李琪

【摘要】我國居民對電力的需求量隨著社會經(jīng)濟不斷發(fā)展而日漸提高，電力行業(yè)建設(shè)了各種發(fā)電站，水電站因我國水資源豐富成了最具代表性的發(fā)電站之一。能將水能轉(zhuǎn)化為電能的綜合工程就叫做水電站，為了確保水電站各設(shè)備能獲得可靠數(shù)據(jù)以及維持設(shè)備正常運行，水電站對電氣進行二次監(jiān)控就顯得尤為重要。本文目的在于研究水電站電氣二次監(jiān)控及保護配置。

【關(guān)鍵詞】水電站電氣；二次監(jiān)控；保護配置

引言：

水電站是遵循利用可再生資源的原則而建立，在我國電力事業(yè)中占有重要位置。水力發(fā)電具有無燃料消耗、成本低、取之不盡、能源結(jié)晶等優(yōu)點，存在受然環(huán)境影響移民較多導(dǎo)致投資較高，若是發(fā)生事故會造成嚴(yán)重后果，同時大型工程還會影響生態(tài)環(huán)境等缺點。但水力發(fā)電站能為我國提供大量電能，利大于弊。水電站要想維持設(shè)備正常運行就需要在水電站設(shè)備運行的時候保護配置和對電氣實施二次監(jiān)控。要根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計和發(fā)電類型方面考慮才能對電氣進行有效二次監(jiān)控。

一、二次監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計原則

我國目前大多數(shù)水電站采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)對電氣進行監(jiān)控，計算機監(jiān)控系統(tǒng)具有于精度高、可采取無人值班等優(yōu)點，而監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計原則一般包含以下幾個方面。

（1）監(jiān)控系統(tǒng)盡量使用最新型的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機，要具備頂尖的監(jiān)控配置和系統(tǒng)設(shè)置從而有效對電氣進行全方面監(jiān)控。利用計算機監(jiān)控系統(tǒng)可以減少重要部分值班人員甚至可實行無人值班模式，降低水電站人工成本，同時可以避免值班人員在值班過程中因疏忽或是操作失誤而影響監(jiān)控。

（2）涉及到影響水電站運行正常的系統(tǒng)以及電氣設(shè)備必須采用冗余技術(shù)和雙重化設(shè)置，同時要求各項技術(shù)達到國家所規(guī)定的性能標(biāo)準(zhǔn)，對于像MTBF這種要求較高的指標(biāo)需要保證部件、單機、整體系統(tǒng)等方面的有效程度，通過以上方法確保系統(tǒng)運行的可靠性。

（3）計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展速度較快，水電站在選擇設(shè)備和配置時要符合這一特點，采用模塊式結(jié)構(gòu)設(shè)計可避免水電站設(shè)備和配置因計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展過快而無法達到先進水平的問題。結(jié)合最新計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)擴充系統(tǒng)硬件設(shè)備或是擴大系統(tǒng)規(guī)?？梢源_保電氣監(jiān)控系統(tǒng)保持領(lǐng)先水平。

（4）提高整個系統(tǒng)的抗干擾能力可以確保監(jiān)控系統(tǒng)在水電站水力發(fā)電過程中正常運行，滿足水電站對現(xiàn)場環(huán)境的使用需求，是監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的重要原則之一。

（5）整個監(jiān)控系統(tǒng)需具備控制簡單、操作方便等特點，保證計算機接口具有極強功能性從而確保工作人員有效完成與計算機數(shù)據(jù)信息進行轉(zhuǎn)換。

（6）使用PLC遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)可以對水電站各個設(shè)備進行遠(yuǎn)程控制。在設(shè)計監(jiān)控系統(tǒng)時必須考慮到PLC遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)需和輔助裝置、設(shè)備保護裝置、調(diào)速器通信的問題，主動與之配合。

（7）在電子式電表和監(jiān)控系統(tǒng)進行通信時，水電站要使用統(tǒng)一的IEC-60875-104標(biāo)準(zhǔn)從而實現(xiàn)水電站對電能表采集進行管理，保障水電站自身經(jīng)濟利益。

