水电站综合自动化

水电站综合自动化（精选十篇）

水电站综合自动化 篇1

自20世纪90年代中期推行水电厂“无人值班”(少人值守)工作以来,我国大多数水电站对主设备进行了大量的技术改造,机组的辅助设备采用微机调速器和微机励磁系统,机组控制采用计算机监控系统,一些附属设备采用PLC控制,机组启、停等自动化程度上到一个新的台阶,不但促进了水电站技术水平的提高,也促进了水电站管理模式和管理水平的根本性转变和提高。

1 水电站综合自动化控制系统的结构

1.1 集中式监控系统

集中式监控系统是对整个水电站的运行进行集中监视与控制。所有的操作及控制命令都由计算机发出,并进行水电站的信息处理,由此可见,计算机一旦发生故障,则整个系统陷入瘫痪。目前,该模式已不在大、中型水电站中采用。但对于在机组容量小、机组数量少、送变电设备较少、主接线简单的小型水电站,该结构模式应作为参考模式,可节省投资。

1.2 功能分散式监控系统

功能分散式监控系统的主要特征是功能分散,能让控制系统实现功能、负载、危险、地域分散等,能按不同的系统功能设立多套相应的设备,这些设备能独立完成各自的功能。

1.3 分层分布式监控系统

分布式监控系统的主要特征是控制对象分散,以控制对象为单元设置多套相应装置,形成控制单元,完成控制对象的数据采集和处理等。该监控方式与电厂分层控制结合应用,形成水电厂分层、分布式控制系统。

分层分布式监控系统结构如图1所示。其最大优势是系统扩展、升级更新方便,具有开放性,可保护用户的利益。这种模式已广泛应用于国内外水电厂。

分层分布式监控系统主要特点:

(1)采用全分布、开放式结构,各间隔层和站控级计算机之间相互独立,任何单元的局部故障都不会影响其它单元或站控级设备的正常工作。

(2)采用多CPU处理方式。严格遵循监控、保护相互独立配置的原则,保证站控级计算机出现异常时,保护功能仍能独立发挥作用。

(3)保留独立于监控系统的简易强电直接监控功能,保证监控系统故障和检修时电站的安全运行。

(4)由标准化的软硬件组成,组态灵活,满足今后计算机高速发展的要求,兼容性、扩充性、互换性好。

(5)采用信号隔离技术,具有软、硬件滤波,防雷击、屏蔽接地等一系列抗干扰措施。

(6)软件采用开放性的设计思想,可通过规约转换等,将通信协议不同的其它公司设备(如调速器、励磁系统等)的信息接入监控系统。

(7)具有功能较强的人机接口、垒汉化的友好界面,系统画面、打印格式组态方便。用户可自行生成新的I/O方式。

(8)所有保护设有软、硬压板,保护参数可就地/远方进行修改、查询,间隔单元配有能显示各种电气参数的大屏幕液晶显示窗口和可供操作的键盘。

(9)具备防误操作功能和完善的自诊断、自恢复功能保护装置设有防误闭锁设施以防止跳闸出口的误开放。

分层分布式监控系统的主要功能:

(1)数据采集:主要完成对电站实时数据的采集工作,包括电气量、开关量、非电量以及脉冲量等。

(2)数据处理:包括对模拟量、状态量、脉冲量、事件顺序数据进行的处理以及主要参数趋势分析处理、事故追忆和相关量记录处理。

(3)运行监视功能:包括状态变化监视、越限检查、过程监视、趋势分析。

(4)控制调节功能:包括自动机组开机、停机控制、自动功率调节、同期并网等操作。

(5)事件顺序记录功能:完成事件顺序排队、显示、打印及存档记录。

(6)运行记录功能:主要对运行日志、月报表进行记录和管理。

(7)人机联系:借助于显示器、鼠标、键盘等人机接口设备,运行人员可以调用各种显示画面,查询设备状态,可发出机组开停、负荷增减、断路器分合、辅机启停等命令,设定和修改各项给定值和限值。

(8)系统诊断:监控系统硬件、软件故障诊断。

(9)系统远程维护功能:系统中安装有远程维护软件,通过电话线就能实现异地维护。

(10)音响报警:各单元控制机LCU上装设有反映被控设备事故、故障的不同音响报警装置。

2 水电站综合自动化控制技术的目的、意义

水电站综合自动化控制技术的目的就是通过采集并处理水电站各种设备的信息,实现自动监视、控制、调节、保护,使水轮发电机组所发出电能的质量得到保证,保证水电站水轮发电机组稳定、安全、可靠运行,保证水电站所在区域及地区电网稳定、安全运行,加快水电站机组调节速度及整个电站故障处理速度,使水电站优化运行得以实现。

水电站综合自动化控制技术的意义主要体现在:

(1)提高水电站设备、电网运行的可靠、稳定性。

(2)加快水电站、机组的调节过程。

(3)实现水电站优化运行,力求最大的发电效益。

(4)简化设计工作。在常规控制中,电气设计复杂度高,需向厂家提供原理图、布置图、各种继电器的选型后才能成功订货,采用自动控制设备集成后,设计者只需提供一次主接线、保护配置及自动化要求即可,使设计、安装和调试工作得以简化。

水力发电站综合自动化可以有效节约企业的用工成本、优化用工环境、提高效率、维护机器设备,是水电站现代化管理的发展方向,是科技进步的标志,是我国电力管理部门对水电站现代化提出的要求,在电力体制改革后也是水电站自身生存和发展的需要。

对新建水电站,应以一步到位的方式设计并实施综合自动化系统,因水电站一般投资较大,这部分增加的投资在电站总投资中所占比例不大,但所起的作用和发挥的效益却是巨大的。

参考文献

[1]叶会卿.水力发电过程拉制理论应用与发展[M].武汉:华中理工大学出版社,2002

[2]谢云敏.水电站计算机监控技术[M].北京:中国水利水电出版社,2006

[3]孙力,徐国君.小型水电站计算机监控技术[M].北京:中国计划出版社,1999

变电站综合自动化 论文 篇2

简介

在电力系统内，电力主设备继电保护主要经历了电磁式、晶体管式、集成电路式、微机式保护4个阶段。特别是21世纪以来，电力工业突飞猛进，整个电力系统呈现出往超高电压等级、单机容量增大、大联网系统方向发展的趋势,这就对电力设备保护的可靠性、灵敏性、选择性和快速性提出了更高的要求。电力系统相关部门已把变电站自动化作为一项新技术革新手段应用于电力电网，各大专业厂家亦把变电站自动化系统的开发作为重点研发项目，不断地完善和改进，相应地推出各具特色的变电站综合自动化系统，以满足电力系统发展的要求。

随着科学技术的不断发展，计算机控制技术广泛应用于电力系统的变电站自动化系统中，以微机控制为代表的变电站综合自动化系统取代传统的变电站二次系统，成为当前电力系统自动化发展的主流。变电站自动化系统以其系统功能强大、结构简单可靠、可扩展性强、兼容性好等特点逐步为市场所接受，在国内经济发达地区已经得到广泛应用。

