关于小型水电站自动化系统改造的初步探讨

【摘要】随着计算机技术的发展，自动化水平越来越高，电力系统逐渐向着自动化方向发展。小型水电站作为电力系统中技术较为薄弱的一环，必须加以自动化系统改造，以保证水电站的正常运转和供电安全。基于此，文章探讨了小型水电站自动化系统的改造。

【关键词】小型水电站；自动化系统；改造

中图分类号：TN830文献标识码： A

0.引言

小型水电站是我国电力系统的重要组成部分，对于保证电力的供应充足有着重要作用，且小型电站受地貌、地质等因素的影响小，可用于边远地区的电力供应。信息时代的到来使得电力行业自动化水平逐渐提高，而小型水电站由于资金技术不足仍然采用人工系统，这不仅不利于电力的统一调度，还不利于小型水电站自身的发展和供电安全。因此，寻求一种适用于小型水电站自动化系统改造的方案十分必要。

1.某小型水电站概况

某电站自运行以来，监控系统性能不稳定,仅起到了运行监视作用,其他作用不明显，自动化水平较同级水电站低，是重点改造对象。为了提高电站自动化水平,提高人力资源的使用效率，实现无人值班、少人值守的目标,以小型水电站为例，做出相应的设计和改造。

2.改造分析

改造前全厂设备控制操作以手动操作为主，采用常规继电器控制的方式，缺少先进数据采集手段,不能快捷有效的采集相关运行数据，数据的获取人力通过抄表等手段实现，消耗了大量的人力，效率不高。常规继电器回路对于因设备的老化引起的配合差错无法处理，进一步造成设备的损坏，为小型水电站的运行维护带来困难。小型水电站设备保护系统原理较为简单，多数采用常规继电器回路的模式,缺少灵活性，对出现的事故不能进行准确分析，相对于当前的微机保护系统而言太过落后。此次改造内容包括:计算机监控系统、保护系统、调速器、和自动化原件等。

3.改造方案设计

3.1监控系统设计

鉴于之前监控分工不明确的现象，本次改造采用分层分布、开放式的可配置结构,实现系统的、可扩展性、互操作性和可移植性。整个系统共分为电站控制单元层（上位机）和现地控制单元层（下位机）两层,其连接方式采用光纤和网络交换机实现，传输速率为100Mbps。

3.1.1 上位机设计。该层主要由操作员、工作站和一些硬件设备和配套软件组成，如打印机，相关监控软件等。它是电站的实时控制中心,操作人员通过硬件设备的操作实现对整个现场的监控。为实现水电站的自动化功能，它主要负责采集和处理下位机传送过来的数据，指挥调度电站的管理，检测水位和大坝的安全情况，与其他电力机构进行调度和联系等等。

3.1.2 下位机设计。该层主要是各种生产设备现地控制单元(LCU)，分别为发电机组、调速器、升降压设备、监控设备等等。其中发电机组LCU主要是进行数据采集、对机组形成保护、实现调速器和励磁装置的调节等。而升降压设备和其他监控设备则是完成对各种设备的运行状况的监控，反应各个部分的运行情况，并将信息通过光纤和网络交换机反馈给上位机。

3.2保护系统设计

采用DSA保护监控自动化系统，该系统运用分层分布式结构设计,支持3种不同的配置方案，即分散配置、集中配置、局部分散配置[1]。这种系统对于电压不同的发电厂和电站同样适用。DSA保护监控自动化系统是一种信息化的监控管理系统，它运用网络通信功能,合理调配各个部分之间的配合，简化二次回路。整个系统可以分为2个层次，即间隔层和站控层。前者主要完成对现场设备的控制，联系发电厂的智能设备，后者则完成对整个变电站信息的处理。DSA保护监控系统采用分布式的模块化结构,考虑到电磁兼容性问题及抗干扰问题，能够灵活配置系统，使得水电站设备之间的信息流通变得十分便利。同时，它设有多个标准接口,可以实现和多个智能设备连接，保证水电站工作的效率。此外，这种保护监控自动化系统还能够运用完善的监控手段，实现对水电站相关设备的远程监控，操作人员只需在调度端就可以对水电站进行管理，大大节约了人力，对无人值班变电站具有极大的适用性。

3.3调速器设计

采用PAFR系列可编程调速器。当前的小水电中，调速器工作稳定性较好,只是自动化功能较为欠缺，因而针对小型水电站的调速器改造，只需更换电气柜即可。PAFR系列可编程调速器是一种技术较新的中小型水轮机电液调速器,它的电气控制部分有着良好的可编程性，因而可以通过预设好的方案实现对调速器的控制。这种调速器的优点是工作可靠,抗油污能力强,性能优良,运行方便，结构简单。

3.4设备调节与维护

电站的自动化系统包括监控系统、安全系统、保护系统等，这些系统实现了对电站各设备的控制与操作。以自动化操作代替人工操作的方式极大提高了操作效率，增加了电站运行的安全性。系统对设备的调节包括过程监视、机组开停机转换、控制方式选择、同期操作等等。在日常维护中，工作人员可以通过监控系统的记录对电站的运行情况进行了解，对电站的运行资料建档，以便后期的运营和维修。此外，工作人员还要定期检查自动化设备的运行情况，保证其能够实现对水电站的监控与保护。

4.系统管理

小型水电站在改造自动化系统的过程中，要积极引进相关的技术人才和相应的设备，运用有着专业素质和专业精神的人员负责改造业务，做好电站的技术维护。建立专业化的技术人员队伍，定期对水电站的设备进行检查与维护，逐渐实现小型水电站的自动化。

【参考文献】

[1]施冲.水电站自动化建设30年回顾与展望〔J].水电自动化与大坝监测,2009(6)：76-77.

作者简介：马哲，男，1981.11，本科，河北省石津灌区管理局，工程师