水電廠電氣自動化的監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)模式及功能分析

梁海鋒

摘 要：伴隨我國互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展及成熟，我國各水電廠及電力企業(yè)都逐步采用互聯(lián)網(wǎng)及電氣自動化技術(shù)進(jìn)行電氣控制，且正朝著分布式控制系統(tǒng)的方向不斷發(fā)展。水電廠中的電氣控制系統(tǒng)能夠?qū)ζ溥M(jìn)行監(jiān)視及控制，采用分布式的計算機(jī)控制系統(tǒng)，是一種經(jīng)濟(jì)有效的方式，且具有較高的可靠性。文章根據(jù)電氣自動化的控制方式分析了水電廠中進(jìn)行電氣控制其監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)模式以及所具備的功能。

關(guān)鍵詞：水電廠；電氣控制；電氣自動化；監(jiān)控系統(tǒng)

引言

“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的到來，給各個行業(yè)都帶來了不同程度的影響。對生產(chǎn)制造業(yè)同樣也造成了較大程度的影響。對于水電廠來說，其控制過程就可以很好的結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及電氣自動化技術(shù)[1]。為了較大程度的提高效率，實現(xiàn)自動控制，采用電氣控制系統(tǒng)來進(jìn)行自動化的監(jiān)控，下文就監(jiān)控系統(tǒng)所采取的組態(tài)模式以及其所具備的功能進(jìn)行詳細(xì)的分析。

1 監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)模式

1.1 組態(tài)模式

由于變電站的綜合自動系統(tǒng)中已經(jīng)廣泛采用了以太網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其運(yùn)行經(jīng)驗相當(dāng)豐富。另外，智能電器設(shè)備也在飛速的發(fā)展過程中，這些前提條件都為水電廠的電氣自動化控制系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。由于采用的監(jiān)控模式是基于現(xiàn)場總線的。因此，對于系統(tǒng)設(shè)計來說大大提高了其針對性，在進(jìn)行設(shè)計時，可以根據(jù)間隔情況進(jìn)行設(shè)計，針對不同的間隔應(yīng)當(dāng)具有不同的功能屬性。其次，與遠(yuǎn)程監(jiān)控的方式相比，采用現(xiàn)場總監(jiān)這一監(jiān)控模式不僅具備了其全部優(yōu)點，同時大大減少了遠(yuǎn)程監(jiān)控組態(tài)模式中所采用的較多的隔離器件以及端子柜等等[2]。此外，所采用的智能電氣設(shè)備還具有可以就地安裝以及可以通過通信線進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)的安裝等，大大地節(jié)約了所需要的控制線纜以及安裝維護(hù)的成本，降低了該系統(tǒng)組建所需的成本。

1.2 系統(tǒng)構(gòu)建

水電廠中電氣自動化的控制系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)可以采用分布式多主板的體系進(jìn)行設(shè)計，針對不同的設(shè)備以及子系統(tǒng)可以組成獨立的結(jié)構(gòu)層，以實現(xiàn)該結(jié)構(gòu)層所具備的功能。針對于整個系統(tǒng)，可以將其二次設(shè)備分為兩個結(jié)構(gòu)層，分別為站控層和單元層，其中，站控層應(yīng)當(dāng)設(shè)置以太網(wǎng)，主要用來在主機(jī)之間或是在監(jiān)控機(jī)以及各個單元層之間進(jìn)行信息交換，包括運(yùn)行、遠(yuǎn)動以及操作和通信站、維護(hù)站等工作站。運(yùn)行工作站主要功能是在電氣系統(tǒng)運(yùn)行時對其進(jìn)行實時的監(jiān)控；操作工作站主要功能是對下層測控單元的電氣運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行處理并進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；通信站其主要功能是在自動控制系統(tǒng)以及其他系統(tǒng)之間建立連接并進(jìn)行信息共享；維護(hù)站具有的主要功能是對整個系統(tǒng)進(jìn)行修改以及維護(hù)，同時完成設(shè)備的維護(hù)工作。除此之外，維護(hù)工作還可以用作針對技術(shù)人員的培訓(xùn)工作站，可以在該工作站預(yù)言整個操作流程，并對相關(guān)的工作人員進(jìn)行相應(yīng)操作的培訓(xùn)及仿真等等[3]。

2 監(jiān)控系統(tǒng)所具有的功能

2.1 基本功能

2.1.1 數(shù)據(jù)采集以及處理功能。系統(tǒng)中所具有的現(xiàn)場測控的工作單元主要功能是采集相應(yīng)數(shù)據(jù)及相關(guān)信息，對于事件以及系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)以及故障情況等進(jìn)行檢測，檢驗數(shù)據(jù)是否具備合理性同時，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的預(yù)處理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時更新。數(shù)據(jù)采集的信號類型主要包括模擬量、脈沖兩以及狀態(tài)亮燈，在采集過程中，模擬量主要指當(dāng)前的電流、電壓、功率、頻率等值；狀態(tài)兩主要包括斷路器、繼電保護(hù)裝置以及運(yùn)行的相關(guān)監(jiān)測信號等等；脈沖量主要包括有功電能、無功電能。

2.1.2 顯示畫面。該系統(tǒng)所具備的模擬畫面功能能夠?qū)⒁淮卧O(shè)備以及整個系統(tǒng)所具有的實時運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行還原和仿真，模擬量、計算量以及斷路器和分離開關(guān)等的實際狀態(tài)都能夠?qū)崟r進(jìn)行顯示，并自動生成趨勢圖，以作為后來的監(jiān)測工作的有效參考和分析基礎(chǔ)。

