淺析水電廠自動化監控系統功能

王江 蔣東山

【摘 要】水電廠是我國電力供應的重要組成部分，近年來，隨著經濟的發展，對于電能的需求越來越大，水電廠發電逐漸引起了人們的重視和關注。在信息技術、控制技術不斷發展的背景下，水電廠逐漸呈現出自動化和智能化的發展趨勢，水電廠自動化監控系統，不僅起到監控的作用，還會參與到通信過程中，體現可靠性的特征。自動化監控系統具有智能化、人性化、可選擇化、精確度和工作協調性等特點，本文主要淺析了水電廠監控自動化系統的功能。

【關鍵詞】水電廠；自動化；監控系統；功能

隨著社會經濟的發展，科學技術的進步，電氣自動化和智能化是水電廠電氣發展的重要目標。自動化監控系統是水電廠發展的必然趨勢，在水電廠中應用自動化監控系統，不僅能夠時刻監控水電廠的運行，還能幫助水電廠及時地排除故障，保證水電廠整個系統的正常運行，同時在不斷發展的過程中，自動化監控系統會朝著智能化的發展方向前進，這樣在保證系統正常運行的同時還能夠為企業降本增效做出貢獻。而在水電廠監控自動化系統上有著很多的功能，這些都是推廣水電廠電氣自動化監控系統的必要理由。筆者就幾個方面分析水電廠電氣自動化監控系統的功能。

1水電廠監控系統的組態模式及構建

1.1監控系統的組態模式

由于現階段以太網以及現場總線等網絡技術在變電站綜合自動系統中得到廣泛的應用，運行經驗非常豐富，再加之智能電氣設備的快速發展等，均為水電廠電氣系統實現自動控制奠定了堅實的技術基礎。基于現場總線的監控模式提高了系統設計的針對性，設計過程中可以按照間隔情況來進行，間隔不同，其所對應的功能也不同。基于現場總線的監控模式與遠程監控相比，不僅包括其全部的優點，而且遠程監控模式中所用到的隔離器件、端子柜以及模擬量卡件等設備均大幅度減少，此外，智能電氣設備還可以實現就地安裝，通過通信線連接監控系統，從而大大節約了控制線纜及相應的安裝維護成本，使得系統組建的綜合成本得以大幅降低。

1.2監控系統的基本構建

水電廠的電氣綜合自動化控制系統的結構按照分層分布式多cpu體系進行設計，不同的設備及子系統組成不同的結構層，實現其所對應的功能。就整個系統而言，其二次設備可以分為站控層以及單元層兩層，其中站控層設置以太網，其主要作用是實現主機之間以及監控機和各單元層間的信息交換，具體的工作站包括主工作站、遠動通信站、操作員站、工程師站、歷史數據存儲站等。其中主工作站的主要作用是對監控系統所有采集的數據進行處理后發送給其他站點；操作員站主要是給運行人員提供監視、查詢、操作等功能的服務器；遠動通信站的主要作用則是實現自動控制系統和水電廠其它系統的連接及信息共享；工程師站的主要作用則是供系統工程師針對系統的數據庫、操作界面以及報表功能等進行修改與維護，并對網絡監視設備進行維護。此外，維護工作站還可以兼作技術人員培訓工作站，在該模塊進行操作流程的預演，并對運行工作人員進行培訓和仿真操作等；歷史數據存儲站的主要作用是存儲監控系統產生的且必要的歷史數據，以便電廠設備事件的分析。

2水電廠監控系統的具體功能

2.1數據的采集及處理 系統的現場測控單元的主要作用就是采集相關信息，對事件、系統運行狀態或者變位信號、模擬量以及故障情況、越限信息等進行檢測，校驗數據的合理性以及其它的預處理，并將數據庫實時更新。數據采集信號類型包括模擬量、狀態量以及脈沖量，其中模擬量的主要內容包括電流電壓、有功及無功功率和頻率、溫度以及功率因數等；狀態量的主要內容則包括斷路器及隔離開關、接地開關的位置信號、繼電保護裝置與安全自動裝置的動作及報警，還有相關的運行監測信號等；而脈沖量主要為有功及無功電能。

2.2信息顯示、監視、記錄及報警功能

監控系統主控層通過相關設備對現場控制單元級自動周期性采集獲取相關數據，在存入數據庫的同時，對相關數據進行分析和處理，通過將整個系統的實際電壓電流等模擬量、計算量以及隔離開關和斷路器等的具體掛牌檢修狀態、開關狀態等等實時數據整合生成以圖形、表格方式給工作人員。

