編者按：根據(jù)杭汽科字[2018]第014號《關(guān)于開展2018年全國科普日暨杭州市第32屆科普宣傳周活動的通知》精神，為進(jìn)一步提高員工科學(xué)素質(zhì)、傳播新時代新發(fā)展理念、弘揚(yáng)科學(xué)思想和科學(xué)精神以及普及科技助力美好生活的愿景。公司科協(xié)積極倡議各學(xué)組，以科普周為契機(jī)，結(jié)合公司實際，積極開展科普活動。公司科協(xié)分會以《杭發(fā)報》、公司網(wǎng)站為載體，精選優(yōu)秀科普論文，結(jié)合企業(yè)實際和產(chǎn)品特點(diǎn)，進(jìn)行科普宣傳。

對水電站自動化系統(tǒng)的淺析

我國電力行業(yè)長期存在自動化水平低下，難以滿足社會對高質(zhì)量電能的要求，為了提高電能質(zhì)量和發(fā)電效率，需對老式水電站中以常規(guī)控制、人工操作為主的控制模式進(jìn)行以計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)的綜合自動化改造；對新建水電站應(yīng)按綜合自動化要求進(jìn)行設(shè)計并實施，使水電站逐步實現(xiàn)少人值班，最終達(dá)到無人值班(或少人值守)的目標(biāo)。

一、 概述

根據(jù)國家電力體制改革的要求，實現(xiàn)“廠網(wǎng)分開，競價上網(wǎng)”后，水電站如果沒有綜合自動化系統(tǒng)，而是依靠傳統(tǒng)的人工操作控制，將難以滿足市場競爭的需要。不了解實時行情，參與競價將非常困難。即使?fàn)幦〉搅税l(fā)電上網(wǎng)的機(jī)會，又因設(shè)備陳舊落后而不能可靠運(yùn)行，既影響電網(wǎng)供電，又使自身效益受損，最終也失去了好不容易才爭取到的發(fā)電機(jī)遇。同時水電站大多地處偏僻山區(qū)，遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)，職工長期生活在較差的環(huán)境之中。所以，從電力體制改革和改善水電職工的工作和生活環(huán)境兩方面來講，都促使我們要實現(xiàn)水電站綜合自動化。

近年來，隨著我國電力科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和計算機(jī)監(jiān)控水平的不斷提高，許多新建水電站都設(shè)計了以計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為主的高性能的綜合自動化系統(tǒng)，一些老式水電站也逐步進(jìn)行了以實現(xiàn)綜合自動化為目標(biāo)的改造，并都取得了很好的效果。

二、簡介

水電站的綜合自動化是建立在以計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)之上的，對整個電站(甚至梯級電站或整個流域)從水文測報；機(jī)組啟、?？刂?，工況監(jiān)視；輔助、公用設(shè)備的啟、停控制，工況監(jiān)視；負(fù)荷的分配，直到輸電線路運(yùn)行全過程的自動控制，并能準(zhǔn)確地與上一級調(diào)度部門進(jìn)行實時數(shù)據(jù)通信等全方位自動監(jiān)測的控制系統(tǒng)。一般包括5個子系統(tǒng)。

2.1計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

2.1.1概述

這部分是綜合自動化系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)。根據(jù)計算機(jī)在水電站監(jiān)控系統(tǒng)中的作用及其與常規(guī)監(jiān)控設(shè)備的關(guān)系，一般有以下三種模式：

（1） 以常規(guī)控制設(shè)備為主，計算機(jī)為輔；

（2） 以計算機(jī)為主，常規(guī)控制設(shè)備為輔；

（3） 取消常規(guī)控制設(shè)備的全計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。

根據(jù)水電站的裝機(jī)容量大小、在電網(wǎng)中的作用和各自的具體情況可分別選用不同模式的監(jiān)控系統(tǒng)。一般新建電站和具備條件(資金、技術(shù)和發(fā)電許可等條件)的電站適合選擇第三種模式，以便達(dá)到一步到位的目的。對于受其它條件限制的老式水電站的改造，可分別考慮第一、第二兩種模式作為過渡。這其中各種模式針對各自電站的具體情況，在設(shè)計時也略有不同。

2.1.2實例

值得說明的是，隨著多媒體技術(shù)在水電站的應(yīng)用，語音、動畫、可視化、視像功能也用于計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。設(shè)計時應(yīng)根據(jù)多媒體系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，解決好與監(jiān)控系統(tǒng)的連接問題。

2.1.3計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能

梯級電站中心計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備遙測、遙控、遙信、遙調(diào)(即“四遙”)的功能。

2.2工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)

工業(yè)電視系統(tǒng)是現(xiàn)代化管理、監(jiān)視的重要手段，它的主要用途是及時而真實準(zhǔn)確地反應(yīng)被監(jiān)控對象的實際信息，從而為決策提供依據(jù)。

水電站的監(jiān)控人員借助于工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)的輔助監(jiān)視作用，親眼見到了實況，就能放心地對設(shè)備進(jìn)行控制操作，能大大提高設(shè)備遠(yuǎn)方操作的安全性及生產(chǎn)管理效率和自動化水平。并在一定程度上起到安全保衛(wèi)的作用。

