研究水电站电气二次监控及保护配置问题

李琪

【摘要】我国居民对电力的需求量随着社会经济不断发展而日渐提高，电力行业建设了各种发电站，水电站因我国水资源丰富成了最具代表性的发电站之一。能将水能转化为电能的综合工程就叫做水电站，为了确保水电站各设备能获得可靠数据以及维持设备正常运行，水电站对电气进行二次监控就显得尤为重要。本文目的在于研究水电站电气二次监控及保护配置。

【关键词】水电站电气；二次监控；保护配置

引言：

水电站是遵循利用可再生资源的原则而建立，在我国电力事业中占有重要位置。水力发电具有无燃料消耗、成本低、取之不尽、能源结晶等优点，存在受然环境影响移民较多导致投资较高，若是发生事故会造成严重后果，同时大型工程还会影响生态环境等缺点。但水力发电站能为我国提供大量电能，利大于弊。水电站要想维持设备正常运行就需要在水电站设备运行的时候保护配置和对电气实施二次监控。要根据系统设计和发电类型方面考虑才能对电气进行有效二次监控。

一、二次监控系统设计原则

我国目前大多数水电站采用计算机监控系统对电气进行监控，计算机监控系统具有于精度高、可采取无人值班等优点，而监控系统设计原则一般包含以下几个方面。

（1）监控系统尽量使用最新型的网络技术和计算机，要具备顶尖的监控配置和系统设置从而有效对电气进行全方面监控。利用计算机监控系统可以减少重要部分值班人员甚至可实行无人值班模式，降低水电站人工成本，同时可以避免值班人员在值班过程中因疏忽或是操作失误而影响监控。

（2）涉及到影响水电站运行正常的系统以及电气设备必须采用冗余技术和双重化设置，同时要求各项技术达到国家所规定的性能标准，对于像MTBF这种要求较高的指标需要保证部件、单机、整体系统等方面的有效程度，通过以上方法确保系统运行的可靠性。

（3）计算机网络技术发展速度较快，水电站在选择设备和配置时要符合这一特点，采用模块式结构设计可避免水电站设备和配置因计算机网络技术发展过快而无法达到先进水平的问题。结合最新计算机网络技术扩充系统硬件设备或是扩大系统规模可以确保电气监控系统保持领先水平。

（4）提高整个系统的抗干扰能力可以确保监控系统在水电站水力发电过程中正常运行，满足水电站对现场环境的使用需求，是监控系统设计的重要原则之一。

（5）整个监控系统需具备控制简单、操作方便等特点，保证计算机接口具有极强功能性从而确保工作人员有效完成与计算机数据信息进行转换。

（6）使用PLC远程控制系统可以对水电站各个设备进行远程控制。在设计监控系统时必须考虑到PLC远程控制系统需和辅助装置、设备保护装置、调速器通信的问题，主动与之配合。

（7）在电子式电表和监控系统进行通信时，水电站要使用统一的IEC-60875-104标准从而实现水电站对电能表采集进行管理，保障水电站自身经济利益。

二、监控系统结构要求

水电站应该使用全分布开放式控制系统，这种系统的全模块化的软件体系结构可以实现系统与设备之间进行信息分析和传输，确保电气监控的全面性和水电站设备运行正常，可以使功能相似但型号不同的设备相互替换，整个系统功能模块化而不是完全封闭，具有增删功能可以随意删除或增加功能模块，从而实现同步信息。全分布开放式系统大致分为现地控制单元层和站级控制层，两个控制层之间通过连接网络建立一个可靠的网络系统，系统之间采用通信性能较高的网络交换机连接可以提高信息传送速度，保证监控系统及时接收信息。此外，交换机与LCU间用光纤作为网络介质，光纤的抗电磁干扰能力良好，可以使监控系统在各种环境下对设备进行实时监控。

三、设备配置要求

水电站配置应该分成操作员工作站和系统主机两个部分，以系统主机为主操作员工作站为辅，两套操作系统可以对水电站进行全方面管理。管理主要内容包含AVC的处理和计算、数据管理以及数据计算，保证控制所有运行设备以加强对电气设备的监控。监控时要根据具体情况发布相应的操作命令，对出现的问题及时进行分析处理，生成曲线图表方便工作人员管理设备。同时为每一套网络交换机配备相关的10/100M RJ45以太网借口24，通过双绞线来实现上位机系统、设备与交换机的通信，而交换机与LCU之间则使用光纤作为通信介质。LCU又被称为现地控制单元是现地层主要设备配置，其作用主要是采集、计算以及分析監控对象的数据并传到网络上，自动服从上位机的操作命令和管理。LCU还具监视和控制功能，主要控制发电厂开关站、闸门、公共辅助设备、发电设备等对象，一般配置在生产设备周围进行实时控制和监控，属于发电站计算机控制系统中比较底层的控制系统。

四、计算机监控系统的功能

计算机监控系统主要包括采集运行过程中的设备信息数据并进行分析和处理、监控经系统自主诊断和传输数据、安全运行监控、实时调节和控制水电站电气设备等功能，这些功能是电气设备正常运行的保障。工作人员可以根据水电站运行方式设置相关软件，关闭不能控制的电气设备，工作人员自主选择不同控制层的控制权。精确、有效和及时的计算机监控系统才能有效控制电气设备，使水电站正常运行。计算机监控系统能对电站各种设备的运行参数和状态进行安全监视，其主要监视内容包括运行状态变化、运行过程、系统异常、越限检查以及趋势分析，出现异常运行状态或是超出设定值时会及时进行报警，值班人员能及时处理，对发电站保护电气设备和配置有着重要作用。

五、结束语

二次监控和保护配置是保证水电站正常运行的基础，通过计算机监控系统收集、计算、分析处理每台设备的运行数据从而控制和管理电气设备，同时实现二次监控和陪着保护。计算机监控系统的及时性和精准性等优点让水电站能正常运行，减少值班人员降低人工成本，工作效率也随之增长。本文通过对水电站电气二次监控及保护配置问题进行研究为水电站不断完善以及改良二次监控系统指出明确方向，让水电站二次监控更加成熟从而推动我国水力发电事业的发展。

参考文献：

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