试析水电站自动化系统中的监控系统及其应用

姚志程

摘 要：伴随着经济的发展，科学技术取得飞速发展，信息技术在各行业的发展建设过程中取得广泛应用。为了促进电力行业多元化、数字化以及全自动化发展，电力企业应该结合实际发展状况不断强化企业内部技术。水电站自动化系统中的监控系统在企业发展建设过程中发挥着至关重要的作用，它不仅可以有效地监控水利工程的实际施工状况，还能对主要施工设备进行监视和保护。在实际发展建设过程中，企业应该高度重视水电站自动化系统中监控系统的实际应用，为企业的发展建设提供动力保障。

关键词：水电站；自动化系统；监控系统；应用

前言

水电站自动化是现代信息社会发展的必然要求，实现水电站自动化的目的是提高工作的安全性和经济性，在保证电能质量的前提下，减轻人力劳动负担。水电站自动化也就是让水电站生产过程的操作、控制和监视等工作直接由计算机信息系统控制，几乎无人参与或者少人参与，生产过程会按照事先预定的计划有步骤、有条理地进行。信息技术采用是“无人值班”或者“少人值守”管理模式的前提保证，信息技术的发展给水电站自动化系统的发展建设提供了技术保障。我县狮子岩水电站已运行二十多年，控制、保护采用常规开关、仪表及继电器，设备陈旧老化，运行维护极不方便，且费用高；该站综合自动化改造被列为水电农村电气化项目后，于2008年8月起陆续对35KV开关站、3台机组的调速器、励磁系统，微机保护、计算机监控系统，直流电源、辅助设备控制系统进行了改造，其中监控系统改造是本次最重要的内容，改造后用微机保护取代了原来常规的单个电磁继电器，增加了保护种类，提高了保护性能。改造工程于2009年9月完成，工程的完工在保障电站的安全生产和提高电站经济效益等方面发挥了十分重要的作用，经过几年运行，已显现出综合自动化优越性。

1.电站概况

座落在舞水河畔、夜郎故地的狮子岩水电站是新晃县目前最大的能源生产企业。它将环绕县城的舞水河截弯取直、人为改道，经隧洞引至狮子岩形成落差用以电力生产。狮子岩电站装机容量为9600KW（装设3200KW的水轮发电机组三台，定浆式两台，转浆式一台），设计最大出力8361KW，多年平均年发电量4450万kwh。电站主体建筑物主要由拦河大坝、引水系统和厂房枢纽三部份组成。2003年为清理河道，美化县城居民生活环境，提高县城城市品位，电站筹资950万元在电站大坝左侧下游原预留斜面升船机位置处，增设容量2500kw水轮发电机一台，于2006年12月建成投产，该机组的运行使环城舞水河段保持蓄水，与竹王大道相依相伴，成为侗乡一道亮丽的风景线。

2.试析水电站自动化系统中的监控系统及其应用

2.1 系统设计原则

水电站自动化系统设计首先应该满足以下原则：第一，系统结构先进性。第二，系统监控过程中发现局部故障不会引发严重的系统问题，为了提高水电站系统的整体水平，系统设计时还应该保证系统的安全可靠性；第三，良好的开放性要求水电站系统采用全分层分布的开放式系统；第四，完善的人机界面。水电站操作人员应该结合各种设备准确地完成监控；第五，系统在坚持对外通信功能的同时还应该具有良好的经济性。

2.2 监控系统结构

由上述系统设计原则结合该站运行实际，狮子岩水电站自动化系统中监控系统采用全分布、开放式的控制系统框架，具体划分为厂站监控层和现地控制层，厂站监控层负责全站电气设备的实时控制及其运行状态监控，现地控制层可独立运行，负责对水轮发电机组、配电装置等进行实时控制及监视；监控系统实现实时环空，既可以单独完成各位置的监控需求又能与其他系统协调运作。监控系统全厂数据库设置在数据管理站中，和历史数据库共同服务于监控系统，LCU中包含各单元数据库，系统中各节点的功能应该有明确规定，各节点上严格按照任务标准和系统网络要求完成通信。下图1是水电站自动化系统中的监控系统结构图。

2.3 监控系统软件结构

监控系统软件结构十分清晰，包含四大部分，系统软件、基本软件、应用软件和工具软件，以面向系统服务的分布式系统架构为主。监控系统软件具有完整齐全和标准化的特点，能够在系统中各个位置进行有效地配置。监控系统软件结构还能复制和重复使用，既可能单独完成监控任务又可以与其他设备同时使用，具有较强的灵活性和可靠性。

2.4 系统功能应用

2.4.1厂站监控层功能

主要配置及功能如下：

（1）二台主机兼操作员工作站，双机冗余，互为热备用，监控命令由监控主机发出，另一台只作为监测、数据通信。

（2）一台通讯工作站，主要用于完成与上级调度通信，并留有与MIS系统、水情系统、大坝监测系统、模拟屏及工业电视监控系统接口，同时监控系统语音报警系统与通讯工作站相联。

（3）一台工程师工作站，主要用于修改定值、系统维护、软件开发等，还可用于离线设置参数对运行人员仿真培训。

（4）一套GPS卫星时钟系统，卫星时钟接受GPS的授时标准时间，通过串口与主机兼操作员工作站相连发送对时信号，使全厂时间同步，完成整个监控系统的精确对时。

（5）二台在线式USP，为操作员工作站等其他设备提供电源。此外还有打印、光纤网络设备等。

2.4.2現场控制层功能

现场控制层单元由机组LCU、开关站及公用设备LCU、闸门LCU组成，能够对监控系统内部各信息进行有效控制，在结合各自的输出和输入系统与生产过程保持一致。各单元层内的主要控制层具有独立性和系统性的特点，能及时采集和处理生产过程中产生的各类数据。

3.结束语

在社会主义市场经济快速发展的大环境下，电力企业改革正稳步推进，水电站管理工作逐渐向“无人值班”或者“少人值守”的模式转型。随着改革的发展，社会对电力企业生产运行管理工作提出了更高的要求，也对水电站自动化技术提出了全新的发展空间。因此，水电站建设人员应该高度重视自动化系统中监控系统的应用，在提高应用效果的同时，为企业的发展建设提供动力保障。

参考文献：

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