董 鵬

(陜西省水工程勘察規(guī)劃研究院，陜西 西安 710003)

水電站自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用與探討

董 鵬

(陜西省水工程勘察規(guī)劃研究院，陜西 西安 710003)

水電站自動(dòng)化主要完成對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組及其輔助設(shè)備運(yùn)行方式的自動(dòng)控制和運(yùn)行工況的監(jiān)視和水工建筑物運(yùn)行工況的控制和監(jiān)視，完成對(duì)主要電氣設(shè)備的控制、監(jiān)視和保護(hù)。對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)電源，監(jiān)控系統(tǒng)與勵(lì)磁、保護(hù)、調(diào)速器系統(tǒng)接口，監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)地自動(dòng)控制回路和裝置的功能協(xié)調(diào)，事件記錄與故障錄波的考慮，信號(hào)返回屏的考慮和工業(yè)電視、消防報(bào)警、保安、故障錄波器及MIS的接入等一些技術(shù)問題進(jìn)行探討。提出水電站“無人值班”或“少人值守”的技術(shù)條件。

水電站自動(dòng)化;計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng);發(fā)展;技術(shù)問題;技術(shù)條件

隨著水電站“無人值班”或“少人值守”工作的開展，以“站網(wǎng)分開、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”為基礎(chǔ)的電力體制改革的深入進(jìn)行。對(duì)水電站的生產(chǎn)運(yùn)行和管理提出了新的要求，也對(duì)水電站自動(dòng)化技術(shù)提出了更高的要求。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用是水電站實(shí)現(xiàn)“無人值班”或“少人值守”的必備條件。計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，給水電站自動(dòng)化系統(tǒng)無論在結(jié)構(gòu)上還是在功能上，都提供了一個(gè)廣闊的發(fā)展舞臺(tái)。水電站自動(dòng)化工作也必須適應(yīng)新的形勢(shì)需要，有新的發(fā)展。如今的水電站自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)該成為一個(gè)集計(jì)算機(jī)、控制、通信、網(wǎng)絡(luò)及電力電子為一體的綜合系統(tǒng)。不僅可以完成對(duì)單個(gè)電站，還可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)梯級(jí)流域、甚至跨流域的水電站群的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和安全監(jiān)控。

1 水電站自動(dòng)化概述

1.1 水電站自動(dòng)化的作用

水電站自動(dòng)化就是要使水電站生產(chǎn)過程的操作、控制和監(jiān)視，能夠在無人(或少人)直接參與的情況下，按預(yù)定的計(jì)劃或程序自動(dòng)地進(jìn)行。水電站自動(dòng)化程度是水電站現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志，同時(shí)，自動(dòng)化技術(shù)又是水電站安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行必不可少的技術(shù)手段。因此，水電站自動(dòng)化的作用在今后水電發(fā)展過程中將更加重要。

1.1.1 提高工作的可靠性

水電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化后，一方面可通過各種自動(dòng)裝置快速、準(zhǔn)確、及時(shí)地進(jìn)行檢測(cè)、記錄和報(bào)警，既可防止不正常工作狀態(tài)發(fā)展成事故，又可使發(fā)生事故的設(shè)備免遭更嚴(yán)重的損壞，從而提高了供電的可靠性。另一方面，通過各種自動(dòng)裝置來完成水電站的各項(xiàng)操作和控制(如開停機(jī)操作和并列)，不僅可以大大減少運(yùn)行人員誤操作的可能，從而也減少了發(fā)生事故的機(jī)會(huì);而且還可大大加快操作或控制的過程，尤其在發(fā)生事故的緊急情況下，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行和對(duì)用戶的正常供電，具有非常重大的意義。

1.1.2 提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性

水電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化后，可根據(jù)系統(tǒng)分配給電站的負(fù)荷和電站的具體條件，合理地進(jìn)行調(diào)度，保持高水頭運(yùn)行，同時(shí)合理選擇開機(jī)臺(tái)數(shù)，使機(jī)組在高效率區(qū)運(yùn)行，以獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。如何實(shí)現(xiàn)各電站合理最優(yōu)調(diào)度，避免不必要的棄水，充分利用好水力資源，對(duì)于梯級(jí)電站來說尤為重要。此外，水電站通常是水力資源綜合利用的一部分，要兼顧電力系統(tǒng)、航運(yùn)、灌溉、防洪等多項(xiàng)要求，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行條件復(fù)雜，單憑人工控制很難實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化以后，將有助于電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行任務(wù)的實(shí)現(xiàn)。特別是對(duì)于具有調(diào)節(jié)能力的水電站，應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)不但可對(duì)水庫來水進(jìn)行預(yù)報(bào)計(jì)算，還可綜合水位、流量、系統(tǒng)負(fù)荷和各機(jī)組參數(shù)等參量，按經(jīng)濟(jì)運(yùn)行程序進(jìn)行自動(dòng)控制，大大提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

