研究水電站電氣二次監控及保護配置問題

李琪

【摘要】我國居民對電力的需求量隨著社會經濟不斷發展而日漸提高，電力行業建設了各種發電站，水電站因我國水資源豐富成了最具代表性的發電站之一。能將水能轉化為電能的綜合工程就叫做水電站，為了確保水電站各設備能獲得可靠數據以及維持設備正常運行，水電站對電氣進行二次監控就顯得尤為重要。本文目的在于研究水電站電氣二次監控及保護配置。

【關鍵詞】水電站電氣；二次監控；保護配置

引言：

水電站是遵循利用可再生資源的原則而建立，在我國電力事業中占有重要位置。水力發電具有無燃料消耗、成本低、取之不盡、能源結晶等優點，存在受然環境影響移民較多導致投資較高，若是發生事故會造成嚴重后果，同時大型工程還會影響生態環境等缺點。但水力發電站能為我國提供大量電能，利大于弊。水電站要想維持設備正常運行就需要在水電站設備運行的時候保護配置和對電氣實施二次監控。要根據系統設計和發電類型方面考慮才能對電氣進行有效二次監控。

一、二次監控系統設計原則

我國目前大多數水電站采用計算機監控系統對電氣進行監控，計算機監控系統具有于精度高、可采取無人值班等優點，而監控系統設計原則一般包含以下幾個方面。

（1）監控系統盡量使用最新型的網絡技術和計算機，要具備頂尖的監控配置和系統設置從而有效對電氣進行全方面監控。利用計算機監控系統可以減少重要部分值班人員甚至可實行無人值班模式，降低水電站人工成本，同時可以避免值班人員在值班過程中因疏忽或是操作失誤而影響監控。

（2）涉及到影響水電站運行正常的系統以及電氣設備必須采用冗余技術和雙重化設置，同時要求各項技術達到國家所規定的性能標準，對于像MTBF這種要求較高的指標需要保證部件、單機、整體系統等方面的有效程度，通過以上方法確保系統運行的可靠性。

（3）計算機網絡技術發展速度較快，水電站在選擇設備和配置時要符合這一特點，采用模塊式結構設計可避免水電站設備和配置因計算機網絡技術發展過快而無法達到先進水平的問題。結合最新計算機網絡技術擴充系統硬件設備或是擴大系統規模可以確保電氣監控系統保持領先水平。

（4）提高整個系統的抗干擾能力可以確保監控系統在水電站水力發電過程中正常運行，滿足水電站對現場環境的使用需求，是監控系統設計的重要原則之一。

（5）整個監控系統需具備控制簡單、操作方便等特點，保證計算機接口具有極強功能性從而確保工作人員有效完成與計算機數據信息進行轉換。

（6）使用PLC遠程控制系統可以對水電站各個設備進行遠程控制。在設計監控系統時必須考慮到PLC遠程控制系統需和輔助裝置、設備保護裝置、調速器通信的問題，主動與之配合。

（7）在電子式電表和監控系統進行通信時，水電站要使用統一的IEC-60875-104標準從而實現水電站對電能表采集進行管理，保障水電站自身經濟利益。

二、監控系統結構要求

水電站應該使用全分布開放式控制系統，這種系統的全模塊化的軟件體系結構可以實現系統與設備之間進行信息分析和傳輸，確保電氣監控的全面性和水電站設備運行正常，可以使功能相似但型號不同的設備相互替換，整個系統功能模塊化而不是完全封閉，具有增刪功能可以隨意刪除或增加功能模塊，從而實現同步信息。全分布開放式系統大致分為現地控制單元層和站級控制層，兩個控制層之間通過連接網絡建立一個可靠的網絡系統，系統之間采用通信性能較高的網絡交換機連接可以提高信息傳送速度，保證監控系統及時接收信息。此外，交換機與LCU間用光纖作為網絡介質，光纖的抗電磁干擾能力良好，可以使監控系統在各種環境下對設備進行實時監控。

三、設備配置要求

水電站配置應該分成操作員工作站和系統主機兩個部分，以系統主機為主操作員工作站為輔，兩套操作系統可以對水電站進行全方面管理。管理主要內容包含AVC的處理和計算、數據管理以及數據計算，保證控制所有運行設備以加強對電氣設備的監控。監控時要根據具體情況發布相應的操作命令，對出現的問題及時進行分析處理，生成曲線圖表方便工作人員管理設備。同時為每一套網絡交換機配備相關的10/100M RJ45以太網借口24，通過雙絞線來實現上位機系統、設備與交換機的通信，而交換機與LCU之間則使用光纖作為通信介質。LCU又被稱為現地控制單元是現地層主要設備配置，其作用主要是采集、計算以及分析監控對象的數據并傳到網絡上，自動服從上位機的操作命令和管理。LCU還具監視和控制功能，主要控制發電廠開關站、閘門、公共輔助設備、發電設備等對象，一般配置在生產設備周圍進行實時控制和監控，屬于發電站計算機控制系統中比較底層的控制系統。

四、計算機監控系統的功能

計算機監控系統主要包括采集運行過程中的設備信息數據并進行分析和處理、監控經系統自主診斷和傳輸數據、安全運行監控、實時調節和控制水電站電氣設備等功能，這些功能是電氣設備正常運行的保障。工作人員可以根據水電站運行方式設置相關軟件，關閉不能控制的電氣設備，工作人員自主選擇不同控制層的控制權。精確、有效和及時的計算機監控系統才能有效控制電氣設備，使水電站正常運行。計算機監控系統能對電站各種設備的運行參數和狀態進行安全監視，其主要監視內容包括運行狀態變化、運行過程、系統異常、越限檢查以及趨勢分析，出現異常運行狀態或是超出設定值時會及時進行報警，值班人員能及時處理，對發電站保護電氣設備和配置有著重要作用。

五、結束語

二次監控和保護配置是保證水電站正常運行的基礎，通過計算機監控系統收集、計算、分析處理每臺設備的運行數據從而控制和管理電氣設備，同時實現二次監控和陪著保護。計算機監控系統的及時性和精準性等優點讓水電站能正常運行，減少值班人員降低人工成本，工作效率也隨之增長。本文通過對水電站電氣二次監控及保護配置問題進行研究為水電站不斷完善以及改良二次監控系統指出明確方向，讓水電站二次監控更加成熟從而推動我國水力發電事業的發展。

參考文獻：

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