中小型水電站完全無人值班自動化系統(tǒng)的研究分析

張秀梅

摘 要 隨著社會市場經(jīng)濟的發(fā)展，我國的電力行業(yè)取得了較大的進步，在水電站運行過程中，保證其運行安全、可靠性是非常必要的，我國很多中小型水電已經(jīng)逐漸引起先進科學技術(shù)，實現(xiàn)了無人值班的自動化控制，這對于水電站運行效率的提升起到了重要的作用，文章對該系統(tǒng)的設計進行簡要分析，對于保證中小型水電站的穩(wěn)定運行具有非常重要的作用。

關(guān)鍵詞 中小型水電站；無人值班自動化系統(tǒng)；研究分析

中圖分類號：TV736 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0190-01

隨著長期的發(fā)展，各項技術(shù)都取得了長足的進步，我國的中小型水電站自動化系統(tǒng)取得了較大的成果，其中的自動化水平在不斷的提升，并且很多已經(jīng)實現(xiàn)了完全無人值班，這在水電站的運行過程中發(fā)揮了非常重要的作用，隨著網(wǎng)絡通信技術(shù)、計算機監(jiān)控技術(shù)、水電站各種配套設備質(zhì)量的提升，水電站的自動化系統(tǒng)的控制質(zhì)量在不斷的提升。桃林口水電站工程位于秦皇島市青龍河干流上，工程設計于20世紀90年代，初始建于1994年，水電站1998年底建成投入運行，裝機容量為2X10000 kW。桃林口水電站設計之初完全按照少人人值班，無任何值守模式設計，但因當時技術(shù)局限性和水電北方環(huán)境等因素，工程建成后沒有完全實現(xiàn)無人值守，但我們一直朝著這個方向在努力。本文就對無人值守水電站的設計、應用進行簡單分析，以供同仁交流探討。

1 中小型水電站自動化系統(tǒng)的設計

對中小型水電站完全無人值班自動化系統(tǒng)常用的幾種形式進行分析，主要有以下幾種類型：1）400 V電壓的小水電站的完全無人值班自動化系統(tǒng)，在該種形式的系統(tǒng)中，不需要設置遠距離的監(jiān)控中心，數(shù)據(jù)的通信是通過3G網(wǎng)絡或者GPRS網(wǎng)絡來完成，該種系統(tǒng)的控制方式非常的靈活；2）單座水電站的完全無人值班自動化控制系統(tǒng)，該種形式的自動化控制系統(tǒng)中，要設置遠距離的監(jiān)控中心；桃林口水電站設計只預留了遠程控制系統(tǒng)的端口，沒有設計遠程控制中心。3）梯級水電站的完全無人值班自動化系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，應用網(wǎng)絡技術(shù)對各級水電站進行有效的連接，然后設置遠距離的調(diào)度監(jiān)控中心。

在實際的應用中，進行水電站完全無人值班自動化系統(tǒng)的設計時，應該充分的考慮以下幾個問題：1）系統(tǒng)設計的過程中，為了保證通信的可靠性，通信通道應該采用雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，盡量的架設兩根單模光纜；2）在可編程邏輯器件的選擇過程中，要充分的考慮水電站的容量問題，如果設計要求較高，建議采用雙通信模塊、雙電源、雙CPU的配置；3）為了能夠滿足用戶的功能齊全、經(jīng)濟實用、便于擴充、技術(shù)先進、安全可靠等基本要求，在系統(tǒng)設計的過程中，其計算機監(jiān)控系統(tǒng)應該應用分層分布的開放式雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)；4）整個系統(tǒng)設計過程中，最關(guān)鍵的問題就是安全問題，在一些關(guān)鍵部位的設計過程中建議采用雙重冗余設計。

在實際的設計工作中，依據(jù)水電站的規(guī)模及運行要求等的不同，系統(tǒng)設計可以應用不同的設計類型，但是不管是在何種類型的自動化系統(tǒng)設計的過程中，都應該堅持以下的基本原則：1）水電站的自動化系統(tǒng)中，應該選用具有以太網(wǎng)接口的PLC，如果水電站的規(guī)模較大，則應該選用具有雙以太網(wǎng)通訊口的PLC；2）在其以太網(wǎng)的選擇過程中，根據(jù)實際的需要，可以采用雙環(huán)形、環(huán)形、雙星形的以太網(wǎng)配置；3）要保證各種變送器、傳感器具有優(yōu)質(zhì)的質(zhì)量；4）應用數(shù)字化的工業(yè)視頻系統(tǒng)；5）保證通訊通道的可靠性；6）應該設置可靠的防雷系統(tǒng)以及火災報警系統(tǒng)。

