水力發電廠電氣設備監控管理系統的設計與應用

周文青

（桂林市青獅潭水力發電有限公司，廣西 桂林 541200）

引言

目前，我國大多數水力發電廠逐漸向高壓性、大面積以及自動化方向發展，此種運行現狀導致電廠在設備監控以及管理系統的引進方面上不斷重視，加上傳統設備監控系統存在著問題和不足，已經無法跟上現代化電廠發展需求，所以電廠電氣自動化監控系統應運而生。

1 電氣設備監控管理系統概論

水力發電從本質上看是利用水資源力量推動水力機械設備進行轉動，從而將水能轉化為機械能的整體流程，所以如果在水輪機結構上連接另外一種機械設備的話則可以產生電力能量,而能夠完成以上操作過程的設備則被稱為水電企業。

水力發電廠電氣設備主要包含：利用水能產生電力能量，從而保證水電站建筑結構與各種電站設備的綜合運轉，并且利用以上建筑結構的集中天然水流落差所構成的機械能量，有效調整天然水流的基礎流量，并且將其傳輸至水輪設備中，而經過水輪機設備與發電設備的聯合運轉和設備操作，隨后經過變壓設備、開關設備以及電力傳輸線路等區域輸入至電網中。除此之外，部分水電站運轉過程中除了發電所需要的建筑結構以外，還應該為基礎防洪、農業灌溉、運輸等相關項目開展基礎服務[1]。

電氣監督管理系統主要指的是計算機應用技術、施工現場線路鋪設技術、信息控制與保護技術以及信息通信技術等方面，有效提升電氣系統基礎管理水平。除此之外，電氣監控系統在運轉過程中，主要由電氣工作模式以及信息控制共同構成，其中高水平的線路結構能夠保證信息通信設備與保護裝置有效結合，以此實現信息轉化以及處理功能，其中部分監督控制系統還可以支持以太網，并且其系統自身具備多種任務實施操作功能。

由于電廠的電力運轉系統以及用電設備通常分布安裝在電機控制中心以及各個區域配電設備中，所以無論是設備數量還是連接零部件都相對比較復雜且數量巨大，此種現狀導致設備檢修和維護十分困難，一般情況下，以上設備的操作頻率相對較低，但是電氣設備操作需求則較高。針對設備運行現狀，主要監督控制設備應該在接入DCS系統的同時，還需要在主要設備與備用設備控制調整方面上確保統一性和一致性，否則會造成系統控制產生沖突與矛盾。所以，電廠電氣自動監控系統運轉工程中，除了需要具有最基礎的正常運轉條件以外，還需要針對整個系統運行情況開展實時且全面的監控操作，如果設備產生的異常運轉，則需要實時預警并且詳細記錄設備狀態數據和參數，根據相應的錯誤和異常給出對應的操作和應急處理方案,以確保電廠電氣系統的正常運行。預警系統結構如圖1所示。

2 電氣設備監控管理系統應用策略

為了保證水力發電廠電氣設備運行質量，技術人員首先需要針對發電廠電氣自動化監控技術特點和基礎功能進行深入且清晰的了解，隨后根據現階段水力發電廠電氣設備運行過程中所產生的問題和不足開展深入探索，制定出一系列應對策略[2]。

2.1 監控配置

根據現階段水力發電廠電氣設備應用現狀進行詳細分析，對于其電氣自動化監控系統的方案設計需要開展具體認識和了解。

1）對于電氣設備施工現場線路施工標準來說，由于不同水力發電廠家所使用的保護系統和自動裝置產地和廠家具有明顯的差異性，各個廠家所使用的現場總線路鋪設要求也同樣各不相同，所以技術人員實際開展方案設計時，需要根據電氣設備實際情況鋪設適合的線路結構，不能單純的開展線路連接。