1.1.3 保證電能質(zhì)量

電壓和頻率作為衡量電能質(zhì)量好壞兩項(xiàng)基本指標(biāo)。電壓正常偏移不超過額定值的 ±5%，頻率正常偏移不超過額定值的±0.2～0.5 HZ。電壓或頻率的的穩(wěn)定主要取決于電力系統(tǒng)中無功功率和有功功率的平衡。因此，要維持系統(tǒng)電壓和頻率在規(guī)定范圍內(nèi)，就必須迅速而又準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)有關(guān)發(fā)電機(jī)組發(fā)出的有功和無功功率。特別是在發(fā)生事故的情況下，快速的調(diào)節(jié)或控制對(duì)迅速恢復(fù)電能質(zhì)量具有決定性的意義，而這個(gè)過程，單純靠手動(dòng)操作，無論在速度方面還是在精度方面都是難于實(shí)現(xiàn)的，只能借助于自動(dòng)裝置來完成?？梢?，提高水電站的自動(dòng)化水平，是保證電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的重要措施之一。

1.1.4 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、改善勞動(dòng)條件

水電站大多地處偏僻山區(qū)，遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)，職工長(zhǎng)期生活在較差的環(huán)境之中。水電站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化后，很多工作都是由各種自動(dòng)裝置按一定的程序自動(dòng)完成，用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)來代替人工操作及定時(shí)巡回檢查、記錄等繁雜勞動(dòng)，大大改善運(yùn)行人員的工作和生活環(huán)境，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了運(yùn)行管理水平。同時(shí)還可減少運(yùn)行人員，實(shí)現(xiàn)無人值班(或少人值守)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低運(yùn)行費(fèi)用和電能成本。

1.2 水電站自動(dòng)化的內(nèi)容

水電站自動(dòng)化的內(nèi)容，與水電站的規(guī)模及其在電力系統(tǒng)中的地位和重要性、水電站的型式和運(yùn)行方式、電氣主接線和主要機(jī)電設(shè)備的型式和布置方式等有關(guān)。

1)完成對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行方式的自動(dòng)控制:一方面，實(shí)現(xiàn)開停機(jī)和并列、發(fā)電轉(zhuǎn)調(diào)相和調(diào)相轉(zhuǎn)發(fā)電等的自動(dòng)化，使得上述各項(xiàng)操作按設(shè)定的程序自動(dòng)完成;另一方面，自動(dòng)維持水輪發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，根據(jù)系統(tǒng)要求和電站的具體條件自動(dòng)選擇最佳運(yùn)行機(jī)組數(shù)，在機(jī)組間實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配，根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷變化自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)組的有功和無功功率等。此外，在工作機(jī)組發(fā)生事故或電力系統(tǒng)頻率降低時(shí)，可自動(dòng)起動(dòng)并投入備用機(jī)組;系統(tǒng)頻率過高時(shí)，則可自動(dòng)切除部分機(jī)組。

2)完成對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組及其輔助設(shè)備運(yùn)行工況的監(jiān)視:如對(duì)發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子回路各電量的監(jiān)視，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)定子繞組和鐵芯以及各部軸承溫度的監(jiān)視，對(duì)機(jī)組潤(rùn)滑和冷卻系統(tǒng)工作的監(jiān)視，對(duì)機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)工作的監(jiān)視等。出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)或發(fā)生事故時(shí)，迅速而自動(dòng)地采取相應(yīng)的保護(hù)措施，如發(fā)出信號(hào)或緊急停機(jī)。

3)完成對(duì)輔助設(shè)備的自動(dòng)控制:包括對(duì)各種油泵、水泵和空壓機(jī)等的控制，并發(fā)生事故時(shí)自動(dòng)地投入備用的輔助設(shè)備。

