何含芳

（資興市浙江水電站，湖南 資興423408）

水電站的建設(shè)過程中，給予二次設(shè)計(jì)的目的，即提高水電工程運(yùn)行安全系數(shù)，提高電力資源的生產(chǎn)效率，二次設(shè)計(jì)中，主要包括計(jì)算機(jī)監(jiān)控、繼電保護(hù)、勵(lì)磁、直流電源、通信等結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)人員給予以上元素有機(jī)組合，則能夠大為提升工程的運(yùn)行質(zhì)量，減少一些故障現(xiàn)象的產(chǎn)生，真正為社會的發(fā)展提供動(dòng)力。但設(shè)計(jì)工作中涉及的元素眾多，為了能更好的開展二次設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)的可靠應(yīng)用，則需要設(shè)計(jì)人員加強(qiáng)對設(shè)計(jì)要點(diǎn)的了解。

1 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)

1.1 自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作為計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的重要組成部分，自動(dòng)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)極為關(guān)鍵，為滿足功能性要求，該系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)為分布式結(jié)構(gòu)，有功能層、數(shù)據(jù)層等。系統(tǒng)控制部分分為廠站層、現(xiàn)場控制單元2 層，系統(tǒng)連接依靠局域網(wǎng)絡(luò)，采用寬帶連接，其寬帶頻率可以達(dá)到100Mbps。針對其數(shù)據(jù)庫而言，主要包含全廠數(shù)據(jù)庫與歷史數(shù)據(jù)庫這兩方面。而不同的數(shù)據(jù)庫單元?jiǎng)t會被分在LCU之中，可以發(fā)揮出不同單元的功能作用。這與各個(gè)節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)功能有關(guān)，由于其節(jié)點(diǎn)功能的存在，使得相關(guān)指令得以被執(zhí)行，通信和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)二者之間被有效連接。針對現(xiàn)場地面控制器單元而言，其功能作用也較為凸顯，這與單控制器結(jié)構(gòu)的應(yīng)用有關(guān)，其中的冗余模件可以提供切換擾動(dòng)的功能。

1.2 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)也是重點(diǎn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，在該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，主要可以分為主控級和單元控制級這兩級，通過加強(qiáng)這兩級的控制，能夠起到監(jiān)控的效果。就主控級而言，它主要作為實(shí)時(shí)監(jiān)控中心而存在，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)視與控制重要的機(jī)電設(shè)備等，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的有效管理，方便推進(jìn)自動(dòng)化建設(shè)。另一方面，單元控制級而言，功能在于生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)采集，同時(shí)針對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、調(diào)節(jié)以及通信聯(lián)絡(luò)等。這些功能的共同作用，使得計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)得以完善，充分發(fā)揮出該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)際效果。此外，對于遠(yuǎn)程控制，主要采用將遠(yuǎn)程I/O 硅與本地控制柜相連，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，其通信媒介為光纖設(shè)備。另外，為了確保自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行安全，且能夠在存有事故時(shí)快速停機(jī)，機(jī)組本地控制系統(tǒng)中，還設(shè)置了一套單獨(dú)的監(jiān)控系統(tǒng)，其中包括緊急停機(jī)按鈕、緊急關(guān)閉水閥門按鈕等。

2 繼電保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 發(fā)電機(jī)的保護(hù)設(shè)計(jì)

