試析水電站自動化系統中的監控系統及其應用

姚志程

摘 要：伴隨著經濟的發展，科學技術取得飛速發展，信息技術在各行業的發展建設過程中取得廣泛應用。為了促進電力行業多元化、數字化以及全自動化發展，電力企業應該結合實際發展狀況不斷強化企業內部技術。水電站自動化系統中的監控系統在企業發展建設過程中發揮著至關重要的作用，它不僅可以有效地監控水利工程的實際施工狀況，還能對主要施工設備進行監視和保護。在實際發展建設過程中，企業應該高度重視水電站自動化系統中監控系統的實際應用，為企業的發展建設提供動力保障。

關鍵詞：水電站；自動化系統；監控系統；應用

前言

水電站自動化是現代信息社會發展的必然要求，實現水電站自動化的目的是提高工作的安全性和經濟性，在保證電能質量的前提下，減輕人力勞動負擔。水電站自動化也就是讓水電站生產過程的操作、控制和監視等工作直接由計算機信息系統控制，幾乎無人參與或者少人參與，生產過程會按照事先預定的計劃有步驟、有條理地進行。信息技術采用是“無人值班”或者“少人值守”管理模式的前提保證，信息技術的發展給水電站自動化系統的發展建設提供了技術保障。我縣獅子巖水電站已運行二十多年，控制、保護采用常規開關、儀表及繼電器，設備陳舊老化，運行維護極不方便，且費用高；該站綜合自動化改造被列為水電農村電氣化項目后，于2008年8月起陸續對35KV開關站、3臺機組的調速器、勵磁系統，微機保護、計算機監控系統，直流電源、輔助設備控制系統進行了改造，其中監控系統改造是本次最重要的內容，改造后用微機保護取代了原來常規的單個電磁繼電器，增加了保護種類，提高了保護性能。改造工程于2009年9月完成，工程的完工在保障電站的安全生產和提高電站經濟效益等方面發揮了十分重要的作用，經過幾年運行，已顯現出綜合自動化優越性。

1.電站概況

座落在舞水河畔、夜郎故地的獅子巖水電站是新晃縣目前最大的能源生產企業。它將環繞縣城的舞水河截彎取直、人為改道，經隧洞引至獅子巖形成落差用以電力生產。獅子巖電站裝機容量為9600KW（裝設3200KW的水輪發電機組三臺，定漿式兩臺，轉漿式一臺），設計最大出力8361KW，多年平均年發電量4450萬kwh。電站主體建筑物主要由攔河大壩、引水系統和廠房樞紐三部份組成。2003年為清理河道，美化縣城居民生活環境，提高縣城城市品位，電站籌資950萬元在電站大壩左側下游原預留斜面升船機位置處，增設容量2500kw水輪發電機一臺，于2006年12月建成投產，該機組的運行使環城舞水河段保持蓄水，與竹王大道相依相伴，成為侗鄉一道亮麗的風景線。

2.試析水電站自動化系統中的監控系統及其應用

2.1 系統設計原則

水電站自動化系統設計首先應該滿足以下原則：第一，系統結構先進性。第二，系統監控過程中發現局部故障不會引發嚴重的系統問題，為了提高水電站系統的整體水平，系統設計時還應該保證系統的安全可靠性；第三，良好的開放性要求水電站系統采用全分層分布的開放式系統；第四，完善的人機界面。水電站操作人員應該結合各種設備準確地完成監控；第五，系統在堅持對外通信功能的同時還應該具有良好的經濟性。

2.2 監控系統結構

由上述系統設計原則結合該站運行實際，獅子巖水電站自動化系統中監控系統采用全分布、開放式的控制系統框架，具體劃分為廠站監控層和現地控制層，廠站監控層負責全站電氣設備的實時控制及其運行狀態監控，現地控制層可獨立運行，負責對水輪發電機組、配電裝置等進行實時控制及監視；監控系統實現實時環空，既可以單獨完成各位置的監控需求又能與其他系統協調運作。監控系統全廠數據庫設置在數據管理站中，和歷史數據庫共同服務于監控系統，LCU中包含各單元數據庫，系統中各節點的功能應該有明確規定，各節點上嚴格按照任務標準和系統網絡要求完成通信。下圖1是水電站自動化系統中的監控系統結構圖。

2.3 監控系統軟件結構

監控系統軟件結構十分清晰，包含四大部分，系統軟件、基本軟件、應用軟件和工具軟件，以面向系統服務的分布式系統架構為主。監控系統軟件具有完整齊全和標準化的特點，能夠在系統中各個位置進行有效地配置。監控系統軟件結構還能復制和重復使用，既可能單獨完成監控任務又可以與其他設備同時使用，具有較強的靈活性和可靠性。

2.4 系統功能應用

2.4.1廠站監控層功能

主要配置及功能如下：

（1）二臺主機兼操作員工作站，雙機冗余，互為熱備用，監控命令由監控主機發出，另一臺只作為監測、數據通信。

（2）一臺通訊工作站，主要用于完成與上級調度通信，并留有與MIS系統、水情系統、大壩監測系統、模擬屏及工業電視監控系統接口，同時監控系統語音報警系統與通訊工作站相聯。

（3）一臺工程師工作站，主要用于修改定值、系統維護、軟件開發等，還可用于離線設置參數對運行人員仿真培訓。

（4）一套GPS衛星時鐘系統，衛星時鐘接受GPS的授時標準時間，通過串口與主機兼操作員工作站相連發送對時信號，使全廠時間同步，完成整個監控系統的精確對時。

（5）二臺在線式USP，為操作員工作站等其他設備提供電源。此外還有打印、光纖網絡設備等。

2.4.2現場控制層功能

現場控制層單元由機組LCU、開關站及公用設備LCU、閘門LCU組成，能夠對監控系統內部各信息進行有效控制，在結合各自的輸出和輸入系統與生產過程保持一致。各單元層內的主要控制層具有獨立性和系統性的特點，能及時采集和處理生產過程中產生的各類數據。

3.結束語

在社會主義市場經濟快速發展的大環境下，電力企業改革正穩步推進，水電站管理工作逐漸向“無人值班”或者“少人值守”的模式轉型。隨著改革的發展，社會對電力企業生產運行管理工作提出了更高的要求，也對水電站自動化技術提出了全新的發展空間。因此，水電站建設人員應該高度重視自動化系統中監控系統的應用，在提高應用效果的同時，為企業的發展建設提供動力保障。

參考文獻：

[1]董鵬.水電站自動化系統的應用與探討[J].地下水，2012，（05）.

[2]毛建生，呂明祥.水電站自動化系統防雷設計[J].中國農村水利水電，2010，（01）.

[3]黃興榮，劉仁江.淺談中小型水電站綜合自動化系統的應用[J].科技資訊，2014，（05）.

[4]阮小玲.水電站計算機數字監控系統應用淺析[J].科技致富向導，2012，（09）.