4)完成對(duì)主要電氣設(shè)備(如變壓器、母線及輸電線路等)的控制、監(jiān)視和保護(hù)。

5)完成對(duì)水工建筑物運(yùn)行工況的控制和監(jiān)視:如閘門工作狀態(tài)的控制和監(jiān)視，攔污柵是否堵塞的監(jiān)視，上下游水位的測(cè)量監(jiān)視，引水壓力管的保護(hù)(指引水式電站)等。

2 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)問題探討

監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)客戶化程度很高的自動(dòng)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的實(shí)用性、先進(jìn)性、可靠性以及靈活性等取決于客戶(包括管理、設(shè)計(jì)開發(fā)、使用等)的要求。在此就一些技術(shù)問題進(jìn)行探討。

2.1 監(jiān)控系統(tǒng)電源

水電站控制層應(yīng)設(shè)有直流和交流控制電源，監(jiān)控系統(tǒng)的LCU及外圍自動(dòng)化裝置宜采用交直流雙電源、互為備用、無擾切換的供電方式，電源裝置的電壓選擇應(yīng)保證正常情況下交流供電、直流備用，以減輕直流系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，UPS在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下使用壽命很短，難以維護(hù)，不宜采用。監(jiān)控系統(tǒng)主站設(shè)備(工作站、服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)的運(yùn)行環(huán)境要達(dá)到國(guó)家規(guī)定要求，采取交流+UPS供電方式較好。

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)與勵(lì)磁、保護(hù)、調(diào)速器系統(tǒng)接口

LCU與上述自動(dòng)化裝置一般采用開關(guān)量(DIO)接口和通信兩種方式。對(duì)于DIO方式，由于交換的信號(hào)一一對(duì)應(yīng)，接線直觀，便于調(diào)試和故障查處。但接線較多，有些控制功能，例如有功和無功調(diào)節(jié)，必須在LCU內(nèi)編制復(fù)雜的PID調(diào)節(jié)程序，如PID參數(shù)不當(dāng)還可能造成調(diào)節(jié)性能不佳。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，這種方式對(duì)無功/電壓閉環(huán)調(diào)節(jié)尚能滿足要求，但對(duì)有功閉環(huán)調(diào)節(jié)，常常出現(xiàn)超調(diào)或調(diào)節(jié)不到位、或凋節(jié)時(shí)間延長(zhǎng)等現(xiàn)象。

上面三種自動(dòng)化裝置宜采用通信方式，LCU直接將給定值傳送至電調(diào)和勵(lì)磁裝置，實(shí)現(xiàn)有功、無功的一次設(shè)定;LCU通過通信鏈路獲得各個(gè)自動(dòng)化裝置的內(nèi)部詳細(xì)狀態(tài)和微機(jī)保護(hù)的事故追憶采樣值數(shù)據(jù)包(如果微機(jī)保護(hù)有此功能的話)。

盡管監(jiān)控系統(tǒng)與勵(lì)磁、保護(hù)、調(diào)速器裝置存在接口聯(lián)系，但各系統(tǒng)間應(yīng)保持相對(duì)獨(dú)立，并在通信上設(shè)置"互檢"和容錯(cuò)功能，一方故障不應(yīng)影響其它系統(tǒng)的正常運(yùn)行。上述裝置中直接作為控制和調(diào)節(jié)條件的信號(hào)(例如主開關(guān)狀態(tài)、機(jī)組轉(zhuǎn)速和機(jī)組狀態(tài)等)不應(yīng)相互轉(zhuǎn)送利用，而應(yīng)通過高可靠的渠道直接從設(shè)備上采集。

2.3 監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)地自動(dòng)控制回路和裝置的功能協(xié)調(diào)

機(jī)組或公共輔助設(shè)備，例如冷卻水系統(tǒng)、壓油泵、深井泵、空壓機(jī)等，一般設(shè)有現(xiàn)地自動(dòng)控制裝置。處理現(xiàn)地自動(dòng)化與監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)系時(shí)，應(yīng)遵循現(xiàn)地自動(dòng)化為主的原則，監(jiān)控系統(tǒng)則通過開關(guān)量、模擬量的采集(無需通信)承擔(dān)監(jiān)視、后備控制的任務(wù)，一旦發(fā)生異常，則發(fā)出信號(hào)，并通過獨(dú)立的信號(hào)采集進(jìn)行緊急控制。