發(fā)電機(jī)系統(tǒng)是較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)組合，因此，數(shù)字保護(hù)設(shè)計(jì)中，采用盡量細(xì)化的保護(hù)模式，提升發(fā)電機(jī)的運(yùn)行安全系數(shù)。（1）發(fā)電機(jī)的縱差保護(hù)，主要是對發(fā)電機(jī)的解列、停機(jī)、跳滅磁開關(guān)故障的保護(hù)，當(dāng)以上任何一種故障現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)都會啟動(dòng)消防控制系統(tǒng)。（2）裂相橫差的保護(hù)，對于比率差動(dòng)的發(fā)電機(jī)而言，其定子相間出現(xiàn)短路、定子匝間短路、分支斷線故障時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)則會啟動(dòng)。（3）單元件的橫差保護(hù)，基于電流比率制動(dòng)的發(fā)電機(jī)，出現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部雜間短路、相間短路時(shí)，消防控制系統(tǒng)會自動(dòng)啟動(dòng)。（4）定子接地保護(hù)，基于三次諧波差動(dòng)原理的定子而言，繞城出現(xiàn)接地故障，保護(hù)系統(tǒng)直接作用于停機(jī)。（5）定子過壓保護(hù)，定子繞組出現(xiàn)異常電壓時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)會啟動(dòng)，作用于解列、滅磁，形成系統(tǒng)的保護(hù)。（6）定子負(fù)荷過載時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)會自動(dòng)啟動(dòng)，形成保護(hù)作用。

2.2 變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)

水電站繼電保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)是不得不考量的重要部分，為確保變壓器保護(hù)裝置的正常使用，有關(guān)方面應(yīng)當(dāng)做好市場調(diào)研工作，并合理進(jìn)行變壓器保護(hù)裝置的采購。一般而言，變壓器保護(hù)裝置的配置部件較多，主要包含主變差動(dòng)、瓦斯、油溫與母線低壓側(cè)接地保護(hù)等，通過采取這樣的配置設(shè)計(jì)方式，可以達(dá)到預(yù)期變壓器保護(hù)效果，促使繼電保護(hù)器正常安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)

直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，要求設(shè)計(jì)者充分考量電源系統(tǒng)與電壓等級，一般而言，電壓等級為220V，水電站至少應(yīng)該配備一套直流電源系統(tǒng)，從而起到供電作用。針對其中的蓄電池而言，可以使用閥控式密封鉛酸蓄電池，在事故放電一小時(shí)的情況下，蓄電池容量還留有500Ah，滿足其使用要求。針對其直流系統(tǒng)而言，工作人員采取的是單母線分段接線方式。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，每段母線上都應(yīng)增添1 套充電裝置、1 組蓄電池，同時(shí)注意在直流母線之間設(shè)置相應(yīng)的聯(lián)絡(luò)開關(guān)。如果出現(xiàn)充電設(shè)備故障情況，或者是電池耗盡情況等，該段母線的直流符合則會被轉(zhuǎn)移，進(jìn)而提供后續(xù)供電服務(wù)。就直流系統(tǒng)的應(yīng)用而言，應(yīng)當(dāng)與相關(guān)接口進(jìn)行有效連接，將數(shù)據(jù)信息送到監(jiān)控系統(tǒng)中，方便進(jìn)行檢測與判斷，維持整體系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 水電站二次設(shè)計(jì)中自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

首先，對于自動(dòng)化系統(tǒng)的控制來看，非專業(yè)人員也可以給予控制，這可能造成系統(tǒng)運(yùn)行中的相關(guān)問題產(chǎn)生。對此，為了避免系統(tǒng)中的人為操作故障產(chǎn)生，設(shè)計(jì)工作中，結(jié)合現(xiàn)代化技術(shù)，應(yīng)加強(qiáng)操作人員的身份驗(yàn)證，避免相關(guān)誤操作現(xiàn)象發(fā)生。其次，對于自動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行而言，還應(yīng)充分考慮電源的可靠性，防止系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)一些問題，真正確保系統(tǒng)的安全、穩(wěn)固運(yùn)行。為了能夠有效保障電源的可靠，除了確保線路連接質(zhì)量外，設(shè)計(jì)人員還可以在系統(tǒng)設(shè)置電源控制驗(yàn)證身份的方法，進(jìn)一步提升電源的穩(wěn)定性。另外，基于電源對于系統(tǒng)運(yùn)行的重要性，設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)設(shè)計(jì)科學(xué)的備用電源，這便能夠在突然斷電情況下，給予系統(tǒng)提供持續(xù)的電源，減少一些故障的問題的產(chǎn)生。最后，設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員還注重監(jiān)控錄像的設(shè)計(jì)，注重錄像設(shè)備的持續(xù)、穩(wěn)定設(shè)計(jì)，這便利于時(shí)刻監(jiān)控一些故障產(chǎn)生的原因，形成系統(tǒng)運(yùn)行控制的安全保障。