变电站综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备(包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等)的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。通过变电站综合自动化系统内各设备间相互交换信息，数据共享，完成变电站运行监视和控制任务。变电站综合自动化替代了变电站常规二次设备，简化了变电站二次接线。变电站综合自动化是提高变电站安全稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益、向用户提供高质量电能的一项重要技术措施。

功能的综合是其区别于常规变电站的最大两个原则

一是中低压变电站采用自动化系统，以便更好地实施无人值班，达到减人增效的目的；

二是对高压变电站（220kV及以上）的建设和设计来说，是要求用先进的控制方式，解决各专业在技术上分散、自成系统，重复投资，甚至影响运行可靠性。特点,它以计算机技术为基础, 以数据通讯为手段,以信息共享为目标.最新变电站综合自动化 所谓最新的变电站综合自动化，就是广泛采用微机保护和微机远动技术，分别采集变电站的模拟量、脉冲量、开关状 态量及一些非电量信号，经过功能的重新组合，按照预定的程序和要求实现变电站监视、测量、协调和控制自动化的集合体和全过程，从而实现数据共享和资源共享，提高变电站自动化的整体效益。

随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行操作培训仿真、液晶显示、远程监控等技术日趋成熟，以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用，三化;改造和无人值班变电站的进一步发展，要求变电站综合自动化系统运行高效、实时、可靠，从而提高电网安全稳定运行水平。继电保护技术未来趋势将是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化的方向发展 新的变电站综合自动化系统，利用组屏取代了常规的仪表屏柜以及一些中央信号装置，经过优化组合成为系统，节省了变电站、控制室和配电室的占地面积，缩短建设工期，提高了变电站的自动化水平，减少人为事故，保证了供电质量，有利于电网安全稳定运行,实现了电力系统的减员增效目标，提高了企业的劳动生产率和经济效益。

现在市场上流通着有各种各样的自动化系统，并且在不断地改进和更新。我们所熟悉的有北京四方CSC2000变电站综合自动化系统、南瑞继科技BSJ-2200监控系统、国电南自PS6000变电站自动化系统、许继电气CBZ8000变电站自动化系统、深圳南自的ISA300变电站综合自动化系统等。电压等级不同又有一些功能不一致。本文主要根据南瑞继保RCS9700变电站综合自动化系统在110kV变电站的最新应用情况进行分析。针对变电站综合自动化系统的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求，展开论述。2.1 设计原则和特点 变电站一期工程包括：三卷变1台，绕组电压等级为110 kV /35kV/10kV；35kV线路2回，35kV旁路1回；110kV线路1回，110kV旁路1回；10kV部分出线11回,电容器组2组，10kV站用变一台。

综合自动化系统设计过程中始终贯穿着充分保证可靠性这一原则，采用分散分层分布式模块化结构，各保护、测量、控制、通信等各个模块之间既相互独立又互相联系。发展历程

全国第一套微机保护装置----1984国电南自 全国第一套分布式综合自动化系统----1994大庆 全国第一套就地安装保护装置----1995 CSL200A 全国第一套220kV综合自动化变电站----1996珠海南屏 全国第一套全下放式220kV综合自动化变电站----1999丹东 全国第一套全国产500kV综合自动化变电站----1999南昌 全国第一套将专家系统应用到变电站综合自动化系统中--2000 国内第一家引进现场总线LonWorks(四方公司引进,四方公司由华北电力大学教授,工程院院士杨奇逊老师创办)随着IEC61850标准的诞生，变电站综合自动化系统又迎来了新一轮的发展机遇。变电站综合自动化系统的功能介绍

随着变电站综合自动化技术的不断更新和发展，现今变电站综合自动化技术所实现的功能越来越多，常见的有以下七大功能。

1.微机保护功能：系统能实现变电站内所有的电气设备的保护（如线路保护，变压器保护，母线保护，电容器保护及备自投，低频减载等），各类保护应具有 故障记录、存储多套定值、显示和当地修改定值、与监控系统通信等功能。

2.数据采集及处理功能：它能采集状态数据，模拟数据和脉冲数据并根据需要进行数据处理。

2.1状态量采集

系统能够采集断路器状态，隔离开关状态，变压器分接头信号及变电站一次设备告警信号、事故跳闸总信号、预告信号等状态量。

2.2模拟量采集

系统能够采集母线电压、线路电压，电流和有功、无功功率值、馈线电流，电压和有功、无功功率值等常规的典型模拟量。

3.事件记录和故障录波测距

事件记录应包含保护动作序列记录，开关跳合记录。变电站故障录波通常采用两种，一种是采用集中式配置专用故障录波器，并能与监控系统通信。另一种是由微机保护装置兼作记录及测距计算，再将数字化的波型及测距结果送监控系统处理与分析。

4.控制和操作功能

操作人员可通过后台人机界面进行断路器，隔离开关，变压器分接头，电容器组投切等远方操作。同时在系统设计时保留了人工直接跳合闸手段，防止系统故障时无法远动操作。

5.系统的自诊断功能

系统内各插件应都具有自诊断功能，对装置本身实时自检功能，以便快速发现故障及故障位置、故障类型，快速维护和维修。

6.数据记录功能：系统对历史数据具有存储记录功能，方便调度人员、检修人员查询、数据分析，这些历史数据主要有：断路器动作次数；断路器切除故障时截断容量和跳闸操作次数的累计数；输电线路的有功、无功，变压器的有功、无功、母线电压定时记录的最大，最小值及其时间；独立负荷有功、无功，每天的峰谷值及其时间；控制操作及修改整定值的记录等。

变电站综合自动化基本特征

1）功能实现综合化。变电站综合自动化技术是在微机技术、数据通信技术、自动化技术基础上发展起来。它综合了变电站内除一次设备和交、直流电源以外的全部二次设备，2）系统构成模块化。保护、控制、测量装置的数字化（采用微机实现，并具有数字化通信能力）利于把各功能模块通过通信网络连接起来，便于接口功能模块的扩充及信息的共享。另外，模块化的构成，方便变电站实现综合自动化系统模块的组态，以适应工程的集中式、分部分散式和分布式结构集中式组屏等方式。

3）结构分布、分层、分散化。综合自动化系统是一个分布式系统，其中微机保护、数据采集和控制以及其他智能设备等子系统都是按分布式结构设计的，每个子系统可能有多个CPU分别完成不同的功能，由庞大的CPU群构成了一个完整的、高度协调的有机综合系统。

4）操作监视屏幕化。变电站实现综合自动化后，不论是有人值班还是无人值班，操作人员不是在变电站内，就是在主控站内，就是在主控站或调度室内，面对彩色屏幕显示器，对变电站的设备和输电线路进行全方位的监视和操作。

5）通信局域网络化、光缆化。计算机局域网络技术和光纤通信技术在综合自动化系统中得到普遍应用。

6）运行管理智能化。智能化不仅表现在常规自动化功能上，还表现在能够在线自诊断，并将诊断结果送往远方主控端

7)测量显示数字化。采用微机监控系统，常规指针式仪表被CRT显示器代替。人工抄写记录由打印机代替。

变电站综合自动化技术的发展趋势

数字化、智能化是变电站自动化系统最终的发展趋势，数字化变电站的系统结构不仅继承并发展了分层分布式变电站结构的特点,同时随着电子式互感器、智能开关技术的应用,使得数字化变电站的系统结构又有了不同于常规变电站的革命性变化。

