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

摘 要：隨著科學技術的不斷進步，利用智能化系統取代人工作業已經成為現代各方各業發展的必然趨勢。我縣在400V低壓機組水電站中，完全人工值班或者少人值班都會在增加水電站的運行成本，采取無人值班自動化系統十分必要。本文就對400V低壓機組水電站完全無人值班自動化系統建設和應用展開研究。

關鍵詞：400V低壓機組水電站;完全無人值班自動化系統;建設;應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.143

0 引言

近些年來，在經濟支持和技術進步的背景下，水電站的自動化水平得到了快速發展，無人值班自動化系統被廣泛應用在各種水電站中。本文就以400V低壓機組水電站為研究對象，分析其無人值班自動化系統的建設和應用。

1 400V低壓機組水電站完全無人值班自動化系統的建設

1.1 無人值班自動化系統實現的基礎條件

無人值班自動化系統是在現代科學技術不斷發展、進步基礎上實現的，這些基礎條件主要體現在三個方面：首先，可靠的一次設備，主要是指技術狀況良好、供電可靠、可以準確接受控制命令且不誤動的設備;其次，合適的二次設備，是指根據400V低壓機組特點設計的可靠、經濟的設備;第三，良好的通訊通道，是指低成本的遠程通訊通道，包括光纖、GPRS模塊、3G模塊等。

1.2 無人值班自動化系統的主要組成部分

（1）自動化控制屏。自動化控制屏是為了實現無人值班情況下對水電站低壓機組的自動控制而設計的，其中包括智能型萬能式斷路器、自動控制裝置、微機勵磁裝置等設備，集合了發電機的主回路控制、二次測量、繼電保護和控制等諸多功能;在結構上，一次部分、二次部分、強電和弱電是彼此分離的，避免了彼此間的干擾，確保水電站低壓機組運行的安全可靠[1]。自動化控制屏的控制包括兩種方式，一是以微機控制為主的自動控制，可以實現低壓機組的自動開停機、功率自動調整、閥門自動開關以及斷路器自動斷開等;二是微機控制系統故障時的手動控制，包括手動操作開關、各種信號燈和測量儀表等，同樣能完成上述各種操作;（2）計算機監控系統。計算機監控系統是輔助自動化控制屏功能實現的重要子系統，主要功能是對水電站中低壓機組運行情況進行全面監控，在實際應用中，有iRS485和以太網計算機監控系統兩種。iRS485通信口的優點在于技術成熟、節約投資、提升自動化水平，缺點是通訊速率較低;以太網的優點在于通訊速率很高，最高可達100Mbps，而且在監控系統中可以加裝攝像頭，提高系統的監控效果;（3）智能控制器。智能控制器是完全無人值班自動化系統的核心所在，只有通過智能控制器，才能完成對低壓機組的自動調整。智能控制器具有集成度高、功能強大的特點，集中了低壓機組的所有通訊、轉速和溫度測量、發動機保護、自動控制和準同期、非電量測量等功能，在保證水電站低壓機組功能完整的基礎上，降低了設備配置的消耗，提高了設備使用的效率，有效節約了投資成本;（4）通訊子系統。通訊子系統也是無人值班自動化系統必不可少的組成部分，控制器對低壓機組運行信息的收集和指令的下達都需要經過通訊子系統，就400V低壓機組水電站實際情況而言，由于投資成本較低，通常不會架設專門的光纖，采用的通訊子系統主要是GPS、3G和Internet[2]。其中，GPS網絡寬帶較小，只能傳遞各種機組測量數據和相應控制信號，無法實現視頻圖像的傳輸，手機和計算機均能使用;3G網絡能夠提供2M寬帶，穿了基本的數據和控制信號傳遞外，可以實現1路視頻圖像的傳輸，手機和計算機均能使用;Internet可以實現數據、控制信號和多路視頻圖像的傳輸，但需要申請固定的IP地址，加裝防火墻，會增加投資成本。

1.3 無人值班自動化系統的輔助組成部分

無人值班自動化系統的輔助組成部分，即工業視頻系統。通過工業視頻系統對各個設備的重要部位，如發電機、水輪機、集水井、大壩、尾水、主閥、升壓站、廠區大門等安裝攝像頭，增加監視功能，與上面的自動化系統完全獨立，對電站進入人工遠程監視。通過此系統，運行人員可以在集控制中心完成對電站全部設備及水情的完全了解，并通過視頻圖像的形式解決電站的安全防衛問題。

2 400V低壓機組水電站完全無人值班自動化系統的應用

營山縣由于光纖將覆蓋所有發電站及變電站，可以利用這一條件實現水電站的集中控制，達到具備遙測、遙信、遙調、遙控、遙視的五遙功能。

在我縣幾個低壓機組水電站中，目前正通過小水電站增容改造這個機會，完成水電的自動化升級技改設計工作，進入設備招標采購階段，采用了完全無人值班自動化系統，通訊方式為光纖，首先在電站控制中心一級進行前期監控，一旦光纖完善，將監控中心設置在公司總部，實現各站的集中控制，如經過一段時間運行后，將會取得良好的經濟效益和社會效益，具體體現為：首先，水電站運行、維護人員的工作強度大大降低，人員配置得以降低，人員費用支出大幅度減少，提升了運行效率和經濟性。通過集中控制，大大改變運值人員的工作條件，實現在城市對山區設備的控制。其次，依靠無人值班自動化系統，對輸電站低壓機組運行情況的監測更加準確、及時，有效降低了不正常工作狀態造成的事故問題;利用自動化系統的自動控制，不僅提升了控制操作的效率，還能夠避免由于人為操作失誤等因素造成的事故，保障了低壓機組運行的安全[3]。

3 結語

完全無人值班遠程自動化系統是400V低壓機組水電站運營的必然趨勢，需要依靠先進設備和技術才能實現，可以有效提高運營效率、降低運用成本、提升經濟效益，提升低壓機組水電站的自動化水平，促進小型水電站的可持續發展。

參考文獻：

[1]黃文寶，胡蘭芳，盧任文.400V低壓機組水電站完全無人值班遠程自動化系統[J].小水電，2013（01）：40-43.

[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（01）：53-56.

[3]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（06）：74-78.

作者簡介：葉貴光（1964-），男，四川南充人，本科，電氣工程師，研究方向：小水電站無人值班應用技術及安裝。endprint