5 通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5.1 電力通信系統(tǒng)

實(shí)際上，電力通信方式有很多種，但是載波、光纖這兩種通信方式常被應(yīng)用于水電站二次設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中。通過合理設(shè)計(jì)這兩種方式，能夠提升通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性，利于系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。對于電力通信系統(tǒng)的施工建設(shè)而言，需要安裝一套電力載波、濾波設(shè)備，確保系統(tǒng)通信的可靠、穩(wěn)定，與此同時(shí)，還應(yīng)建設(shè)線路保護(hù)裝置以及其他裝置等。針對近距離的通信，則可以利用載波通信，實(shí)施相地結(jié)合，發(fā)揮出電力通信系統(tǒng)的功能與作用。

5.2 電站的內(nèi)部通信設(shè)計(jì)

電站內(nèi)部通信中，可以設(shè)置一套容量為256 線的生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)，結(jié)合行政通信系統(tǒng)，這樣便能夠方便站內(nèi)的通信，將調(diào)度與行政通信連接，則可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)通信。此外，針對站內(nèi)而言，也需要進(jìn)行通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，可以嘗試使用2 套調(diào)度臺、1 套數(shù)字錄音設(shè)備、500 回線的音頻配線柜等設(shè)備等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)內(nèi)部通信質(zhì)量的提升。

5.3 通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

通信過程的安全是重要因素，也是保證自動(dòng)化運(yùn)行可靠的關(guān)鍵，對此，通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)著重對系統(tǒng)的安全給予科學(xué)合理的設(shè)計(jì)。通信過程中，是基于以太網(wǎng)進(jìn)行通信，因此，通信系統(tǒng)的安全保護(hù)設(shè)計(jì)中，應(yīng)加強(qiáng)對以太網(wǎng)的保護(hù)，從水電站的整體布局來看，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用分層體系，間隔層應(yīng)采用10Mbps 的以太網(wǎng)。為了確保通信的可靠性看，設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡量在間隔層采用光纖傳輸。為了保障自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定通信，應(yīng)單獨(dú)設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)的通信服務(wù)器，這樣便利于對自動(dòng)化系統(tǒng)的監(jiān)督控制，有效收集信息。單獨(dú)服務(wù)器的設(shè)計(jì)形式，則能夠采用多種標(biāo)準(zhǔn)通信方法通信，提高通信的質(zhì)量，也可以傳輸相關(guān)指令，實(shí)現(xiàn)對健康系統(tǒng)的有效控制。另外，單獨(dú)控制方案，還有利于提高控制指令的執(zhí)行速度，利于系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定、安全。

5.4 視頻監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通常而言，視頻監(jiān)視系統(tǒng)會有主控站與分控站之分，其中還會安裝各種攝像頭。通過加強(qiáng)視頻服務(wù)器、攝像頭、顯示器等設(shè)備的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)視頻的數(shù)字化監(jiān)控，還能呈現(xiàn)出高清、網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)，減少多余的人員進(jìn)行值守。

6 結(jié)論

綜上所述，水電站對人們的用電具有重要意義，水電站的安全、穩(wěn)固運(yùn)行，勢必利于提高人們的生活質(zhì)量，推動(dòng)社會的進(jìn)步。隨著時(shí)代的發(fā)展，水電站的運(yùn)行過程中，給予二次設(shè)計(jì)，使其與現(xiàn)代自動(dòng)化控制技術(shù)、監(jiān)控技術(shù)、通信技術(shù)結(jié)合，不僅能夠形成水電站生產(chǎn)發(fā)展過程中的監(jiān)控，還有利于保障水電站的運(yùn)行安全，提供可靠的電力。這便能夠加快水電站的進(jìn)步，提升生產(chǎn)效率，造福于社會。