数字化变电站自动化技术特征:各类数据从源头实现数字化,真正实现信息集成、网络通信、数据共享。在电流、电压的采集环节采用数字化电气测量系统,如光电/电子式互感器,实现了电气量数据采集的数字化应用,并为实现常规变电站装置冗余向信息冗余的转变,为实现信息集成化应用提供了基础。打破常规变电站的监视、控制、保护、故障录波、量测与计量等几乎都是功能单

一、相互独立的装置的模式,改变了硬件重复配置、信息不共享、投资成本大的局面。数字化变电站使得原来分散的二次系统装置,具备了进行信息集成和功能合理优化、整合的基础。系统结构更加紧凑,数字化电气量监测系统具有体积小、重量轻等特点,可以有效地集成在智能开关设备系统中,按变电站机电一体化设计理念进行功能优化组合和设备布置。

结束语

变电站自动化技术的进步归功于现代科学技术，尤其是网络通信技术，计算机技术和大规模集成电路技术的发展。现代变电站自动化系统正朝着二次设备功能集成化，一次设备智能数字化方向迈进，这对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。

参考文献

[1] 刘振亚.国家电网公司输变电工程典型设220变电站二次系统部分（2007年

版）[J].中国电力出版社.2008年5月

[2] 唐涛.发电厂与变电站自动化技术及其应用[J].中国电力出版社.2005年2月 [3] 杨奇逊.变电站综合自动化技术发展趋势.电力系统自动化，[4] 百度百科--变电站综合自动化 [5] 企业相关文献

试论水电自动化综合构建 篇3

【关键词】水电自动化；自动化综合系统；构建

为了有效缓解市场用电的工序矛盾，电力行业结合发供电实情实施了电力体制改革，并凭借改革契机，实现了水能发电的综合化与自动化。在这样的前提条件下，水电自动化综合系统构建变得越类越重要，这不仅仅是因为水电自动化综合系统实现水电站发电自动化的物质基础，还因为水电自动化综合系统能优化发电工艺，降低发电效益，达到缓解市场电力供需矛盾的目的。因此对水电站发电来说，水电自动化综合构建的意义是极为重大的。

一、水电自动化综合构建的意义

随着我国人口数量的不断增多，再加上国家各行业生产规模的不断扩大，人类生产、生活用电量日益增加，大大增加了市场用电需求量。而市场用电需求量的大幅度增长会直接导致电力供需矛盾产生，使市场供电面临紧张状态。为了解决以上问题，电力行业必须站在用电客户的角度，采取有效措施加强发电、供电管理，同时利用现代信息技术来提高电厂发电效率，构建水电自动化综合系统，并应用该系统来管理发电情况，实现发电站少人，甚至无人值班，为水电站创造更大的经济效益。

水电自动化综合系统构建的意义在于，该系统构建完成后能有效实现发电站少人值班、无人值班，且能充分保证水能发电站的发电质量，可缓解市场电力供需矛盾，更能提高水电站发电效益，通过节省发电成本的方式为水电站创造更大经济效益。

二、水电自动化综合构建分析

水电自动化综合，即水电站自动化综合系统，该系统的构建基础是计算机监控系统，在设计过程中引进了现代计算机信息技术，并利用计算机信息技术实现了对水电站总体运行情况的监测、控制。结合水电站自动化综合系统的运行功能来分析，发现该系统在运行时能对水电站的水文情况进行测报，能控制发电机机组的启停状态，能控制主体设备与辅助设备的运行情况，能合理分配负荷，对输电线运行全过程进行控制，同时还能实现对实时数据的传输，实现对整个水电站的自动化监测。从水电站自动化综合系统的功能来看，该系统在构建时应该做好以下五个系统的设计：

1、计算机监控系统

计算机监控系统是自动化综合系统的基础，它能够在运行过程中对水电站内部设备的工况进行监视。统计分析，在水电自动化综合系统中，计算机监控系统和常规设备监控系统之间的关系包括以下三種模式：

（1）常规设备监控系统负责主要监控，计算机监控系统作辅助；

（2）计算机系统为监控主体，常规设备监控作辅助；

（3）直接取消常规设备监控系统，只利用计算机监控系统来对水电站设备工况进行监控。

需要提醒的是，伴随着科技、信息技术的不断发展，现代多媒体技术也开始慢慢渗透到水电站发电工作中，多媒体技术下的动画、语音、可视化等多种功能开始与计算机监控技术融合，改变了原来单一的信息数据监控现象，实现了语音、动画信息的反馈、监控。如果计算机监控系统应用到了多媒体技术，设计时应当注意做好多媒体系统与监控系统之间的连接，方便两者融合。

2、工业电视监视系统

工业电视监视在水电自动化综合系统中发挥着不可忽视的作用。利用工业电视监视手段，能成功实现水电站发电的现代化管理与监视，更加及时、准确的向工业监视系统反映被监视对象的实际信息，为后期发电机自动化系统的运行决策提供参考依据。

工业电视监视系统的作用在于，水电站发电时，站内管理、监控人员可通过工业电视监视系统对整个厂站的工况进行监视，并且保证监视对象实际工况和监视屏幕上工况的高度同步，这样更有利于操作人员对被监视对象进行控制，从而达到提高设备远程操作质量，保证工业设备远程操作安全的目的。

3、消防监控系统

通过设置在主、副厂房、主变区、各主要机电设备的重要部位、油库、主要建筑设施等场所的探测器，消防系统能实现对水电站主要场所进行24h不间断的火情监测。另外还要求消防系统同时能实现对通风、防火排烟设备、二氧化碳灭火系统以及水喷雾灭火系统的控制。

4、基础自动化元件及自动装置

（1）自动装置。在水电站综合自动化系统中，必须要有快速、灵敏、安全、稳定、可靠的自动控制设备与计算机监控设备相配套，才能取得很好的经济效益。

（2）基础自动化元件。基础自动化元件是监视水电站主、辅设备运行工况、判断和处理异常状态、执行控制操作的耳目和手脚，其运行状况直接影响着机组及辅助设备的自动控制和安全保护性能。一般应以国产为主，进口为辅的原则进行配置、选型。

5、水文自动测报系统

该系统对水电站的防洪、排沙、发电、调峰、调频、灌溉、航运、漂木等均有十分重要的意义。水文自动测报网是通过计算机的标准接口和各种信道，把若干个基本系统联接起来，组成进行数据交换的自动测报网络。

在综合自动化系统实施改造时，应先从基础自动化元件、自动装置着手，先使手脚变得灵活，再对大脑进行手术。一旦大脑改变，便形成一套完整的综合自动化系统。即使在近期内不能实现计算机监控，也能很好地实现小系统或常规方式的自动控制。另外，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。