桃林口水電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)設計采用了雙網(wǎng)環(huán)形結(jié)構(gòu)，通訊系統(tǒng)雙模塊，在技術(shù)上是完全可以達到無人值守的。

2 計算機監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡設計

對于像我們桃林口水電站這樣地處邊遠山區(qū)的電站，其監(jiān)控中心通可以設置在距離比較遠的城市（或縣城），在實際應用中，監(jiān)控中心的計算機網(wǎng)絡設計過程中，需要根據(jù)水電站實際的規(guī)模大小來選擇合理的設計方案。在中型水電站的監(jiān)控中心設計過程中，其結(jié)構(gòu)相對于小型水電站比較復雜，尤其是其中的通訊通道，保證其可靠性顯得尤為重要，一般情況下建議采用光纖雙通訊通道。其網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)可以采用環(huán)形結(jié)構(gòu)也可以應用雙星形結(jié)構(gòu)，在具體的配置工作中，可以參考一下的配置形式：1）應用多套的上位機，以便于在監(jiān)控與調(diào)度工作中發(fā)揮良好作用；2）系統(tǒng)中需要配置公用的GPS及打印機；3）系統(tǒng)中需要配置多臺可以對專用的通訊管理機進行設置的服務器；4）系統(tǒng)中應該具有一套或者兩套的視頻工作站；5）如果系統(tǒng)在實際的運行過程中需要與其他的網(wǎng)絡進行連接，則需要在系統(tǒng)中設計有效的硬件防火墻；6）其通訊通道應該采用以太網(wǎng)的通信通道。

在實際的工作中，應用以上的配置形式，功能非常完善，系統(tǒng)的可靠性性能也是非常的高的，但是采用這種設計形式，初期的投資是比較大的，如果將其應用于小型的水電站設計中，則存在與實際需求不相符的問題，站在經(jīng)濟性的角度對小型水電站的自動化系統(tǒng)的配置進行考慮，在保證其運行可靠性的基礎上，可以采用以下的配置形式：1）在監(jiān)控與調(diào)度工作中，應用兩套上位機；2）系統(tǒng)中應用一臺數(shù)據(jù)服務器；3）根據(jù)實際的工作需要系統(tǒng)中需要配置公用的GPS、打印機等設備；4）系統(tǒng)中只需要應用一套視頻工作站即能滿足實際的工作需求；5）系統(tǒng)中應用星形的但以太網(wǎng)通訊結(jié)構(gòu)即能滿足其最基本的通訊需求。以上的配置結(jié)構(gòu)是針對規(guī)模大小一般的小型水電站進行設計，對于水電站數(shù)目較少的監(jiān)控中心，則可以根據(jù)實際的需求，對其配置進行適當?shù)暮喕?/p>

3 梯級水電站完全無人值班網(wǎng)絡設計

單模光纖通訊通道在在梯級水電站的完全無人值班的網(wǎng)絡設計過程中具有廣泛的應用，光纖通信具有使用易敷設、安全可靠性能強、抗噪聲能力強、抗電磁干擾能力強、傳輸距離長、通信容量大等諸多的優(yōu)點，并且將光纖應用于其網(wǎng)絡設計中，能夠進行數(shù)據(jù)、聲音、圖表、圖像等各種形式的信息的傳輸，并且其能夠在長距離的傳輸過程中保持較高的傳輸速率，目前常用的幾種通訊通道結(jié)構(gòu)為：1）兩根光纜通訊通道，這樣既能保證通訊的可靠性，又保證了系統(tǒng)運行所需的帶寬；2）環(huán)形網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，在其運行的過程中，通訊通道中的任何一處出現(xiàn)中斷，整個網(wǎng)絡的通訊不會出現(xiàn)中斷，并且能夠自動的對中斷部位進行定位之后進行報警，維護起來非常的方便；3）雙環(huán)形網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，這是一種通訊可靠性非常高的通道，但是其初期的投資比較大，在實際的應用中，結(jié)合水電站實際的情況適當?shù)倪x取。

4 結(jié)束語

為了提升中小型水電站的管理效率，很多中小型水電站中都已經(jīng)實現(xiàn)了完全的無人值班自動化控制，在其自動化控制工作中，綜合考慮運行可靠性、經(jīng)濟性、安全性等各種因素，對其完全無人值班自動化系統(tǒng)進行合理的設計是非常必要的，本文就對此予以了簡單分析，對于中小型水電站自動化系統(tǒng)的設計具有一定的參考作用。隨著技術(shù)的發(fā)展與設備的更新，桃林口水電站終將會實現(xiàn)無人值班、少人值守的運行模式。

參考文獻

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