通過實時數據庫的更新，顯示電氣接線圖、運行監視圖等各種畫面在上位機，生成報警一覽表和模擬量等的趨勢曲線，對設備的運行數據和狀態進行實時監控并顯示，相關工作人員可以通過監視器時刻清晰的監視全站的實際操作過程和運行狀態。在設備發生事故時，監控系統會自動將動作的自動安全裝置、斷路器信息和繼電保護，包括動作性質、信號名稱、編號、動作時間以及信號狀態等通過時間順序一一記載，同級事件發生的順序記錄表格，還可以通過CRT顯示以及打印機打印輸出，也可以存入存儲裝置中保存，為判斷人員過失，分析事故原因，斷路器跳閘順序及分辨保護動作等提供直接依據。在對實際數據的實時分析中，當模擬量達到上限時，提示并打印報警信息，對越限對象的編號、名稱、越限的參數值及越限時間不斷的報告，并累計越限次數。報警信息可以分辨出故障報警和事故報警，而且不同程度的報警會表現出不同的顏色和音響。

2.3操作控制

操作控制的模式分為就地控制及下位機或者上位機系統。操作命令的優先級設置按照先就地控制再進行上位機控制的順序實現。保證設備現場與遠程監控互相結合并互相協調，實現遠程監控與現場常規監控的和諧統一，以保證控制操作控制的安全性及一致性。

2.4歷史數據存儲

水電廠在正常運行過程中會產生很多的數據，這些數據如果要監控系統一一記錄并顯示，那么監控系統會非常的臃腫，信息的及時性得不到保障且影響運行人員監盤。因此監控系統產生的一般數據會以某一段時間為分界點，將數據化為歷史數據和最近數據，監控系統會將分類為的一般數據存儲到歷史數據硬盤中保存下來，方便運行人員在需要查看歷史數據的時候調閱，同時也方便在發生事故后對事故的分析。

2.5自動發電控制

自動發電控制功能是根據預定好的條件及要求，通過快速且經濟的方法對電廠的有功功率進行自動控制，從而更好地滿足系統的要求。自動發電控制技術是以電廠的安全運行為前提，遵循經濟運行的原則，以實際運行中運行方式及運行工況的不同，針對全廠的機組制定出實時的控制決策，從而電廠機組的運行臺數、機組的組合及相關的負荷分配就由該自動發電控制技術來決定，使得系統頻率或者全廠的有功功率自動保持著當時的設定值，使得電廠整體自動運行的水平得以進一步提高。

2.6自動電壓控制

自動電壓控制功能是指對全廠無功電壓狀態進行集中監視和分析計算，從全局的角度對水電廠無功裝置進行協調優化控制，它不僅可以實現對無功電壓的自動調節，而且具有一定的優化功能，是保持系統電壓穩定、提升電網電壓品質和整個系統經濟運行水平、提高無功電壓管理水平的重要技術手段。

3自動化監控的優越性

通過計算機監控實行電氣自動化監控，能夠讓工作人員便捷的通過控制臺進行信息交換等措施。在實際操作中，操作員可以通過機子實時顯示情況進行有效分析，有效觀察，并快速的發布具體的處理措施，在監控系統下，整個水電廠的所有系統都在監控中，運行人員對此電廠功能運行情況能夠一目了然。這樣的監控模式，既可以快速的發現事故，也能快速的反饋，從而使得運行人員能夠及時做出反應和處理。避免了因為設備故障信息不能及時反饋、甚至人為疏忽的原因導致耽誤工作人員的正確處理，能夠快速的阻止事故的擴大。通過計算機等設備的控制，采用智能的菜單式控制，操作方便簡潔。

4結束語

綜上所述，通過簡單的描述可以看出，水電廠實行電氣自動化監控系統是非常有必要的。電氣自動化監控系統的優越性不言而喻，既可以杜絕大量的人員失誤，又可以節約無謂的勞動力，還可以提高設備的準確運行性，實現電氣化自動監控系統的安全性與可靠性，使系統更具經濟優勢。

參考文獻：

[1]發電廠電氣自動化監控系統功能分析[J].王剛，王悅.知識經濟.2011（09）

（作者單位：華能西藏雅魯藏布江水電開發投資有限公司

加查水電廠）