三、结束语

综上所述，水电站自动化综合系统的构建具有重要意义，不仅是电力体制改革下的水电站发展的必然要求，还是缓解电力市场供需矛盾的重要手段。水电站自动化综合系统构建完成后，可借助计算机监控技术、水文自动测报技术、自动化元件控制技术等多种技术来保证水电站运行效率，提高水电站发电可靠性，从根本上促进水电站发电事业的进步。

参考文献

[1]陈星.小型水电站微机综合自动化的设计与应用[J].江西电力,2008(04)

[2]廖福芬.小议水电厂自动化技术与计算机监控系统[J].民营科技,2010(02)

[3]王德宽,孙增义,王桂平,张建明.水电厂自动化技术30年回顾与展望[J].中国水利水电科学研究院学报,2008(04)【摘要】水电站自动化构建现已成为水电站发电工作中广泛关注的一个问题，是电力体制改革之后的必然要求。结合水电站自动化综合系统构建的意义，本文对水电站自动化综合构建方式作详细探析，着重论述了水电站自动化综合系统的设计，指出水电自动化构建必须从五个方面入手，全面做好计算机监控系统、工业电视监视系统、消防监控系统、基础自动化元件和水文测报系统的设计。

【关键词】水电自动化；自动化综合系统；构建

为了有效缓解市场用电的工序矛盾，电力行业结合发供电实情实施了电力体制改革，并凭借改革契机，实现了水能发电的综合化与自动化。在这样的前提条件下，水电自动化综合系统构建变得越类越重要，这不仅仅是因为水电自动化综合系统实现水电站发电自动化的物质基础，还因为水电自动化综合系统能优化发电工艺，降低发电效益，达到缓解市场电力供需矛盾的目的。因此对水电站发电来说，水电自动化综合构建的意义是极为重大的。

一、水电自动化综合构建的意义

随着我国人口数量的不断增多，再加上国家各行业生产规模的不断扩大，人类生产、生活用电量日益增加，大大增加了市场用电需求量。而市场用电需求量的大幅度增长会直接导致电力供需矛盾产生，使市场供电面临紧张状态。为了解决以上问题，电力行业必须站在用电客户的角度，采取有效措施加强发电、供电管理，同时利用现代信息技术来提高电厂发电效率，构建水电自动化综合系统，并应用该系统来管理发电情况，实现发电站少人，甚至无人值班，为水电站创造更大的经济效益。

水电自动化综合系统构建的意义在于，该系统构建完成后能有效实现发电站少人值班、无人值班，且能充分保证水能发电站的发电质量，可缓解市场电力供需矛盾，更能提高水电站发电效益，通过节省发电成本的方式为水电站创造更大经济效益。

二、水电自动化综合构建分析

水电自动化综合，即水电站自动化综合系统，该系统的构建基础是计算机监控系统，在设计过程中引进了现代计算机信息技术，并利用计算机信息技术实现了对水电站总体运行情况的监测、控制。结合水电站自动化综合系统的运行功能来分析，发现该系统在运行时能对水电站的水文情况进行测报，能控制发电机机组的启停状态，能控制主体设备与辅助设备的运行情况，能合理分配负荷，对输电线运行全过程进行控制，同时还能实现对实时数据的传输，实现对整个水电站的自动化监测。从水电站自动化综合系统的功能来看，该系统在构建时应该做好以下五个系统的设计：

1、计算机监控系统

计算机监控系统是自动化综合系统的基础，它能够在运行过程中对水电站内部设备的工况进行监视。统计分析，在水电自动化综合系统中，计算机监控系统和常规设备监控系统之间的关系包括以下三种模式：

（1）常规设备监控系统负责主要监控，计算机监控系统作辅助；

（2）计算机系统为监控主体，常规设备监控作辅助；

（3）直接取消常规设备监控系统，只利用计算机监控系统来对水电站设备工况进行监控。

需要提醒的是，伴随着科技、信息技术的不断发展，现代多媒体技术也开始慢慢渗透到水电站发电工作中，多媒体技术下的动画、语音、可视化等多种功能开始与计算机监控技术融合，改变了原来单一的信息数据监控现象，实现了语音、动画信息的反馈、监控。如果计算机监控系统应用到了多媒体技术，设计时应当注意做好多媒体系统与监控系统之间的连接，方便两者融合。

2、工业电视监视系统

工业电视监视在水电自动化综合系统中发挥着不可忽视的作用。利用工业电视监视手段，能成功实现水电站发电的现代化管理与监视，更加及时、准确的向工业监视系统反映被监视对象的实际信息，为后期发电机自动化系统的运行决策提供参考依据。

工业电视监视系统的作用在于，水电站发电时，站内管理、监控人员可通过工业电视监视系统对整个厂站的工况进行监视，并且保证监视对象实际工况和监视屏幕上工况的高度同步，这样更有利于操作人员对被监视对象进行控制，从而达到提高设备远程操作质量，保证工业设备远程操作安全的目的。

3、消防监控系统

通过设置在主、副厂房、主变区、各主要机电设备的重要部位、油库、主要建筑设施等场所的探测器，消防系统能实现对水电站主要场所进行24h不间断的火情监测。另外还要求消防系统同时能实现对通风、防火排烟设备、二氧化碳灭火系统以及水喷雾灭火系统的控制。

4、基础自动化元件及自动装置

（1）自动装置。在水电站综合自动化系统中，必须要有快速、灵敏、安全、稳定、可靠的自动控制设备与计算机监控设备相配套，才能取得很好的经济效益。

（2）基础自动化元件。基础自动化元件是监视水电站主、辅设备运行工况、判断和处理异常状态、执行控制操作的耳目和手脚，其运行状况直接影响着机组及辅助设备的自动控制和安全保护性能。一般应以国产为主，进口为辅的原则进行配置、选型。

5、水文自动测报系统

该系统对水电站的防洪、排沙、发电、调峰、调频、灌溉、航运、漂木等均有十分重要的意义。水文自动测报网是通过计算机的标准接口和各种信道，把若干个基本系统联接起来，组成进行数据交换的自动测报网络。

在综合自动化系统实施改造时，应先从基础自动化元件、自动装置着手，先使手脚变得灵活，再对大脑进行手术。一旦大脑改变，便形成一套完整的综合自动化系统。即使在近期内不能实现计算机监控，也能很好地实现小系统或常规方式的自动控制。另外，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。

三、结束语

综上所述，水电站自动化综合系统的构建具有重要意义，不仅是电力体制改革下的水电站发展的必然要求，还是缓解电力市场供需矛盾的重要手段。水电站自动化综合系统构建完成后，可借助计算机监控技术、水文自动测报技术、自动化元件控制技术等多种技术来保证水电站运行效率，提高水电站发电可靠性，从根本上促进水电站发电事业的进步。

參考文献

[1]陈星.小型水电站微机综合自动化的设计与应用[J].江西电力,2008(04)

[2]廖福芬.小议水电厂自动化技术与计算机监控系统[J].民营科技,2010(02)

