中小型水電站完全無人值班自動化系統的研究

呂靖

摘 要

隨著信息化的不斷發展，我國中小型水電站中，也逐漸將信息化的管理融入了值班工作中。當前，在中小型水電站的值班中，已經逐步減少了工作人員，這樣不僅減少人力資源的使用，而且信息化的管理，相對來說要比人為的操作更為精確。在相關技術的不斷發展中，為了進一步實現中小型水電站的自動化管理系統，無人值班概念應運而生。本文就通過對其的研究和設計進行具體闡述，以期加快我國中小型水電站實現無人值班的進程。

【關鍵詞】中小型水電站 完全無人值班 自動化系統 研究

近年來，在經濟和信息技術不斷發展的情況下，中小型水電站的自動化程度也得到了不斷的提升，這種發展模式不僅能夠減少相關的值班人員，更重要的是促進了中小型水電站進一步的發展。不過，就目前的發展現狀而言，雖然已經實現了自動化，但是在還沒有完全實現無人化值班，下面就具體對中小型水電站的完全無人值班自動化系統進行研究。

1 簡述完全無人值班自動化系統

我國在中小型水電站自動化的實現，已經得到了一定程度的發展，但是距離完全無人值班自動化系統還有一定的距離，不過少人值班的自動化系統已經得到了推廣和應用。目前，由于計算機系統等方面的發展，水電站的相關設備的性能的不斷提升，管理水平的提升以及實現自動化理念的提出，都給完全無人值班提供了肥沃的土壤。那么，為了更好的推動電力工業的發展，促進中小型水電站自動化的不斷提升，將我國目前水電站中工作效率低、人員多的現象進行改變，就需要實現完全無人化的值班模式，這種模式在中小型水電站中，一旦得到廣泛的應用，勢必會極大的推動我國水電站的發展進程。

2 中小型水電站完全無人值班自動化系統的設計

2.1 自動化系統的設計

在中小型水電站的無人值班系統的設計，一般常用的形式有梯級水電站的自動化系統、這一系統在具體應用中，主要是通過網絡將自動化系統與不同的水電站的連接，然后實現對其的遠程控制。其次，還有單座水電站自動化系統，這種系統主要是通過監控中心的設置實現對水電站的無人監控。最后，還有一個400V的小水電站的自動化系統，這種系統直接通過GPRS或者3G網絡就可以實現對水電站的控制。

在實際進行無人值班自動化系統的時候，應該注意以下幾個問題：首先，在進行系統設計中，要想使通信的可靠性得到保證，就應該使用雙網結構。其次，因為水電站容量問題，所以在可編程邏輯器的選擇上，按照實際情況進行設計和實施。再次，計算機監控系統應該選用分層分布式開放雙網結構，這樣就能夠在保證經濟、技術以及可靠性的同時，充分滿足用戶的需求。最后，自動化系統的實現其中最重要就是安全問題，基于這個原因，可以在一些重點部位使用雙重冗余設計。這樣才能使其安全性能得到有效的保證。此外，自動化系統的設計還需要遵守以下幾個原則：

（1）自動化系統中關于PLC的選擇，應該選擇有以太網接口的，如果其規模相對較大，就應該采用雙以太網接口的PLC。

（2）在自動化系統中需要進行防火、防雷系統的設置。

（3）傳感器以及變速器的質量一定要得到確保。在視頻以及通訊方面也必須保證質量，這樣才能確保后期系統的正常使用。

2.2 梯級水電站系統的設計

在當前梯級水電站的自動化系統中，單模光纖通訊通道的應用最為廣泛。光釬通信與其他通信相比具有傳輸距離長、易敷射、通信容量大等多方面的優點，而且能夠在設計中實現圖像、聲音以及數據的傳輸，在長距離的傳輸過程中，傳輸的速度也是相當快的。當前在自動化系統中，普遍使用的通訊通道有：雙環形網結構，這種通道的通訊可靠性相當高，不過在進行初期的修建中，需要投入的資金比較多，具體需要根據實際情況進行選擇。其次，環形網絡結構的通訊通道，這種通道器優點在于，任何一處出現中斷，都不會對正常的通訊造成影響，而且能夠在發現中斷問題以后及時報警，因此，在維護方面比較方便。最后一種是兩根光纜通訊通道。這種通道可以同時使通信的可靠性以及運行的帶寬得到保證。

2.3 監控系統的設計

在進行水電站監控系統的設計時，要根據其具體的情況進行監控中心的設計。另外，還應該按照水電站的大小，確定監控中心的規模。如果要進行中型水電站監控中心的設計，在具體的設計中，使其通訊的穩定性以及可靠性得到保證，就應該使用光釬雙通訊通道，網絡結構的選擇上，雙星形和環形都可以實現。基本的配置一般有：以太網通訊通道，如果系統需要和外網進行連接，還需要進行防火墻的安裝，此外，視頻工作站、打印機、公用GPS以及上位機也是監控中心必備的，其中上位機主要是用于對水電站的調度和監控。在具體的工作中，利用以上設備就能夠使監控系統的功能得到有效的發揮。不過按照這種方式進行設計，前期的投入比較多。小型水電站的設計如果選擇這種方式，不管是從經濟效益方面還是配置合理性方面來說，都是不科學的。因此，在小型水電站的監控系統的設計中，具體的配置可以參考以下形式：

（1）利用星形的以太網通訊結構。

（2）配置兩臺上位機，以滿足對于水電站的監控需要。

（3）整個系統使用一臺服務器。

（4）打印機、GPS相關的設備需要根據實際的監控系統的需要進行配備。

（5）監控系統中設計一個視頻工作站，以便實現對小型水電站的監控。

在小型水電站的自動化系統的設計中，滿足以上設置，就能夠有效的實現對小型水電站的監控，當然，在實際的設計中，如果監控中心需要監控的水電站比以上兩種少，那么具體的設備的配置也可以按照實際的情況進行簡化，在確保使用性能的前提下，兼顧經濟效益，實現監控系統的優化設計。

3 結束語

綜上，中小型水電站中實現值班完全無人化，不僅能夠使其的工作效率提高，而且能夠在可靠性、穩定性等方面得到提升，同時還可以減少人力資源的使用。當然在其管理效率得到提高的前提下，還應該兼顧經濟效益。這樣才能實現完全無人值班的自動化系統科學、合理的設計，雖然目前一些水電站已經將這一系統在管理中進行了應用，但是其中仍然存在一些問題，而且沒有得到有效的推廣，不過相信隨著經濟、科學技術的不斷發展，完全無人值班自動化系統在未來一定能夠得到廣泛的應用。

參考文獻

[1]張秀梅.中小型水電站完全無人值班自動化系統的研究分析[J].硅谷，2014（10）.

[2]葉貴光.400V低壓機組水電站完全無人值班自動化系統建設應用研究[J].山東工業技術，2015（21）.

作者單位

吉林省水利水電勘測設計研究院 吉林省長春市 130021