直流電源裝置也應(yīng)視為現(xiàn)地自動(dòng)裝置，監(jiān)控系統(tǒng)只對(duì)直流系統(tǒng)和電源裝置的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，不參與控制。無需建立網(wǎng)絡(luò)或串行通信聯(lián)系。

2.4 事件記錄與故障錄波的考慮

事件記錄與故障錄波裝置都是運(yùn)行和事故分析的手段。事件記錄一般集成在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，但由于采樣速度、內(nèi)存等限制往往不能提供足以用來分析事故的波形;故障錄波一般用在開關(guān)站，作為線路故障數(shù)據(jù)的采集和分析工具。

機(jī)組不必配置故障錄波器，因?yàn)榕渲霉收箱洸ㄆ鲿?huì)導(dǎo)致信號(hào)的重復(fù)采集，使二次回路和電纜布置復(fù)雜化，而且不可能收集太全的信號(hào)(有些設(shè)備的關(guān)鍵量、中間計(jì)算數(shù)據(jù)點(diǎn)無法提供接口)。將事故記錄與故障錄波功能分別由監(jiān)控系統(tǒng)和具有快速交流采樣功能的微機(jī)保護(hù)裝置、微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、微機(jī)調(diào)速器等分擔(dān)較為合理。這就要求微機(jī)保護(hù)裝置、微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、微機(jī)調(diào)速器具有判別故障、存儲(chǔ)、對(duì)時(shí)等功能。

2.5 信號(hào)返回屏的考慮

信號(hào)返回屏是電站實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視和控制的重要人機(jī)交流界面，由于顯示直觀、清晰可靠，畫面和各儀表、元件位置固定，對(duì)運(yùn)行值班十分方便，尤其是事故情況下，運(yùn)行人員對(duì)全站的狀況一目了然，其作用是計(jì)算機(jī)屏幕不可替代的(采用大屏幕電視或投影替代也是不可取的)。信號(hào)返回屏宜考慮采用一些指針儀表，以反映系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程(例如系統(tǒng)振蕩)。

2.6 工業(yè)電視、消防報(bào)警、保安、故障錄波器及MIS的接入

鑒于監(jiān)控系統(tǒng)在電站運(yùn)行控制中的突出地位，其接入系統(tǒng)越少越好，信息交換量不大時(shí)，為了保證各個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行，能采用I/O接入的決不采用通信連接。

對(duì)工業(yè)電視，由于圖像信號(hào)數(shù)據(jù)量大，占用網(wǎng)絡(luò)資源多，不應(yīng)通過監(jiān)控網(wǎng)傳送，而應(yīng)自成網(wǎng)絡(luò)，在控制室設(shè)置工業(yè)電視專用CRT。但如果工業(yè)電視要實(shí)現(xiàn)圖像自動(dòng)聯(lián)控切換功能，仍應(yīng)以通信方式接入監(jiān)控系統(tǒng)，通信鏈路上僅從監(jiān)控系統(tǒng)單向傳送用于圖像自動(dòng)聯(lián)控切換的信息。而工業(yè)電視與電站管理信息系統(tǒng)(MIS)應(yīng)聯(lián)網(wǎng)，以便授權(quán)用戶進(jìn)行圖像訪問。

消防報(bào)警對(duì)運(yùn)行監(jiān)視十分重要，其數(shù)據(jù)量不大，因此接入監(jiān)控系統(tǒng)比較合理。消防報(bào)警火情信號(hào)和保安監(jiān)視信號(hào)可轉(zhuǎn)送給工業(yè)電視系統(tǒng)，進(jìn)行圖像自動(dòng)聯(lián)控切換。

故障錄波器為大容量數(shù)據(jù)采集和記錄分析設(shè)備，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)作用不強(qiáng)，離線分析的成分較多，應(yīng)各自自成系統(tǒng)，并建立各自的中心分析站。從運(yùn)行管理模式看，電站實(shí)現(xiàn)“無人值班”或“少人值守”后，控制室運(yùn)行人員很少，而這兩個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析工作十分費(fèi)時(shí)，專業(yè)性很強(qiáng)，不適合運(yùn)行值班人員操作;如果兩系統(tǒng)與 MIS系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，監(jiān)控系統(tǒng)僅通過 I/O對(duì)其故障和動(dòng)作等情況進(jìn)行監(jiān)視。專業(yè)技術(shù)人員通過MIS即可訪問兩系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)分析和遠(yuǎn)程管理功能。