小型水电站综合自动化配置探讨 篇4

在我国, 小型水电站自动化程度相对大、中型水电站较为落后。而我国又是一个中、小河流众多的国家, 小型水电站的建立对于水资源的开发有重要意义。随着经济的发展, 城市化进程的加快, 小型水电站的存在价值也越来越突出。水电站自动化是科技发展的必然结果, 小型水电站的自动化的实施不能陈规守旧, 这样会影响水电站效率的提高;不能照搬大中型水电站的模式, 过高的成本是小型水电站无法承受的, 也容易造成资源上的浪费。为了更好地保证小型水电站运行的效率和稳定性, 综合自动化的实施是非常必要的。一是有利于提高小型水电站的供电可靠性和供电质量;二是无人值守和少人值守节省了水电站的人力资源, 使人力资源的配置更优化;三是符合水电站长期发展的要求和一次性的投资, 支持了电站的长远发展, 而且综合自动化的可扩展性确保了自动化本身的不断更新和升级, 避免了大额度的二次投资, 实现了一次投资, 一劳永逸。

2综合自动化配置的要求

小型水电站的综合自动化设计一般多采用分层、分布式结构。监控模式也多以计算机监控为主, 常规控制为辅。软件设计多为模块化结构。监控、模块控制、通讯、就地控制等主要通过网络连接形成一个统一的整体。系统具有极高的安全性和可靠性。加之开放的、易扩展的设计, 使之能与其他智能设备轻松连接, 并进行信息交换, 形成了功能齐全, 灵活多变的系统模式, 方便了水电站的扩建、改造、发展的实施。

2.1 综合自动化配置的系统功能要求

综合自动化主要是用来实现对电站的保护、检测和设备控制的, 它配置的合理化与有效性是电站高效、安全、经济运行的保证。系统的主要功能:①实施数据的采集、处理和计算, 并生成报表, 通过辅助设备进行打印。数据的采集是实现对电力系统运行进行监视和监控的前提, 工作人员根据采集到的数据及计算、分析得到的结果对电力系统的运行情况及运行趋势作出正确的判断, 发出及时、准确的操作命令。②系统对发电系统运行的控制功能。根据控制形式可分为远距离遥控和就地控制, 主要实施对机组开、停控制以及隔离开关的分闸、合闸等控制, 并完成对机组的有功、无功调节, 实现发电控制、电压控制的自动化。③系统的多媒体功能。比如语音报警功能、直观的图像显示功能等使系统的掌握和控制更直观、简便。此外, 上位机可接受各设备的分、同步信号, 能实现与上级的调度、保护、通讯功能;实现对系统的“遥测、遥信、遥控、遥调”功能;保证了故障处理时的自动论断和自动回复功能, 远方监控、诊断功能及防盗功能;实现了电力系统运行的无人值守或少人值守。综合自动化能通过“遥测、遥信、遥控、遥调”功能, 实现对水电站的远动服务控制及数据通信, 通过一点多址、光纤、音揽等现代科技形式实现与主设备多通道的接入调度, 实现了电站运行数据的发送、接受及分析调节, 可自动对系统运行的安全隐患发出警报。

2.2 常规控制与综合自动化控制的对比

常规控制的安全性、可靠性无法满足现代电力系统的需求, 而且设备结构复杂、缺少故障自行诊断能力, 二次设备多采用电磁式或晶体管式, 结构笨重导致主控制室、继电保护室等建设投资较大, 且维护难度大、效率低, 影响了水电站的持续发展, 无法实现水电站的无人监管和少人监管模式, 不利于水电站安全、稳定、高效的运行发展。自动综合化的实施, 第一, 改变了二次设备的运行模式, 简化了控制系统, 实现了信息共享、自动检测运行故障等, 减轻了值守人员的工作量。第二, 自动化控制减轻了人员手动操作的几率, 减少了操作失误风险, 提高了电站运行的效率。第三, 信息共享和直观的信息反应等增强了水电站的综合调度效率, 使值守人员对系统的运行趋向判断更加准确, 有利于运行隐患的发现与防范。方便值守人员查看、分析, 进行远方投停保护和复归保护, 实现对发电机、水轮机、变压器等设备的保护, 保证了水电站运行设备的安全。第四, 综合自动化配置对电站的监控、监测功能, 一方面实施了电站运行数据的采集, 对开关量、点能量、温度量等进行采集、监控, 进而实现对机组的起、停, 对断路器、隔离开关的合闸、断闸等控制, 保证了电站运行的安全、稳定、高效。

3控制系统的改造设计

实现小型水电站综合自动化配置基本上是在原有电站控制系统的改造上完成的。系统由主控模板和现地单元控制模板 (LCU) 构成, 通过网络保持与上位机的通信等活动。

3.1 硬件配置的改造

小型水电站综合自动化的硬件配置一般有核心控制器、触摸屏 (人机交流界面) 、主控模板 (监控的核心部件) 、数字量扩展模块、模拟量扩展模块组成。数字量扩展模板一般会有多个输入点和输出点, 模拟量扩展模板也具有多个模拟量输入。如图1。

此系统中主控模板主要负责发电机组的正常开关机、事故的监控和紧急停机以及辅助设备的监控。触摸屏主要用来显示机组的数据信息, 包括图形信息、报警信息、历史记录、趋势图等。工作人员可以通过触屏观察到相关信息, 加以分析, 做出正确的操作判断。此系统数据信息的反应直观、可读性强, 有利于操作人员判断的正确性和准确性, 减少了工作失误, 提高了工作效率。

3.2 软件设计的改造

主控模块是综合自动化配置的关键, 它对发电机组的开关机控制、辅助设备监控等功能都是通过编程来实现的, 也就是自动化的软件设计。对于软件的设计, ①程序要标准化, 有利于系统的扩展, 方便以后的完善与升级。②采用模块化结构设计, 方便各功能的操作要求, 同时各模块之间的相关联便于系统的操作。首先, 模块需要初始化, 根据需要设置一些参量的初始值。如续电器、数据寄存器、定时器的初始化处理。其次, 设置自动开机模块, 完成自动开机控制。当机组通过自检满足开机条件时, 工作人员通过主控模板发出设备控制信号, 实现开机运行。可编程逻辑控制器 (plc) 对数字信号处理 (dsp) 模块和辅助设备发出控制信号, dsp进行自动调速、准同期并网等使辅助设备进入正常工作状态, 实现发电机组的安全开机和并网运行, 完成自动化开机流程。③设置自动关机模块, 完成自动关机控制。当机组处在正常运行状态下时, 由于紧急事故或其他情况, 机组需要停止正常运行。此时, 就需要将机组从电力系统中解列, 然后按顺序将机组停机, 各设备安全退出发电工作状态。第四, 完成通信和报警模块的设置, 实现电站运行的遥视、遥控、遥调等功能。设置主要是处理好触摸屏、上位机监控、主控模板之间的通信功能, 利用触摸屏把遥测到的数据传输回来, 发现异常发出警报, 并弹出报警窗口, 工作人员根据返回数据对电站的运行进行分析、操作。第五, 设置保护模块, 实现对发电机组及辅助设备安全、高效运行的保护, 以及对电站运行安全及电网运行稳定的保障作用。此外, 还可根据需要设置其他控制模块。开放式、易扩展的设计模式能有效满足综合自动系统其他功能模块的改进和扩展。

4结语

小型水电站的综合自动化配置主要是利用先进的技术结合微机的自动化操控设置, 实现水电站运行、管理的自动化。充分体现在自动化模式下水电站运行的高效性、安全性、稳定性和少人值守性。有利于水电站的良性运转和持续开发, 且简化了水电站运行的操作过程, 有效防止了人为的操作失误, 提高了电站运行的效率, 同时确保了发电、输电的安全、可靠、稳定, 是小型水电站可持续发展的必要保证, 对于小型水电站的存在和发展具有重要意义。

摘要：小型水电站综合自动化的实施对小型水电站的生存、发展具有积极的意义, 是小型水电站可持续发展的有力保证。文章通过对小型水电站自动化配置要求以及软硬件的配置进行了分析讨论, 阐述了综合自动化配置“一键开机”、“一键关机”、少人值守及完善的系统功能、良好的通讯功能等优势对小型水电站的发展意义及作用。

关键词：小型水电站,综合自动化,硬件,软件

参考文献

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[5]张德胜, 李海芳.黄河水电公司集控中心调度自动化系统的实施及运行现状[J].青海电力, 2009 (1) :28-31.

