浅谈水电站综合自动化系统应用

摘要：本文对水电站综合自动化系统结构、功能、特点及其应用进行了阐述。

关键词：水电站；综合自动化；系统应用

中图分类号：TV211.1+4文献标识码： A

引言：

随着计算机技术,控制技术及信息技术的发展,水电站系统自动化面临着空前的变革。多媒体技术、智能控制将迅速进入水电站系统自动化领域,而信息技术的发展,不仅会推动系统监测的发展,也会推动水电站系统控制向更高水平发展。

1水电站综合自动化系统结构和功能

1.1系统一般由一个监控中心和若干个远方端站构成，必要时设中继站监控中心站以微机系统为主体，配以数据通信设备；端站以单片微机或单板微机为主体，配以数据通信设备、传感器和（或）执行端；中继站由中继控制器和数据通信设备构成。监控中心站应配计算机专用电源，端站或中继站一般宜用蓄电池或太阳能电池工作。

1.2系统主要功能有：数据采集和命令执行，由端站的传感器和执行端完成；数据传输，由各站数据通信设备完成（见水利通信系 统）；数据处理，由监控中心站微机系统完成数据识别、校验、存贮及分析计算作业，并可将数据及作业成果显示打印。

2水电站自动化系统特点

2. 1多参数输入

自动测控站一般包括水位、闸位, 有的也要测雨量。在泵站还需测量主轴机的有关参数, 如电压、电流、功率、温度、压力等。对于微机输入来说, 既有数量(水位、雨量、闸门) , 又有模拟量输入(泵的电压、电流等) 。

2. 2输出控制

水文观测站只需报水文参数, 而自动监控站要对闸门及水泵进行自动控制和调节, 这就必然要有输出控制, 一个闸门控制就要有三个输出控制端, 因此自动测控站都是多输出控制。

2. 3电磁干扰严重

自动测控站除受到自然界中的电磁波干扰( 包括雷电干扰) , 由于在站内直接控制闸门及水泵, 功率均较大, 单机容量一般在3kW至几百千瓦之间, 总装机容量就更大了, 因此测控站直接的电磁干扰严重(其中包括火花、电弧等) , 为了安全可靠地工作, 必须增加有效的抗干扰措施。

2. 4运算功能

由于测控站都是一个单独的闸门或泵站, 测控本身需随时了解水量情况, 如瞬间流量, 累计流量及日平均流量, 同时各小的量关系曲线各异, 因此各测控站的流量运算程序都不一样, 闸门的型式、启闭速度等特性不一, 因此各站的闸门和水泵的控制程序也相同, 因而测控站的软件工作量较大。

2. 5高可靠性

供水自动化系统需要直接控制闸门及水泵的运行, 而闸门及水泵等供水设施一旦失误所造成的危害和损失是很大的, 这就要求自动化设备工作可靠, 各项保安措施都要跟上。

3水电站综合自动化系统应用

3.1采集与加工数据

系统定时对全站生产当中的脉冲、开关以及模拟量进行采集，同时对其实施越限检测、复限检测以及状态检测，并及时记录与保存检测结果，以便管理系统显示动态画面、生产表格编制、打印输出以及实现各类计算、控制等功能。

3.2水电站运转监测

计算机监视控制系统利用CRT 对全站各主机以及辅机设备的运转状况实行即时监视，对各种运转数据进行即时显示。监视的设备包含了全站水、电、气、油、机组以及直流等系统。监视控制系统还对有些参数及计算结果实施范围监制，并事先设定参数以及梯度值的控制范围，当其越限时能够做出对应的处置。包含越限自动报警，越复限时的自动记录、显示及打印；针对关键参数以及数据还应该进行越限之后到复限之前的数据保存以及自动显示，频频报警以及打印输出记录。

3.3生产调整与控制

计算机监视控制系统按照水电站的运转状况实现自动水电压、自动发电控制以及经济运转，对全站的运转实施调整与控制。调整与控制的内容包含机组的开机、停机，无功功率、平均功率的调整，以及操作断路器等。LCU能够达到对机组的无功与有功调整，上位机发出给定值，通过自动检查与调节，能够实现闭环运转。此外，从调度中心传达出的负荷调整指示经过监视控制系统处理调节之后，按照机组的各类限制情况，将前池水位等科学地分配到各个机组的LCU 执行。

3.3.1水电压的自动控制。计算机监视控制系统根据设定的参数和条件对水电站母线的水电压及全站的无功功率实行自动控制，对机组间无功功率的分配实行自动控制，其调整方式如下：无功调整先由主调机组负担，剩下部分由参与调整的机组分担；参与无功调整的机组按机组负担无功负载的大小比例进行分配，或根据机组有功负载的高低，根据相应的功率因数对机组的无功功率实施分配；调节机组的无功功率和调节升压变压器的抽头应该结合起来，在调节分接头前最大程度的应用发水电机的水电压调节范围；按照机组的最高与最低无功功率的控制。

3.3.2自动控制水电站发水电作业。计算机监视控制系统根据设定的参数和条件对水电站平均功率实施自动控制按照前池水量或者水力电力系统的条件，根据水电站以及机组的运转控制要求，以经济运转为准则 ，限定水电站机组的运行机台数量，运转机组的组合以及机组之间负载的分配，并且要尽量规避频频对机组进行开关操作。

3.4设备运转统计结果的记录

计算机监视控制系统对各个设备的运转状况实施统计结果记录，有些讯息还能够起到自动警示值班操作员工。统计的种类包含设备正常状态与非正常状态的投切频次、设备运转时间等。针对各种主要设备以及辅助设备的工况，还应对变位以及变位的时间进行统计，必要的时候还可以启动报警装置。此外，针对参数越复限以及定值变更等状况也可以通过计算机监视控制系统进行统计结果的记录，并自动制成各类报表，以及打印输出各种操作票据等。

3.5显示画面与数据通信

水电站的相关讯息与数据传送至调度中心，接收调度中心下达的各类指令，实现和调度中心的信息联通 ；监视控制系统内部主机和各个设备的数据通信选择自修复系统的双环网，选取以太网技术，数据传输的速度应该高于10/100Mips。显示画面是系统的一个重要的功能，能够以自动以及召唤的形式调用画面。系统按照操作人员的需求，自动组织相关数据以及对应的时间区域，并通过屏幕显示出来。显示画面主要包含如下几种：水电压运转曲线，油、水、气系统图，水、电、气的主接线图，平均功率、无功功率棒形图，出力曲线，设定负荷曲线以及各种运转图，还包含参数以及参数设定值、定值变更统计结果表特征表、各种报警信息表等表单之类的显示。

4结语

水电站在考虑综合自动化系统时，应加强与其他水电站和科研单位间的信息交流，吸取国内外的先进经验，结合自身实际，因地制宜，力求实用，避免少走弯路，以提高水电站综合自动化系统的经济效益。同时应积极采用新技术、新工艺、新产品，为其可靠运行及其功能的正常发挥创造条件，进一步提高水电站的安全运行水平。