關于水電廠電氣自動化的監控系統組態模式及功能初探

馬艷冰

摘 要：分析了水電廠電氣自動化監控組態模式，探析了水電廠電氣自動化監控系統的功能，以期能為相關工作提供借鑒。

關鍵詞：水電廠；電氣自動化；監控系統組態模式；功能

中圖分類號：TV736 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）17-0027-02

隨著經濟和社會的發展，水電廠的電氣控制逐漸向自動化方向發展。通過水電廠電氣自動化系統創建獨立的監控系統，實時監控水電廠的實際運行狀況，對保證水電廠電氣自動化的穩定運行具有非常重要的作用。

1 電氣自動化的監控系統組態模式探析

1.1 遠程監控模式

在水電廠自動化系統中，遠程監控模式的應用具有組態靈活、可靠性高、節省控制面積、降低安裝費用、節省電纜等眾多優點。但是，由于這種監控系統組態模式的通信速度比較慢，而且水電廠電氣自動化的通訊需求量比較大，所以，導致這種監控系統組態模式不適合在整個水電廠自動化系統中使用，只能在水電廠的小單元電氣自動化系統中使用。

1.2 現場總線監控模式

隨著現場總線和以太網等計算機技術的快速發展，現場總線監控模式在社會各個領域被廣泛應用，并且積累了豐富的運行經驗。這種模式在水電廠電氣自動化系統中的應用具有很大的優勢，能夠為水電廠電氣自動化控制奠定良好的基礎。現場總線監控模式能夠使水電廠電氣自動化系統的設計更有針對性，主要是根據間隔狀況進行設計，不同的間隔具有不同的功能。這種監控系統組態模式具有遠程監控模式的全部優點，還在遠程監控模式的基礎上減少了模擬量卡件、I/O卡件、端子柜和隔離器件等的用量，并且這種模式的電氣設備能夠采用就地安裝的方式與監控系統進行通信連接。這樣能夠節省大量的電纜，節省安裝和維護的費用，降低綜合成本。此外，這種組態模式具有獨立的功能，各個裝置僅需要通過網絡連接即可。網絡的組態形式靈活，即使某一個裝置存在問題，也只會影響相對應的元件，對其他裝置不會造成影響，顯著地提高了整個系統的安全性和可靠性。因此，這種組態模式是現代水電廠電氣自動化監控系統的主要發展方向。

1.3 集中模式

集中模式即采用傳統的硬接線模式把強電流信號轉變成標準電流信號，然后將電纜硬接線通過電子模擬量和開關信號一對一地接入I/O模件柜中，當進入I/O組態模式后，就能夠實現對電氣設備的自動化監控。這種組態模式可以分為遠程I/O接入模式和直接I/O接入模式，遠程I/O接入模式是在數據信息相對集中的原理控制室的電氣設備現場，創建相應的遠程I/O采集柜，將通信形式和DCS的控制系統與主機聯系，實現對電氣設備的遠程實時監控；直接I/O接入模式是將電線直接接入凹電子設備的組屏中，實現對水電廠電氣設備的自動化監控。兩者在本質上沒有區別。集中模式的優勢主要表現為電氣信息的采集形式相對集中，便于管理人員管理，同時，硬接線的形式成熟、快捷，反應速度相對較快，便于在水電廠的環境中運行。此外，其缺點是需要的電纜數量比較多，不便于安裝，并且后期運行的維護工作量也比較大。由于DCS系統采用按點收費的方式，在投入運行之后需要消耗大量的成本，并且這種模式檢測的電氣信息不完整，沒有獨立的電氣監控主站系統，因此不能在復雜的水電廠電氣自動化系統中使用。

2 電氣自動化監控系統的功能探析

2.1 數據采集和處理功能

水電廠電氣自動化的監控系統的主要功能是采集電氣信息，對越限信息、故障狀況、模擬量信息、變位信號、運行狀況和相關事件進行檢測，驗證信息的合理性，并對相應的信息進行預處理，對系統數據庫進行實時更新。數據采集信號的類型包括脈沖量、狀態量和模擬量等。脈沖量主要是無功電能和有功電能；狀態量主要指的是安裝自動裝置的動作與報警、機電保護裝置的動作與報警、接地開關的位置信號、隔離開關和斷路器的位置信號等；模擬量主要包括功率因數、溫度因數、無功與有功功率、電流、電壓等。

2.2 電氣設備管理功能

水電廠電氣自動化監控系統的電氣設備管理功能包括：電氣設備管理的檔案管理、維護記錄管理、自動設置管理和臺賬管理等，同時，它還能夠對電氣自動化系統進行實時、在線的監控和管理。例如，對電氣設備的運行狀況實時監控，并統計狀態信息，將統計結果輸送到管理信息系統，即MIS系統中，處理所有的數據信息。

2.3 操作控制功能

水電廠電氣自動化監控系統的操作控制模式包括上位機控制和就地控制兩種。操作控制功能的實現需要根據命令的優先級，按照“先采用就地控制，再進行上位機控制”的原則，保證遠程監控和設備現場監控的協調配合，實現現場常規監控和遠程監控的和諧統一，進而保證操作控制的一致性和安全性。

2.4 監控與報警功能

采用陰極射線管的顯示器，即CRT，能夠將開關站的實時運行信息，例如設備的相關參數、操作指導參數和設備的四季運行狀況等完整地顯示在屏幕上。在通常情況下，水電廠電氣自動化的監控系統需要使用2個CRT終端分別顯示不同的信息，并且2個終端能夠獨立、同步地生成相應的顯示畫面，當模擬量出現越限問題時，監控系統能夠將報警信息及時顯示在顯示器上，并將相應的報警信息打印出來。報警信號包括的內容有越限對象的名稱、越限時間、編號和相應的參數值等，通過這些信息能夠對越限的次數進行累計計算。此外，監控系統的報警方式有兩種，分別為預告報警和事故報警，并且兩種報警形式的報警音響、顏色等存在一定的差別，便于區分。

2.5 事故記錄功能

當水電廠的電氣設備發生故障時，電氣自動化監控系統能夠將主要的信息顯示出來，并對相應的故障信息進行記錄，將故障的動作信號、動作性質、動作時間等按照時間順序記錄下來，便于進行故障原因分析。這樣做可以快速找出問題的解決辦法，防止相同的事故在同一部位再次發生。

3 結束語

總而言之，隨著網絡技術、計算機技術、自動化技術的快速發展，電氣自動化已經成為了水電廠發展的必然趨勢。通過創建獨立的自動化監控系統，利用自動化監控系統的各種功能能夠對水電廠的實際運行狀況進行監控，對保證水電廠電氣自動化系統健康、穩定的運行具有非常重要的作用。

參考文獻

[1]張蕾，孟繁欣.水電廠電氣自動化監控系統功能分析[J].科技傳播，2011，12（9）：54-55.

[2]關秋來.分析發電廠電氣自動化監控系統功能[J].科技創新導報，2013，3（5）：109.

[3]刁愛民.新時期電氣自動化監控體系研究[J].科技創新導報，2012，15（31）：88-89.

〔編輯：白潔〕

About the Monitoring System of Power Plant Electrical Automation Configuration Mode and Function

Ma Yanbing

Abstract： The hydropower plant electrical automation monitoring configuration mode， the function of a hydroelectric power plant electrical automation monitoring system in order to provide reference for related work.

Key words： hydropower plant； electrical automation； monitoring system configuration mode； function