簡議水電廠自動化監控保護和通信系統的安全設計

蔣躍華

【摘要】水電廠自動化監控保護和通信系統，可實現站內設備的信息充分共享，并通過遠動通信接口實現與外部系統的信息共享。為了保障其安全運行，本文闡述了水電廠自動化監控保護和通信系統的主要內容，對水電廠自動化監控保護和通信系統設計的原則及其安全設計進行了論述分析。

【關鍵詞】水電廠；自動化監控保護；通信系統；內容；設計原則；安全設計

一、水電廠自動化監控保護和通信系統的主要內容

水電廠自動化監控保護的主要內容包括發變組保護、母線保護、電抗器和廠用電設備保護，如發電機縱差保護，機組過速保護，溫度過高保護，油壓裝置事故低油壓保護，主變瓦斯保護等。水電廠內電氣設備主要有水輪發電機、變壓器、母線、斷路器等，不同的電氣設備有不同的繼電保護配置要求。大中型水電廠內的電氣設備一般采用微機型繼電保護裝置。

水電廠通信系統主要包括系統通信、站內通信、對外通信、施工通信和水情自動測報系統通信等。水電廠的通信方式總體上可分為有線通信方式和無線通信方式兩類，有線通信方式由電纜通信和光纖通信等實現，無線通信方式主要由電力載波通信、衛星通信、移動通信、微波通信、短波及超短波通信等實現。隨著通信技術的不斷發展和更新，光纖通信、衛星通信、移動通信在水電廠通信領域得到越來越廣泛的應用。

二、水電廠自動化監控保護和通信系統設計的原則

水電廠自動化監控保護和通信系統設計的原則主要包括：（1）實用性及可靠性原則。在遠程監控系統工程中，首先考慮的是實用性和可靠性，遵循面向應用、注重實效、急用先上、逐步完善的原則，以確保使用的技術及設備成熟可靠。在系統的設計和實施工程中，應該充分考慮系統的可靠性。（2）經濟性原則。在完成系統建設目標的基礎上，力爭用最少的投資，取得最大的效益。在網絡設計、設備選型上，采用高性能價格比的方案和設備，不僅使資金的投入、產出比達到最大值，而且要降低整個系統的運行成本，以較低的人員與資金投入來維持系統的正常運行。（3）先進性、成熟性與可擴展性原則。在滿足實用性原則的基礎上，并結合水力發電廠的實際情況，選用先進的設備、優化的結構、綜合布線方式及多媒體控制技術，以適應新世紀現代生產管理發展的需要。系統建設適應行業發展，具有良好的可擴展性，充分保證能夠將今后增加的新設備和新功能簡單方便地與原有系統相結合。（4）開放性和標準化原則。系統中所采用的布線設計、通信協議、系統設備及布線材料都符合國際標準、國家標準、工業標準和各類標準及相關行業標準。充分利用不同網絡的優勢，將它們有機地結合起來，為信息交換和設備互操作創造有利條件。（5）可維護性、可管理性原則。網絡設計和設備選型應具備實施安裝方便、配置方便等特點，盡可能采用先進的、直觀的管理手段，能夠合理配置、均衡和調整網絡資源，監控網絡運行狀態，控制網絡運行。

三、水電廠自動化監控保護系統和通信系統的安全設計

1 水電廠自動化監控系統的安全設計表現為：（1）為了防止對監控系統的不正當利用，在進入監控分控系統時設置了各自的身份驗證，只有通過了身份驗證方可對各項功能進行操作。系統中，我們設置系統管理員具有最高管理權限，可以對各監控點進行授權，只有經過授權的分控點才可對監控點進行監視和控制。采用此辦法，便可根本杜絕利用監控系統進行的一切不正當行為。（2）加強系統電源的管理，建議在主控中心統一為攝像機提供電源，以防止人為前端斷電。同時可考慮為整個監控系統統一配備UPS不間斷電源，保證在斷電的情況下不影響監控系統正常工作。（3）數字錄像的安全性策略。采用數字智能型控制主機具有掉電重啟功能，以及權限設置、數據備份和視頻丟失報警等功能。可對16路圖像源任意授權，實施數字監控和錄像。當前端設備遭破壞致使視頻圖像丟失時，系統會有報警提示，通知使用者出現錯誤的圖像源等信息，并指導使用者進行設備調整；另外，系統還可設置視頻移動感知報警，當監視畫面上出現物體移動時，系統也有報警提示，通知使用者出現監控區域有移動物體，提醒使用者注意該物體是否為非法入侵；

2 水電廠通信系統的安全設計。水電廠自動化監控保護系統通信網絡由站內通信網絡、遠動通信接口等組成。（1）站內通信網絡。基于以太網優越的綜合性能及在工業控制領域運用中高占有率，水電廠自動化監控保護系統選用以太網為基礎構建通信網絡。整個網絡采用分層分布的體系，站用層使用100M以太網，間隔層使用10M以太網。均采用集線器（交換機）的星型拓撲結構，傳輸介質根據需要選擇雙絞線或光纖。現地層的保護裝置、測控裝置、自動裝置等具備以太網接口的設備直接接入現地層以太網，其它分布布置的智能設備通過規約轉換器、測控裝置或低壓保護裝置轉接入現地層以太網。根據設備所屬區域連接到適當的現地層集線器（交換機）。然后再將所有現地層集線器（交換機）接入站用層集線器（交換機）。水電廠自動化監控保護系統還使用TCP/IP通信規約棧，在保證傳輸效率的基礎上實現了整個通信系統的健壯性和兼容性。（2）遠動通信接口。水電廠自動化監控保護系統利用專門的通信服務器完成變電站自動化系統和各種外部網絡的互連，可以收集變電站內所有保護、測控、IED裝置的信息，使用各種標準通信規約以一對多的方式進行發送，并對各上位機下達的各種控制命令進行分析后發往對應的設備正確執行。系統通信服務器在軟件上兼容多種廠商/國家/國際的遠動通信規約，也能在較短時間內實現使用者特殊的規約要求。另外ZR3000型系統在硬件上提供多種通信接口方式，不僅兼容目前各種調制解調標準的模擬通信，還能以高達64Kbps的通信速率接入各種數字通信網絡，也可通過標準的10M以太網口和外部通信，基本上能夠適應將來一段時間內電力系統通信網絡的技術發展。

結束語：

綜上所述，水電廠自動化監控保護和通信系統的主要工作是監視和控制輸水發電系統、水力機械設備及系統、電氣設備及系統、泄洪閘門，水工建筑物等，確保水電廠的安全高效經濟運行，因襲必須加強對其安全設計進行分析。

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