变电站综合自动化总结2 篇5

随着这学期期末的临近，变电站综合自动化这一门学科也接近尾声。经过这一学期的变电站综合自动化的学习，在曾老师的领导下进行了分组讨论研究学习。在我们小组所有成员的努力下，顺利的完成了这学期的学习任务。使我受益匪浅！

这学期我们主要围绕着七个大知识点进行学习。

一、变电站综合自动化

二、变电站综合自动化的结构与配置

三、变电站综合自动化系统的保护与测控单元

四、变电站综合自动化系统的通信

五、变电站综合自动化系统的监控

六、变电站综合自动化的安全自动装置

七、变电站综合自动化二次回路举例

一、变电站综合自动化 主要学习了变电站综合自动化的概念、变电站综合自动化系统的特点、变电站综合自动化系统的优点、变电站综合自动化的发展简史、了解传统变电站与综合自动化站之间的不同、了解变电站综合自动化的现状。

二、变电站综合自动化系统的结构与配置 主要学习了变电站综合自动化系统的硬件结构、变电站综合自动化系统的配置、国内典型的变电站综合自动化系统以及发展的趋势。

三、变电站综合自动化系统的保护与测控单元 主要学习了保护与测控单元的功能与硬件、保护与测控单元的常用算法、保护与测控单元硬件回路的工作原理、保护与测控单元的举例。

四、变电站综合自动化系统的通信 主要学习了变电站综合自动化系统通信的基本概念、了解变电站综合自动化数据通信的内容和功能、了解变电站综合自动化系统的通信规约、EIA RS—232/485通信接口、以太网通信接口、LONWORKS现场总线接口、站控层与单元层的通信、变电站与调度的通信、掌握了监控单元主界面显示的运行参数、熟练掌握了监控单元的功能及其功能按钮与使用。

五、变电站综合自动化系统的监控 主要学习了监控系统、了解了远动主机、掌握了监控单元主界面显示的运行参数、熟练掌握了监控单元的功能及其功能按钮与使用、了解监控单元的配置与维护。

六、变电站综合自动化系统的安全自动装置 主要学习了故障录波装置、电压、无功综合控制装置、了解变电站综合自动化中VQC的基本概念、熟悉了变电站综合自动化系统中VQC的工作原理。

七、变电站综合自动化系统二次回路举例 主要学习了变电站综合自动化系统二次回路的概述、6~~35KV线路的保护、测量、控制二次回路、110KV线路的保护、测量、控制二次回路、主变压器的保护、测量、控制二次回路。

浅析变电站综合自动化技术 篇6

【关键词】变电站；综合自动化；数字化

电力网络随着社会持续发展取得了进一步的扩大，电力系统在稳定性上也面临了全新的挑战，变电站作为电力系统的重要组成部分之一，其运行情况将会对电力系统的各方面产生一定的影响，例如稳定性、经济性，通过此可反映出进一步完善变电站管理模式的重要性。其中，变电站中的综合自动化技术与变电站运行情况在稳定性、经济性以及可靠性上具有密切的关系，就此本文对变电站中的综合自动化技术展开了相关的研究。

一、变电站综合自动化技术的主要研究内容

以110kV以上的变电站来说，变电站必须要始终对电力系统在运行期间的经济性原则与安全性原则严格遵守。在计算机技术、信息技术的飞快进步下，为构建新型保护技术与控制技术提供了一定的帮助，并有效解决了不少过去变电站在运行上的问题。其次，从技术层面、管理层面上看，各项技术的不断进步对于不同专业之间的协调与配合具有一定的促进作用，有利于完善电网的自动化技术。同时，在此环境下，变电站在运行上的安全性、可靠性等也会受到一定的影响。以新建变电站为例，变电站必定要实施综合自动化技术，如此一来则需要逐渐的消除当中的测量监视、控制等工作，其由最先需要一部分的工作人员值班发展到无人值班。而对于老变电站，其要实现无人值班，则必须要对测量监视、监控等相关技术进行改造。

以40kV以下的变电站来说，进一步提高与改善供电安全性、供电质量以及服务水平等都是变电站的关键。通过变电站中的综合自动化技术，对变电站二次设备进行改造，则需要消除控制屏、测量监视等，并且全面加强变电站中的监视水平与控制技术，从而实现无人值班的目标。

变电站要做到综合自动化，首先，变电站设备一旦出现异常情况，自动化系统需及时进行自动报警，并对相关出口采取关闭措施。其次，电网出现故障时，自动化系统可对故障情况及时判断，并作出适当的处理，以尽快消除或是隔离电网故障，将由于故障而引起的不良影响降低到最小。

二、变电站综合自动化技术的关键内容

2.1通信技术方面。现阶段，计算机的监控系统、间隔层装置等在通信方面均是采用TCP/IP协议这一种网络传输层协议，该协议为以IEC60870-5-103为基础的太网板，规约为NET103。

目前，变电站以及调度中间多是应用循环式与问答式的规约。其中，循环式规约的传输模式具有较强的独立性，个别数据在传输期间若是有差错，可通过下一个循环数据进行补救，但此种规约同时也具有3个缺点，分别为奇（偶）效检验错的能力不足，信道有效利用率低、传送数量大则时间长。另外，问答式规约对于通道的适应性较强，对于通道的占用率较高，且传送数据的速度十分快。同时，这一种规约也具有缺点。例如对通道具有较高的要求，并且响应事故的速度跟不上等，其中IEC60870-5-103规约、IEC60870-5-104规约等为目前较常应用的规约。

2.2抗干扰技术方面。不少综合自动化系统均是以220V交流作为监控装置供电电源，在交流供电系统上，通过采取多项措施抵抗干扰。例如氧化锌压敏电阻、不间断电源UPS、电源滤波器、隔离变压器等。对于外部干扰，由于其产生于综合自动化系统的外部，所以在消除时可通过屏蔽与减少感应耦合来降低外部的干扰。