2.1.3 監(jiān)視及報警功能。監(jiān)控系統(tǒng)中采用的顯示器是采用陰極射線管的顯示器，通過兩個該終端，可以顯示出不同的信息，并獨立且同步將相關(guān)的報表生成出來、顯示出不同的畫面。在該系統(tǒng)中，若模擬量出現(xiàn)越限現(xiàn)象，則可以及時產(chǎn)生報警信息并將其打印出來，報警信息顯示的內(nèi)容主要包括越限的對象名稱、其參數(shù)值、其編號以及其越限的時間等等。另外，還可以對越限次數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的累積和計算，給檢修設(shè)備以及排除故障等提供科學(xué)的參考依據(jù)。另外，報警工作包括事故報警以及預(yù)告報警，即已經(jīng)發(fā)生事故的報警和還未發(fā)生事故，但有可能發(fā)生事故時及產(chǎn)生報警信號，提前進(jìn)行預(yù)警，防止事故的發(fā)生，而這兩種不同的報警方式應(yīng)當(dāng)采取不同顏色和報警鈴音來將其區(qū)別開。

2.1.4 控制操作功能。操作控制可以分為兩種模式進(jìn)行，一種是就地控制，另一種是上位機(jī)或是采用DCS系統(tǒng)。操作命令首選應(yīng)當(dāng)是就地控制，其次是上位機(jī)或是DCS系統(tǒng)的順序進(jìn)行，才能有效保障設(shè)備現(xiàn)場以及遠(yuǎn)程監(jiān)控之間相互結(jié)合、相互協(xié)調(diào)，實現(xiàn)兩者之間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，保證控制操作具有必要的安全性以及統(tǒng)一性。

2.1.5 事件記錄功能。具備了這一功能，若設(shè)備在其運(yùn)行的過程中出現(xiàn)了故障問題，系統(tǒng)能夠詳細(xì)地記錄動作繼電保護(hù)以及斷路器的信息和相應(yīng)的安全自動裝置的信息等，其信息內(nèi)容可以將信號名稱、新號編號以及信號狀態(tài)等詳細(xì)記錄，按照發(fā)生的時間進(jìn)行排序生成事件順序的記錄表格，通過顯示器顯示或是打印出，也可以儲存到硬盤中保存起來，這一功能對于系統(tǒng)故障起因的判斷以及判定保護(hù)動作等都具有重大意義[4]。

2.2 高級功能

2.2.1 電氣設(shè)備管理。主要是保護(hù)或自動設(shè)置電氣設(shè)備管理其臺帳、相關(guān)檔案以及維護(hù)記錄等，并實現(xiàn)實時的在線設(shè)備管理，例如，對于設(shè)備動作，實時地統(tǒng)計其狀態(tài)，并將統(tǒng)計結(jié)果傳送至管理信息系統(tǒng)，對該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充等。

2.2.2 管理故障信息。該功能可以記錄、重演或是錄波分析動作及常規(guī)事件的相關(guān)信息，其中重演指的是對事故進(jìn)行重演，對于查找分析事故原因具有重要意義，能夠有效地避免事故的再發(fā)生。

2.2.3 自動控制發(fā)電的功能。自動進(jìn)行發(fā)電控制這一功能，是根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的發(fā)電條件以及要求，通過快速、經(jīng)濟(jì)的方式來對發(fā)電廠發(fā)電過程中的有功功率實現(xiàn)自動化的控制，更好地滿足控制系統(tǒng)的要求。但這一自動發(fā)電技術(shù)應(yīng)當(dāng)以電廠發(fā)電系統(tǒng)的安全運(yùn)行為基礎(chǔ)來進(jìn)行，并嚴(yán)格遵循經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的首要原則，根據(jù)實際運(yùn)行過程中的運(yùn)行方式以及所具有的不同工況，還有全廠的機(jī)組來進(jìn)行實時控制決策的制定。因此，電廠機(jī)組的運(yùn)行臺數(shù)、組合以及負(fù)荷分配也應(yīng)當(dāng)由該自動控制技術(shù)來進(jìn)行安排，保證系統(tǒng)頻率以及有功功率等都能夠自動保持原先設(shè)定的值，進(jìn)一步提高電廠整體的自動運(yùn)行水平[5]。

3 結(jié)束語

總而言之，伴隨網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化技術(shù)以及計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，電氣自動化在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用成為必然趨勢，而將電氣自動化技術(shù)應(yīng)用于監(jiān)控系統(tǒng)中時，應(yīng)當(dāng)創(chuàng)建出相對獨立的自動化監(jiān)控系統(tǒng)，按照相應(yīng)的設(shè)備需求來進(jìn)行組態(tài)模式的搭建，了解其功能，不斷提高發(fā)電廠的控制效率及監(jiān)測效率。采用電氣自動化的監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)充分利用其優(yōu)勢，利用自動化的電氣設(shè)備來提高工作人員的操作能力，根據(jù)電氣設(shè)備的事件記錄功能、信息采集功能等對發(fā)電廠效率進(jìn)行分析，以便不斷改進(jìn)發(fā)電工作中所存在的不足之處，避免事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

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[5]方榮華.某水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].華中科技大學(xué)，2010，5（1）：31-32.