)預(yù)警事件實際情況開展跟蹤和信息分析處理。

系統(tǒng)監(jiān)控功能方面的設(shè)計，其設(shè)計目的則是依靠電氣設(shè)備基礎(chǔ)運行參數(shù)和設(shè)備運行狀態(tài)開展實時監(jiān)控，其中系統(tǒng)圖片在顯示時間要求在1 s內(nèi)，并且在次要轉(zhuǎn)化畫面則要求在2 s內(nèi)完全顯示。

除此之外，水力發(fā)電廠電氣設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)中的報警功能在方案設(shè)計上主要分為兩種類型。其中包含：預(yù)告報警模式以及事故報警模式，其中預(yù)告報警模式主要指的是設(shè)備位置變化、模擬數(shù)量超出了極限范圍或者產(chǎn)生異常信號之后，設(shè)備進(jìn)行預(yù)警處理。而事故報警模式則主要包含非人工操作或者設(shè)備保護(hù)異常等相關(guān)情況。所以在日常管理和系統(tǒng)設(shè)定環(huán)節(jié)上，針對不同類型問題和情況需要設(shè)定不同的預(yù)警提示信息，保證技術(shù)人員能夠第一時間明確預(yù)警情況，從而制定出相應(yīng)的解決措施。

3 結(jié)語

由此可見，發(fā)電廠電氣自動化監(jiān)控系統(tǒng)在維護(hù)電廠正常運行中的發(fā)揮巨大作用,提高了電廠運行的安全性及經(jīng)濟(jì)性,現(xiàn)場總線的方式已成為今后電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。