淺談中小型水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用

黃興榮　劉仁江

摘 要：中小型水電站中應(yīng)用綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，能夠可靠提高水電站供電的可靠性及其供電質(zhì)量。自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用能夠有效降低水電站的運(yùn)行和維護(hù)成本，本文首先介紹了中小型水電站中綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的有關(guān)概念，后又介紹了水電站中應(yīng)用綜合自動(dòng)化技術(shù)的目的及意義，并列舉實(shí)際應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：中小型水電站 綜合自動(dòng)化 應(yīng)用實(shí)例

中圖分類號(hào)：TV736 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）02（b）-0025-01

社會(huì)的不斷進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)、科技的不斷發(fā)展，電力設(shè)備得到大量普及應(yīng)用，使得人們對(duì)電力的需求量逐步增加，對(duì)電能的質(zhì)量要求也相應(yīng)增加。為了提高水電站的發(fā)電效率和供電質(zhì)量，傳統(tǒng)的主要以人工操作的控制模式已經(jīng)難以滿足人們對(duì)電能的需求，使得基于計(jì)算機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)的水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)成為必然發(fā)展趨勢(shì)，這種新模式不僅減少了人力物力，還有效提高了發(fā)電效率及發(fā)電質(zhì)量。這種系統(tǒng)的運(yùn)行可以達(dá)到無(wú)需人的干預(yù)、少人值班甚至無(wú)人值班的目的。

1 水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)概述

綜合自動(dòng)化技術(shù)基于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)發(fā)展而來(lái)，目的是監(jiān)控整個(gè)水電站，包含水文測(cè)報(bào)，輔助和公用設(shè)備、發(fā)電機(jī)組的啟?？刂啤⒇?fù)荷分配、工況監(jiān)視及輸配電線路的全自動(dòng)控制，能夠準(zhǔn)確的與上級(jí)調(diào)度部門(mén)實(shí)時(shí)通信而實(shí)現(xiàn)全方位的自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。包含了以下幾個(gè)子系統(tǒng)。

1.1 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

綜合自動(dòng)化技術(shù)以計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)作為基礎(chǔ)和核心，根據(jù)計(jì)算機(jī)應(yīng)用與常規(guī)的監(jiān)控設(shè)備之間的關(guān)系，可分為三種模式：（1）計(jì)算機(jī)輔助常規(guī)的監(jiān)控系統(tǒng)模式。（2）以計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為主，輔以常規(guī)的控制設(shè)備。（3）完全依靠計(jì)算機(jī)技術(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)。水電站可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，現(xiàn)代化的水電站一般使用第三種模式的監(jiān)控系統(tǒng)。

1.2 工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)

水電站監(jiān)控過(guò)程中應(yīng)用工業(yè)電視進(jìn)行輔助監(jiān)控，可實(shí)時(shí)操控設(shè)備，提高水電站的自動(dòng)化應(yīng)用水平、生產(chǎn)效率及操作安全性，且可獨(dú)立于前一種監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行使用。

1.3 消防監(jiān)控系統(tǒng)

消防監(jiān)控系統(tǒng)能夠24 h對(duì)水電站的重要場(chǎng)所進(jìn)行火情監(jiān)控，并在油庫(kù)、主變區(qū)、主廠房、副廠房、重點(diǎn)建筑設(shè)施及核心機(jī)電設(shè)備位置放置探測(cè)器?；鹎樾畔⑼ㄟ^(guò)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行信息處理后以異步通信的方式發(fā)送到計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。此系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)二氧化碳/水噴霧等滅火系統(tǒng)、排煙防火裝置和通風(fēng)系統(tǒng)的控制。

1.4 基礎(chǔ)自動(dòng)化元件和自動(dòng)裝置

（1）前者主要用于監(jiān)視、判斷、處理和執(zhí)行對(duì)水電站的主/輔設(shè)備的控制操作，能夠可靠執(zhí)行對(duì)發(fā)電機(jī)組及其輔助設(shè)備的安全保護(hù)能力及自動(dòng)控制能力。（2）自動(dòng)裝置為能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制的回路或裝置的邏輯組合，可獨(dú)立作用于主監(jiān)控系統(tǒng)。

1.5 自動(dòng)水文測(cè)報(bào)系統(tǒng)

此系統(tǒng)不僅需要快捷、準(zhǔn)確、及時(shí)的采集水情，還應(yīng)該通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)在規(guī)定的短時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確的做出預(yù)報(bào)。對(duì)水電站的發(fā)電、排沙、防洪、調(diào)峰意義重大。