為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)發(fā)電與電站管理相結(jié)合，MIS應(yīng)與監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。由于MIS用戶多，MIS上數(shù)據(jù)多種多樣，為安全起見，兩網(wǎng)之間除采取防火墻等隔離措施外，還應(yīng)采用單向數(shù)據(jù)流(從監(jiān)控系統(tǒng)流向MIS)，控制室設(shè)置專用MIS終端。

3 自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展

水電站自動(dòng)化系統(tǒng)由 I/O設(shè)備 (傳感器和執(zhí)行器 )、控制硬件、控制軟件、人機(jī)接口及與信息系統(tǒng)的連接等組成。而水電站的自動(dòng)化是從80年代初單個(gè)功能裝置研制開始的，至今經(jīng)歷了一個(gè)復(fù)雜的發(fā)展過程。

3.1 功能分布式的星型分層監(jiān)控系統(tǒng)

以單功能微機(jī)裝置集成系統(tǒng)，每個(gè)微機(jī)裝置具有特定的功能，但每個(gè)微機(jī)裝置都具有不同功能，如有的微機(jī)裝置專門采集開關(guān)量，有的微機(jī)裝置專采集模擬量，有的微機(jī)裝置專門進(jìn)行控制操作。該系統(tǒng)在分布的方式上進(jìn)行了一些有益的嘗試，但從模式上看不算是很成熟的系統(tǒng)。

3.2 以設(shè)備單元分布的星型分層監(jiān)控系統(tǒng)

為了檢修維護(hù)的方便，以發(fā)電機(jī)組為單元，將數(shù)據(jù)采集與控制集成到一臺(tái)微機(jī)或PLC裝置中，構(gòu)成了現(xiàn)地控制單元LCU。LCU無法直接接入以太網(wǎng)，而計(jì)算機(jī)非常昂貴，不能使每臺(tái)LCU都配備CPU(中央處理器)接入以太網(wǎng)，只能將微機(jī)作為前置機(jī)。這時(shí)的系統(tǒng)采用專門的計(jì)算機(jī)，在應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)上已跨出了一大步，但相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)還不完善，尚不能形成理想的開放系統(tǒng)環(huán)境。

3.3 基于開放系統(tǒng)的分布式監(jiān)控系統(tǒng)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件越來越復(fù)雜和龐大，軟件開發(fā)的投入也越來越大，如何使這些巨大的資源不僅在這一家公司制造的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，而且也能在另一家公司制造的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，這就形成了一系列的開放系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn):TCP/IP、POSIX、SQL、ODBC、JDBC、OPC 等?；陂_放系統(tǒng)的分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)具有通用性和可移植性，監(jiān)控系統(tǒng)的軟件可以安裝在任何具有開放系統(tǒng)特點(diǎn)的計(jì)算機(jī)上。開放系統(tǒng)為水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展提供了強(qiáng)大的歷史舞臺(tái)。

3.4 基于對(duì)象技術(shù)的分布式監(jiān)控系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)發(fā)展迅速，給軟件開發(fā)提供了廣闊的平臺(tái)。軟件技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在除了遵循開放系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)以外，還應(yīng)遵循面向?qū)ο蠹夹g(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，如:SUN公司的 Java RMI、Microsoft公司的COM/DCOM。水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由于面向?qū)ο蟮膹?fù)雜性和多樣性，基于面向?qū)ο蟮募夹g(shù)應(yīng)用將水電站運(yùn)行設(shè)備如發(fā)電機(jī)組、主變、開關(guān)等抽象為對(duì)象。從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編程語言選擇到用戶界面等一系列過程都依據(jù)面向?qū)ο蟮睦砟?、原則和技術(shù)，這樣工作的結(jié)果將給用戶帶來使用和維護(hù)上的極大方便。

