中小型水電站完全無人值班自動化系統的研究分析

張秀梅

摘 要 隨著社會市場經濟的發展，我國的電力行業取得了較大的進步，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逐漸引起先進科學技術，實現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，文章對該系統的設計進行簡要分析，對于保證中小型水電站的穩定運行具有非常重要的作用。

關鍵詞 中小型水電站；無人值班自動化系統；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

隨著長期的發展，各項技術都取得了長足的進步，我國的中小型水電站自動化系統取得了較大的成果，其中的自動化水平在不斷的提升，并且很多已經實現了完全無人值班，這在水電站的運行過程中發揮了非常重要的作用，隨著網絡通信技術、計算機監控技術、水電站各種配套設備質量的提升，水電站的自動化系統的控制質量在不斷的提升。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，但因當時技術局限性和水電北方環境等因素，工程建成后沒有完全實現無人值守，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的設計

對中小型水電站完全無人值班自動化系統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，在該種形式的系統中，不需要設置遠距離的監控中心，數據的通信是通過3G網絡或者GPRS網絡來完成，該種系統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，該種形式的自動化控制系統中，要設置遠距離的監控中心；桃林口水電站設計只預留了遠程控制系統的端口，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，在該系統中，應用網絡技術對各級水電站進行有效的連接，然后設置遠距離的調度監控中心。

在實際的應用中，進行水電站完全無人值班自動化系統的設計時，應該充分的考慮以下幾個問題：1）系統設計的過程中，為了保證通信的可靠性，通信通道應該采用雙網結構，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、經濟實用、便于擴充、技術先進、安全可靠等基本要求，在系統設計的過程中，其計算機監控系統應該應用分層分布的開放式雙網結構；4）整個系統設計過程中，最關鍵的問題就是安全問題，在一些關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，依據水電站的規模及運行要求等的不同，系統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中，應該選用具有以太網接口的PLC，如果水電站的規模較大，則應該選用具有雙以太網通訊口的PLC；2）在其以太網的選擇過程中，根據實際的需要，可以采用雙環形、環形、雙星形的以太網配置；3）要保證各種變送器、傳感器具有優質的質量；4）應用數字化的工業視頻系統；5）保證通訊通道的可靠性；6）應該設置可靠的防雷系統以及火災報警系統。

桃林口水電站自動化監控系統設計采用了雙網環形結構，通訊系統雙模塊，在技術上是完全可以達到無人值守的。

2 計算機監控系統的網絡設計

對于像我們桃林口水電站這樣地處邊遠山區的電站，其監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，監控中心的計算機網絡設計過程中，需要根據水電站實際的規模大小來選擇合理的設計方案。在中型水電站的監控中心設計過程中，其結構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。其網絡結構可以采用環形結構也可以應用雙星形結構，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，以便于在監控與調度工作中發揮良好作用；2）系統中需要配置公用的GPS及打印機；3）系統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）系統中應該具有一套或者兩套的視頻工作站；5）如果系統在實際的運行過程中需要與其他的網絡進行連接，則需要在系統中設計有效的硬件防火墻；6）其通訊通道應該采用以太網的通信通道。

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，站在經濟性的角度對小型水電站的自動化系統的配置進行考慮，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）在監控與調度工作中，應用兩套上位機；2）系統中應用一臺數據服務器；3）根據實際的工作需要系統中需要配置公用的GPS、打印機等設備；4）系統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）系統中應用星形的但以太網通訊結構即能滿足其最基本的通訊需求。以上的配置結構是針對規模大小一般的小型水電站進行設計，對于水電站數目較少的監控中心，則可以根據實際的需求，對其配置進行適當的簡化。

3 梯級水電站完全無人值班網絡設計

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點，并且將光纖應用于其網絡設計中，能夠進行數據、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構為：1）兩根光纜通訊通道，這樣既能保證通訊的可靠性，又保證了系統運行所需的帶寬；2）環形網絡結構，在其運行的過程中，通訊通道中的任何一處出現中斷，整個網絡的通訊不會出現中斷，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）雙環形網的結構，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，結合水電站實際的情況適當的選取。

4 結束語

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實現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、經濟性、安全性等各種因素，對其完全無人值班自動化系統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的設計具有一定的參考作用。隨著技術的發展與設備的更新，桃林口水電站終將會實現無人值班、少人值守的運行模式。

參考文獻

[1]袁江鋒，文建輝，苗紅雷.中小型水電站完全無人值班自動化系統的研究[J].小水電，2011（12）.

[2]盧任文.中小型水電站完全無人值班自動化系統在趙家埡水電站的應用[J].小水電，2011（2）.endprint