2.3采集数据、处理技术。变电站监控主站在数据采集上要求，在确保交流量不失真的前提下进行传递，并确保数据精确度。其中，监控主站所采集的相关数据有多个方面，其中包括有刀闸状态、断路器状态、母线电压低压侧的三相电流、继电保护（包括保护状态、保护信号等）等。另外，在数据的处理上，包含了多项处理内容，例如分析计算变电站的运行参数等。

2.4人机联系、继电保护。保护装置属于自动化系统中的一个有机部分，在原则上，保护装置和自动化系统之间应处于相对独立的状态。通常需要确保电磁的兼容指标对于干扰具备较强的抵抗能力，通过独立控制电源与设置专有的熔断器进行保护，从而保护CT、测量CT之间的独立性。可在线对定值、参数等进行修改，并附上事故的采样报告、动作记录等。如此一来，变电站的工作人员便可借由屏幕掌握变电站运行的动态情况，并对信号复归、远方控制、当地控制、报警界限等进行实施设置，还可打印出相关的数据，对信息进行长期保存。

三、数字化变电站分析

数字化变电站主要是由智能化一次设备以及网络化二次设备构成，使变电站内部的智能电器设备之间可做到信息共享、互相操作，成为现代化变电站。

首先，在变电站的智能化一次设备方面，变电站一次设备中的受测信号回路、受控操作驱动回路等在设计上均是以微处理器以及光电技术作为依据，简化电式继电器，采用数字化的程控器与公共信号网络来取代过去的导线连接。由此可知，变电站中的常规继电器与继电器的逻辑回路在二次回路中被可编程序所取代，并且控制电缆、强点模拟信号等也被光纤、光电数字所取代。

其次，在变电站的网络化二次设备方面，以标准化微处理机、模块化微处理机为依据设计与处理变电站二次设备时，二次设备在连接方式上发生了改变，在改变后均是应用高速网络通信，通过对网络充分利用而转变传统的连接方式，切切实实做到了资源与数据的共享。

四、结束语

综上所述，变电站中的综合自动化长时间以来均属于国内电力行业上的一个热点，变电站中综合自动化这一项技术，通过优化组合变电站中一次设备的经过功能，对信息处理技术、计算机通信技术等多种先进技术加以利用，使得变电站中的配线路、输线路等多项主要设备在监视与控制上实现了自动化，并做到了微机保护。对于变电站而言，数字化变电站对其发展历程中具有十分重要的意义，其属于一项大型的系统工程，在数字化变电站实现自动化的这一个过程中，需要解决的关键技术有不少，所以应结合目前的实际情况，制定相应的实施方案，通过合理应用成熟技术，并对该领域的先进技术进行积极研究，最终促进综合自动化技术的良好发展。

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[3]庞军强.变电站综合自动化技术的发展动态[J].自动化应用，2010（04）：49-50.

水电站综合自动化改造的研究探讨 篇7

1水电站综合自动化改造的必要性

大多数水电站都建在遥远偏僻、人口稀少、环境条件恶劣的地方,人工管理或者常规管理相当麻烦,如果使用自动化管理,将降低人工成本,大幅减少水电站工作人员的负担,改善他们的生活条件。与此同时,可以全面推动水电技术的发展,提高国际竞争力。

2水电站自动化设备技术的现状

目前,在我国大型水电站工程的建设过程中,水电站自动化设备机技术由专业化方向转变为技术密集型方向,引进了多种先进技术,主要表现为水泵机组、自动化监控技术和人工智能。应用这三种高科技有力推动了水电站自动化系统的进步。

3应用水电站自动化设备技术现存问题

水电站自动化设备技术在应用中存在的问题主要表现在水电站自动化工程的管理制度方面——工程单位缺乏统一、有效的管理机制,整体不能协调与配合,水电站自动化工程的标准和安全评价不够明确。工程管理人员工作疏忽,对水电站自动化设备的检验管理、监督力度和维修工作做得不到位,都将严重影响水电站自动化的工程质量,拖延工程的竣工日期。因此,工程管理人员必须制订有效的管理机制,协调整体工作,制订明确的标准,加强对工程管理工作的监督,检验水电站的自动化设备,维护并修理相关设备,以保证工程质量。

4水电站综合自动化改造的方案

4.1在水电站自动化中正确安装水泵机组

在安装水泵机组之前,工程管理人员已经做好了许多应对突发事件的准备,仔细研读过关于机电设备技术的文献资料,基本制订了技术标准。在安装水泵机组的底座时,经过相关技术人员的仔细勘察,按照设计图纸和方案检验工程质量,如果底座尺寸和图纸有略微的差别,技术人员会作适当的调整,保证水泵机组底座的尺寸与图纸相符合。在安装水泵座时,工作人员仍然会以图纸为标准衡量水泵座的尺寸,将导叶体和水泵座组装在一起之后调入底座上方,并用楔子板和千斤顶等工具来调整水泵座的水平、中心和高程等,使其符合方案的标准和规范。在安装电动机座和电动机时,工作人员会一一检查所有的电子零件,保证零件的齐全和完好无损。与此同时,要检查电动机的起吊情况,以满足电动机吊装的需求。

4.2组装自动化监控技术

自动化监控技术的应用有利于优化水电自动化计算机监控系统,这符合水电工程的发展要求,使水电工程向信息化、综合化、数字化和智能化的方向发展。目前,水电设备自动化监控技术在水电工程中的应用体现在多个方面。在制造标准方面,水电设备生产制造必须专业化、标准化。水电设备的综合程度比较复杂,所以,需要使其朝着信息化和自动化方向发展。与此同时,水电设备的专业领域情况决定了水电设备的技术标准、选型设计和设计方案,必须按照水电设备的选型和设计标准选择最有利于提高水电自动化工程质量的自动化产品。为了促进水电自动化工程的发展,工作人员必须考虑水电设备自动化监控技术的专业性、科学性、合理性和技术多样性。

4.3使用人工智能

人工智能是对人的意识和思维信息过程的模拟,属于计算机科学的分支。将人工智能运用到水电站自动化系统中,可以有效记录大量的数据信息,处理复杂的问题,并利用机器人技术管理水电站。

5结束语

综上所述,水电设备自动化技术在水电工程建设事业中的广泛应用提高了水电工程质量,推动了水电工程事业的进步和发展。为了改善水电自动化设备技术在实际应用中的问题,工程管理人员需要制订有效的管理机制,协调工程的整体工作,制订明确的标准和评价体系,加强监督,及时检验、维护和修理机电设备。目前,水电设备技术在水电自动化工程建设中的应用主要表现为水泵机组、自动化监控技术和人工智能的应用。为了使三种技术发挥出最大的价值,工程管理人员在安装水泵机组之前,需要做好应对突发事件的准备,按照设计图纸和方案检验工程质量,并检查电动机座和电动机的所有电子零件,保证零件完好无损。在组装自动化监控技术时,要确保自动化监控技术的专业性、科学性、合理性和技术多样性,并且要在水电站自动化系统中使用人工智能。

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水电站综合自动化 篇8

水电站监控系统，使得水电站实现自动化，不但减轻工作人员的劳动强度和减少电站运行人员数量甚至可能实现少人或无人值班，而且使水电站运行费用和发电成本大大降低。自动监控系统既可以准确迅速地反映水电站设备的正常运行状态和参数，也可以及时反映设备的不正常状态和异常情况，并且自动实施安全处理。正因水电站自动控制从而减少了人为直接操作步骤，进而极大地降低发生误操作的可能，有效避免操作人员在处理事故紧急时刻，发生失误。