4 水電站“無人值班”或“少人值守”的技術(shù)條件

無人值班相對(duì)于有人值班而言就是要讓自動(dòng)化系統(tǒng)來完成值班人員日常的工作，包括定時(shí)巡視運(yùn)行設(shè)備，記錄各設(shè)備有關(guān)參數(shù)和相關(guān)事件，按操作票形式進(jìn)行設(shè)備的正常操作，發(fā)生事故或故障時(shí)，進(jìn)行反事故處理，采取有效措施，防止事故擴(kuò)大等工作。實(shí)現(xiàn)比有人值班更迅速、更可靠、更安全的運(yùn)行方式。雖然自動(dòng)化系統(tǒng)具有一定的反事故處理能力，在局部范圍內(nèi)起到防止事故擴(kuò)大的特點(diǎn)，但是事故或故障的出現(xiàn)原因是非常復(fù)雜的，少數(shù)可以通過一定的處理恢復(fù)，但大多數(shù)是無法迅速恢復(fù)，并需要檢修維護(hù)人員及時(shí)前往現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)真分析處理。因此，水電站“無人值班”或“少人值守”必須具備幾個(gè)重要的技術(shù)條件。

4.1 具有計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)“無人值班”或“少人值守”的一個(gè)非常重要的系統(tǒng)。它具有采用水電站的機(jī)組、輔機(jī)、油水風(fēng)系統(tǒng)、主變、開關(guān)站、公用設(shè)備、站用電系統(tǒng)以及各種閘門等的電氣量、開入量、溫度量、壓力、液位、流量等輸入信號(hào)，完成各種生產(chǎn)流程，如開停機(jī)、分合開關(guān)等順序控制，機(jī)組有功功率和無功功率的調(diào)節(jié)，AGC、AVC，以及其他設(shè)備的操作控制。同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)還具有豐富的人機(jī)界面，防誤操作的措施和一定的反事故處理能力。

4.2 具有遠(yuǎn)程控制、調(diào)節(jié)功能

監(jiān)控系統(tǒng)不僅具有現(xiàn)地的各種監(jiān)視、操作和控制功能，而且要具有能與遠(yuǎn)方控制系統(tǒng)通信能力，上送有關(guān)信息，接收遠(yuǎn)方控制系統(tǒng)的命令來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和調(diào)節(jié)。

4.3 具有 ON－CALL功能

現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的設(shè)備一旦出現(xiàn)事故或故障時(shí)，就需要維護(hù)人員立即前往現(xiàn)場(chǎng)，了解事故或故障現(xiàn)象，分析事故或故障原因，及時(shí)排除事故或故障。如何使維護(hù)人員甚至領(lǐng)導(dǎo)能及時(shí)、準(zhǔn)確、詳細(xì)的掌握事故或故障信息，這就是無人值班水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)必須具備的功能:ON－CALL功能，可以通過電話、呼機(jī)或手機(jī)發(fā)布呼叫信息或手機(jī)短信息。

因此，水電站通過開發(fā)自動(dòng)化系統(tǒng)，能夠提高設(shè)備的整體健康水平，保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，為“無人值班”或“少人值守”奠定基礎(chǔ)。

5 結(jié)語

水電站采用自動(dòng)化系統(tǒng)后不僅提高水電站運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和工作的可靠性、保證電能質(zhì)量;而且提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、改善勞動(dòng)條件和減少運(yùn)行人員，從而提高電站運(yùn)行的效益。在自動(dòng)化設(shè)計(jì)中，要注意計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的一些技術(shù)問題，如監(jiān)控系統(tǒng)電源采用交流+UPS供電方式較好，協(xié)調(diào)好監(jiān)控系統(tǒng)和現(xiàn)地自動(dòng)控制回路裝置，考慮事件記錄與故障錄波，信號(hào)返回屏等。采用水電站“無人值班”或“少人值守”工作方式，比有人值班更迅速、更可靠、更安全。因此，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)客戶化程度很高的自動(dòng)控制系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)水電站“無人值班”或“少人值守”的重要條件。處理好計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和水電站之間的關(guān)系，以及監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用方面的技術(shù)問題，能使水電站更加經(jīng)濟(jì)、安全、可靠的運(yùn)行。讓水電站自動(dòng)化系統(tǒng)在越來越多的水利樞紐工程中得到更廣泛的應(yīng)用，發(fā)揮更大的作用。

［1］水電自動(dòng)化與大壩觀測(cè).2002.

TV736

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1004－1184(2012)05－0185－03

2012－06－20

董鵬(1982－)，男，陜西榆林人，助理工程師，主要從事水利電氣工程設(shè)計(jì)方面工作。