2 水電站綜合自動(dòng)化控制技術(shù)的目的、意義

2.1 中小型水電站中應(yīng)用綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的目的

主要目的為通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)采集水電站的各種設(shè)備的有關(guān)信息并進(jìn)行信息處理，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)監(jiān)視、保護(hù)、調(diào)節(jié)、控制，保證發(fā)電機(jī)組的發(fā)電質(zhì)量，及發(fā)電機(jī)組本身的安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，使水電站的發(fā)電機(jī)組能夠加快調(diào)節(jié)速度并能夠快速進(jìn)行故障處理，使水電站得以優(yōu)化運(yùn)行。

2.2 中小型水電站中應(yīng)用綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的意義

意義有以下幾方面：（1）有效提升水電站的相關(guān)設(shè)備及電網(wǎng)的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。（2）提升水電站及其機(jī)組的調(diào)節(jié)速度。（3）使水電站得以優(yōu)化運(yùn)行，以獲得最高發(fā)電效益。（4）有效簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作。常規(guī)控制的電氣設(shè)計(jì)較復(fù)雜，需詳細(xì)提供布置圖、原理圖，而現(xiàn)代自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝及調(diào)試工作可以大大得到簡(jiǎn)化。

水電站中應(yīng)用綜合自動(dòng)化技術(shù)能夠有效降低企業(yè)的成本，盡管此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)施成本較高，但是所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益大大降低了日后的維護(hù)、運(yùn)行成本。

3 應(yīng)用實(shí)例

本文所論述的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)由管理主站，GPRS通信傳輸通道和監(jiān)控終端組成。系統(tǒng)通過(guò)遠(yuǎn)距離的監(jiān)控終端系統(tǒng)采集到開(kāi)關(guān)量信號(hào)，經(jīng)GPRS傳輸至監(jiān)控主機(jī)，以完成水電站中各開(kāi)關(guān)量的監(jiān)控。其系統(tǒng)功能和系統(tǒng)架構(gòu)簡(jiǎn)單介紹如下。

3.1 系統(tǒng)功能

（1）數(shù)據(jù)采集。利用隨機(jī)巡檢、定時(shí)巡檢及自動(dòng)接受這三者相配合的方式進(jìn)行水電站各綜合監(jiān)控系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集。

（2）校時(shí)。水電站各綜合監(jiān)測(cè)裝置需統(tǒng)一時(shí)間基準(zhǔn)，實(shí)時(shí)管理監(jiān)測(cè)系統(tǒng)定時(shí)校對(duì)各站的時(shí)間。

（3）控制。實(shí)施監(jiān)控和管理系統(tǒng)能夠發(fā)送遙控命令至含遙控功能的子站監(jiān)測(cè)裝置，進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控。

（4）數(shù)據(jù)庫(kù)查詢。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可查詢系統(tǒng)運(yùn)行以來(lái)的任何時(shí)間的報(bào)警記錄、事件記錄、歷史數(shù)據(jù)等，并提供數(shù)據(jù)的維護(hù)接口及允許的數(shù)據(jù)接口，為DSM系統(tǒng)、線損分析和負(fù)荷預(yù)測(cè)提供數(shù)據(jù)源。

（5）防盜、報(bào)警功能。系統(tǒng)含有開(kāi)關(guān)變位和報(bào)警參數(shù)自動(dòng)上傳的功能。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)

中小型水電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具備衛(wèi)星、短波、超短波等幾種通信方式，本案例的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理系統(tǒng)中使用GPRS通信方式，這種通信方式基于GSM的基礎(chǔ)上發(fā)展惡來(lái)，為一種實(shí)行分組交換的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，能夠?yàn)樗?、銀行、交通、電力等行業(yè)提供許多無(wú)線接入的方式。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，水電站中應(yīng)用綜合自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，為未來(lái)水電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的必然發(fā)展趨勢(shì)，它能夠有效降低人力物力，能夠全天候的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)并實(shí)時(shí)發(fā)送監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和警報(bào)信息，能夠?yàn)樗娬編?lái)極大的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)水電站進(jìn)行綜合自動(dòng)化控制改造是，應(yīng)該重點(diǎn)從自動(dòng)裝置和自動(dòng)化元件著手，最終實(shí)現(xiàn)無(wú)需人的干預(yù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自主安全運(yùn)行的目的。

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