二、監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求

水電站應(yīng)該使用全分布開放式控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的全模塊化的軟件體系結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)系統(tǒng)與設(shè)備之間進行信息分析和傳輸，確保電氣監(jiān)控的全面性和水電站設(shè)備運行正常，可以使功能相似但型號不同的設(shè)備相互替換，整個系統(tǒng)功能模塊化而不是完全封閉，具有增刪功能可以隨意刪除或增加功能模塊，從而實現(xiàn)同步信息。全分布開放式系統(tǒng)大致分為現(xiàn)地控制單元層和站級控制層，兩個控制層之間通過連接網(wǎng)絡(luò)建立一個可靠的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，系統(tǒng)之間采用通信性能較高的網(wǎng)絡(luò)交換機連接可以提高信息傳送速度，保證監(jiān)控系統(tǒng)及時接收信息。此外，交換機與LCU間用光纖作為網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)，光纖的抗電磁干擾能力良好，可以使監(jiān)控系統(tǒng)在各種環(huán)境下對設(shè)備進行實時監(jiān)控。

三、設(shè)備配置要求

水電站配置應(yīng)該分成操作員工作站和系統(tǒng)主機兩個部分，以系統(tǒng)主機為主操作員工作站為輔，兩套操作系統(tǒng)可以對水電站進行全方面管理。管理主要內(nèi)容包含AVC的處理和計算、數(shù)據(jù)管理以及數(shù)據(jù)計算，保證控制所有運行設(shè)備以加強對電氣設(shè)備的監(jiān)控。監(jiān)控時要根據(jù)具體情況發(fā)布相應(yīng)的操作命令，對出現(xiàn)的問題及時進行分析處理，生成曲線圖表方便工作人員管理設(shè)備。同時為每一套網(wǎng)絡(luò)交換機配備相關(guān)的10/100M RJ45以太網(wǎng)借口24，通過雙絞線來實現(xiàn)上位機系統(tǒng)、設(shè)備與交換機的通信，而交換機與LCU之間則使用光纖作為通信介質(zhì)。LCU又被稱為現(xiàn)地控制單元是現(xiàn)地層主要設(shè)備配置，其作用主要是采集、計算以及分析監(jiān)控對象的數(shù)據(jù)并傳到網(wǎng)絡(luò)上，自動服從上位機的操作命令和管理。LCU還具監(jiān)視和控制功能，主要控制發(fā)電廠開關(guān)站、閘門、公共輔助設(shè)備、發(fā)電設(shè)備等對象，一般配置在生產(chǎn)設(shè)備周圍進行實時控制和監(jiān)控，屬于發(fā)電站計算機控制系統(tǒng)中比較底層的控制系統(tǒng)。

四、計算機監(jiān)控系統(tǒng)的功能

計算機監(jiān)控系統(tǒng)主要包括采集運行過程中的設(shè)備信息數(shù)據(jù)并進行分析和處理、監(jiān)控經(jīng)系統(tǒng)自主診斷和傳輸數(shù)據(jù)、安全運行監(jiān)控、實時調(diào)節(jié)和控制水電站電氣設(shè)備等功能，這些功能是電氣設(shè)備正常運行的保障。工作人員可以根據(jù)水電站運行方式設(shè)置相關(guān)軟件，關(guān)閉不能控制的電氣設(shè)備，工作人員自主選擇不同控制層的控制權(quán)。精確、有效和及時的計算機監(jiān)控系統(tǒng)才能有效控制電氣設(shè)備，使水電站正常運行。計算機監(jiān)控系統(tǒng)能對電站各種設(shè)備的運行參數(shù)和狀態(tài)進行安全監(jiān)視，其主要監(jiān)視內(nèi)容包括運行狀態(tài)變化、運行過程、系統(tǒng)異常、越限檢查以及趨勢分析，出現(xiàn)異常運行狀態(tài)或是超出設(shè)定值時會及時進行報警，值班人員能及時處理，對發(fā)電站保護電氣設(shè)備和配置有著重要作用。

五、結(jié)束語

二次監(jiān)控和保護配置是保證水電站正常運行的基礎(chǔ)，通過計算機監(jiān)控系統(tǒng)收集、計算、分析處理每臺設(shè)備的運行數(shù)據(jù)從而控制和管理電氣設(shè)備，同時實現(xiàn)二次監(jiān)控和陪著保護。計算機監(jiān)控系統(tǒng)的及時性和精準(zhǔn)性等優(yōu)點讓水電站能正常運行，減少值班人員降低人工成本，工作效率也隨之增長。本文通過對水電站電氣二次監(jiān)控及保護配置問題進行研究為水電站不斷完善以及改良二次監(jiān)控系統(tǒng)指出明確方向，讓水電站二次監(jiān)控更加成熟從而推動我國水力發(fā)電事業(yè)的發(fā)展。

參考文獻：

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