一般水電站工業(yè)電視系統(tǒng)不與計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合，工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)前端設(shè)備獲取的信息經(jīng)本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳送到主控室或分控室主機(jī)；在梯級水電站，各站的信息經(jīng)獨(dú)立于計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的通信通道分別由各水電站傳送到梯調(diào)中心。若工業(yè)電視系統(tǒng)結(jié)合于實時計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，并由實時監(jiān)控系統(tǒng)傳送信息到梯調(diào)中心，有可能對監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生影響或干擾，不利于安全運(yùn)行。另一方面是由于傳輸速率不同，工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)要求的傳輸速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，為達(dá)到傳輸要求必將大大增加投資。

工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)獨(dú)立于實時計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)還有利于電站分期實施，水電站可先實施計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，以后再做工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)。

2.3消防監(jiān)控系統(tǒng)

通過設(shè)置在主、副廠房、主變區(qū)、各主要機(jī)電設(shè)備的重要部位、油庫、主要建筑設(shè)施等場所的探測器，消防系統(tǒng)能實現(xiàn)對水電站主要場所進(jìn)行24h不間斷的火情監(jiān)測。當(dāng)探測器(感煙、感溫、紅外火焰、紫外、纜式感溫探測器)檢測到有火情時，通過系統(tǒng)總線，自動向中央控制室的集中報警控制器報警。集中報警控制器在接收到報警后，經(jīng)過信息處理，在報警控制器上以數(shù)碼顯示方式顯示出火災(zāi)的部位，并通過串行通信接口，在水電站消防計算機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)的crt上，自動顯示出火災(zāi)的部位編號及該層的平面布置圖，提示出火災(zāi)的處理措施，同時根據(jù)火情發(fā)生的部位，經(jīng)確認(rèn)及延時后，自動或手動對該部位及相關(guān)部位的防火排煙設(shè)備、滅火設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的控制，實施滅火等措施。所有的火情信息由水電站消防計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)經(jīng)信息處理后送至計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)與計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用異步通信方式實現(xiàn)通信。系統(tǒng)的構(gòu)成如此所示。

另外還要求消防系統(tǒng)同時能實現(xiàn)對通風(fēng)、防火排煙設(shè)備、二氧化碳滅火系統(tǒng)以及水噴霧滅火系統(tǒng)的控制。

2.4基礎(chǔ)自動化元件及自動裝置

2.4.1自動裝置

自動裝置是獨(dú)立于計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)之外，能單獨(dú)發(fā)揮作用，對相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行自動控制和調(diào)節(jié)的裝置或回路的邏輯組合。在水電站綜合自動化系統(tǒng)中，必須要有快速、靈敏、安全、穩(wěn)定、可靠的自動控制設(shè)備與計算機(jī)監(jiān)控設(shè)備相配套，才能取得很好的經(jīng)濟(jì)效益。

計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)與水機(jī)調(diào)速器、勵磁調(diào)節(jié)器、微機(jī)型繼電保護(hù)裝置及其它自動裝置接口。

2.4.2基礎(chǔ)自動化元件

基礎(chǔ)自動化元件是監(jiān)視水電站主、輔設(shè)備運(yùn)行工況、判斷和處理異常狀態(tài)、執(zhí)行控制操作的耳目和手腳，其運(yùn)行狀況直接影響著機(jī)組及輔助設(shè)備的自動控制和安全保護(hù)性能。一般應(yīng)以國產(chǎn)為主，進(jìn)口為輔的原則進(jìn)行配置、選型。

2.5水文自動測報系統(tǒng)

我國多數(shù)水電站兼有防洪、灌溉等任務(wù)，在水庫調(diào)度工作中，不僅要搞好水庫的發(fā)電經(jīng)濟(jì)調(diào)度，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，同時還要及時、正確地掌握水情、汛情，搞好防洪渡汛工作。水文自動測報系統(tǒng)一方面要及時、準(zhǔn)確、快捷地采集水情，另一方面還要通過計算機(jī)在較短的時間內(nèi)作出洪水預(yù)報。該系統(tǒng)對水電站的防洪、排沙、發(fā)電、調(diào)峰、調(diào)頻、灌溉、航運(yùn)、漂木等均有十分重要的意義。

水文自動測報系統(tǒng)按規(guī)模和性質(zhì)的不同可分為水文自動測報基本系統(tǒng)和水文自動測報網(wǎng)。水文自動測報基本系統(tǒng)由中心站(包括監(jiān)測站)、遙測站、信道(包括中繼站)組成。水文自動測報網(wǎng)是通過計算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接口和各種信道，把若干個基本系統(tǒng)聯(lián)接起來，組成進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的自動測報網(wǎng)絡(luò)。

其通信方式一般有超短波通信、短波通信、衛(wèi)星通信等，可根據(jù)電站規(guī)模及當(dāng)?shù)貤l件選擇不同的通信方式。

三、結(jié)束語

水電站實施綜合自動化系統(tǒng)，是水電站現(xiàn)代化管理的發(fā)展方向。在綜合自動化系統(tǒng)實施改造時，應(yīng)先從基礎(chǔ)自動化元件、自動裝置著手，先使手腳變得靈活，再對大腦進(jìn)行手術(shù)。一旦大腦改變，便形成一套完整的綜合自動化系統(tǒng)。即使在近期內(nèi)不能實現(xiàn)計算機(jī)監(jiān)控，也能很好地實現(xiàn)小系統(tǒng)或常規(guī)方式的自動控制。