2）在線路交換電氣信息和內容設置上，需要盡可能明確施工現場總線交換電氣信息、交換信息大小以及運行速度等方面，從而保證電氣設備能夠正常運轉。

3）水力發電廠一般所使用的監控系統為微機監控模式,一旦設備監控時間或者時鐘同一問題無法被有效處理，則會影響整個電廠的正常運轉，為此技術人員需要針對以上問題給予足夠的重視和關注。第四，使用DCS系統內部結構時，應該做好系統鏈接端口問題，其中接口處理不適合必然會影響整個系統運行穩定性。第五，在水力發電廠總體線路鋪設問題上，則需要根據整個施工工程控制對象和目標的不同，設置出不同類型的分段操作。

2.2 數據收集

在水力發電廠電氣設備監控管理過程中，數據和信息收集主要依靠施工現場的信息測量以及控制系統有效收集相關信息和數據，比如：設備檢測運行狀態、故障問題處理、信號轉變以及模擬信號處理等相關事物，為此還需要通過該功能方案設計能夠進一步完成數據庫的實時更細和處理，其中包含：系統模擬處理量、數字信息處理量等。其中模擬處理量主要包含有用功以及無用功，為此技術人員實際處理過程中需要格外關注對非電量信息數據的全面收集，比如設備運轉溫度信息等。

信息參數收集方式方法的選擇上，同樣能夠優先使用系統交流收集模式，而對于設備特殊情況來說，如果無法使用交流收集技術模式，則需要適當使用直流收集技術模式，比如變壓器溫度等。而系統運行過程中，具體的模擬處理量信息收集主要分為三個環節。

1）水力發電廠電氣設備運轉過程中，需要根據設備掃描數據和信息周期、時間開展相應的轉化，以此保證設備波長過濾、校準等相關進度。

2）設備自身需要具備預警信息，能夠根據信息處理的極限設定開展相關技術處理，其中預警信息應該包含：系統規定、參數設定以及報警時間等相關方面。

3）針對設備監控模擬數量的信息記錄，其時間一般需要保證在1～5 min以內，而對于信息總量的收集來說，設備實際工作環節包含了多個操作流程和步驟。

一是根據設備運行模式實時收集設備掃描周期和時間，并且定時開展人員操作、光電隔離、設備狀態信息檢測以及數據庫的更新等方面。二是對于異常設備預警處理方面上，當設備運行狀態產生轉變時，運用設備監控管理系統可以及時作出合理的預警和技術處理，保證設備的正常運轉模式。

2.3 監控預警

在監控預警系統運轉方面上，其控制結構層上的LCD顯示設備需要使用鼠標、鍵盤燈設備針對電氣設備運行情況開展全面控制和監督，其中預警系統則是為所收集到的信息和數據產生異常情況時，系統及時提供基礎的報警信息，所以在實際系統內部結構設定上，需要根據不同類型的報警模式需要設置特殊的預警顏色和鈴聲進行區別劃分，并且根據預警事件實際情況開展跟蹤和信息分析處理。

系統監控功能方面的設計，其設計目的則是依靠電氣設備基礎運行參數和設備運行狀態開展實時監控，其中系統圖片在顯示時間要求在1 s內，并且在次要轉化畫面則要求在2 s內完全顯示。

除此之外，水力發電廠電氣設備監控管理系統中的報警功能在方案設計上主要分為兩種類型。其中包含：預告報警模式以及事故報警模式，其中預告報警模式主要指的是設備位置變化、模擬數量超出了極限范圍或者產生異常信號之后，設備進行預警處理。而事故報警模式則主要包含非人工操作或者設備保護異常等相關情況。所以在日常管理和系統設定環節上，針對不同類型問題和情況需要設定不同的預警提示信息，保證技術人員能夠第一時間明確預警情況，從而制定出相應的解決措施。

3 結語

由此可見，發電廠電氣自動化監控系統在維護電廠正常運行中的發揮巨大作用,提高了電廠運行的安全性及經濟性,現場總線的方式已成為今后電廠電氣監控系統的發展方向。