1 关于微机综合自动化技术

微机型保护装置是一种经济型保护，它将测量、保护、控制、通讯融为一体，其核心是三段式无方向电流保护，配备电网参数的监视及采集功能，不再用以前的电流表、电压表等，测量数据及保护信息可以通讯口为媒介传到上位机上，使得电站配网监控运行的自动化不再麻烦。保护类型包括定时限/反时限保护、零序电流保护、零序电压保护、低周减载保护、启动时间过长保护、非电量保护等。微机综合保护自动化监控技术广泛适用与变电站综合自动化，配电室综合自动化，泵站综合自动化以及综合自动化等其它自动控制系统领域，本文仅分析讨论其水电站自动监控中的使用。

2 工程实例的应用分析

最开始的微机技术在水电站自动控制领域中使用了硬件“软化”技术简化系统硬件接线，使得系统工作的可靠性大大增强。这个技术取代了水电站常规电气设备要完成的任务，而是用微机的软件控制完成。但计算机的各功能单元之间整体上无法替代数据通讯，功能单元间协调工作是以硬件的接口电路为媒介完成的。

2.1 工程基本概况

金华水电站位于宝库河，为坝后引水式电站，是一座大Ⅱ型综合水利枢纽工程，库容1.82亿m3，大坝为混凝土面板砂砾石坝，坝高127.5m。装机容量为本文讨论的二级电站为3×3200KW。金华水电站的监测自动化系统有许多的特征，如有不少测点、分布比较广泛，监测仪器类型多等，而且得处理数据信号传输距离较远和采集数据的速度等情况。按照DL/T5178 2003《混凝土坝安全监测技术规范》，该水电站安全监测项目可分为3大类：专项、常规及坝址区环境量监测项目。

2.2 计算机监控系统配置

电站的操作人员进行一个在线修改，他们主要是通过人机接口对数据库和画面在主控制室进行这一操作，还要进行修改限值、人工设置监控状态、事故的处理和恢复操作指导等，而且可以下传到电站的LCU。仅当监控的主机取得控制权的工作时，方能执行输出的监控命令，实时的跟踪和判断系统软件根据监控主机的运行状态，当运行状态不正常时，系统将自行改变主机运行信号，很快的换用其他的工作站来完成主机正在进行的工作。把主机修好后重启，主机便重新接受自动监测，数据重新输入其中。

电站现地控制层的配置现地控制层包括机组LCU和公共LCU两部分，主要设备构成包括八个部分：液晶触摸屏、输入、输出模块、输出继电器、温度的测量装置、数字式测量表再加上交直流双供电源。机组的LCU的作用就是对进水口主阀、水轮机、发电机以及机组附属设备的工作状态进行监控。水轮发电机组、电气一次以及公用设备是此控制层监控的核心设备。

2.3 电站监控系统的通讯网络和设备配置

我们现在要研究的水电站监控系统以太网为络结构，以多模光纤形式和屏蔽双交电缆线为信介质。通信的传输协议为Mudbugs，网络上的任一节点可以实时地接收其它的节点的信息。而不正常的节点就会从网络自行退出，这样也不会使网络上其它节点的信息发送遭受影响。水电站监控的网络系统需要做到：电站的控制层工作站与工作站间以及现地控制层所有数据的传输和各种访问请求。

2.4 监控系统的软件配置

水电站的自动监控系统的系统操作软件为WINDOWS 2000，其综合管理整个微机系统的所有资源，别的软件在此环境下运行，它是别的软件与系统资源的接口。系统的数据库采用SQL Server，工业监控软件用的是Intouch7.11组态软件，其原因是此软件的系统开发效率比较高，软件的开发和维护也不麻烦，而且用户不用编写语句指令程序就可以开发软件，现地控制PLC的编程采用的是Compact-Logic-1769支持的自带编程软件。

2.5 水电站继电保护系统的配置

微机的自动保护装置的功能是很先进的，例如有故障录波和操作记录等。接入保护装置的输入信号，通过的网络接口其内所有数据都可传送到网络上的其它设备。本电站的继电保护装置采用的不是国产的，而是进口的微机综合继电保护装置。发电机、变压器和线路的保护装置都有9个开关量输入和8个开关量输出，1个是用来变化自查转换接点的输出。这里的输入输出能够编程一些信号，这些信号能够控制断路器分合闸和施发。

2.6 微机自动监控的防雷击系统配置

避雷设施对于水电站的自动监系统而言十分重要，尤其是对于处于深山河谷位置的水电站而言。为了以防雷电侵入配电监控系统，电站的监控系统主电源配电柜内需要各相安装Ⅰ级避雷器，分柜安装Ⅱ级防雷器；为了预防直击雷损坏后续设备中控室的UPS，需要在入线处安装65kA防雷器；系统的网络交换机安装电源避雷器；现场的仪器和仪表电源的入线处，此外作用较大的设备的配电箱位置都安有电源Ⅱ级防雷器，各信号端安装了信号防雷器。

2.7 监控中心的视频监控系统

该电站系统的监控中心设有采用多媒体计算机组成的主控制主控制设备，它具备很多的功能，例如处理多路视频，对紧急情况进行报警，双路显示画面。该系统主要是运用硬盘录象技术，可以通过鼠标直接来控制摄像机。本电站的厂房、办公管理生活等重要的区域和重要设备现场布置摄像机。

3 电站微机自动监控的功能概述

3.1 数据采集处理的功能

电站的控制层自动实时地采集处理来自各现地控制层及调度系统的包括电气模拟量、开关量、非电气模拟量和脉冲量等数据。

发电机的机组现地层LCU可以自动实时的准确采集并地处理电气模拟量、脉冲量、和开关量。查询解决主要设备运行的工况，并且可以一定的格式存入实时数据库，数据封装各类信息进行后，将其存放在现地控制单元的存储单元内，上传到控制层。

3.2 监控系统的各参数统计、计算与分析功能

故障提示能够及时的发现，大大提高了电站机组运行的安全性。LCU可以周期性获得并预处理温度测量装置采集到的数据，我们可以通过把计算后的数据存入LCU专有的数据库的方法，来共享整个系统的数据。监控系统对全电站的有功和无功电度量做周期性的按照项目和时间累加后存入数据库。对重要的动力设备如机组、断路器以及机组油压装置，还有不常运行的辅助性设备的即时运行工况进行统计，对继电保护及自动装置运行的情况进行统计。

4 水电站微机综合自动化主要特点总结

本水电站的自动化系统采用电站控制及现地控制层分层分布式结构。水电站的网络化结构设计开放、易扩展性而且能进行远程访问服务，如局域网、以太网和现地总线等，通过通信服务器能把实时数据传输到远程计算机；硬件环境和系统软件的开放设计理念考虑了世界最先进的面向对象技术，如此设计极大方便了使用和维护；不仅有标准的SCADA功能，而且配置自动发电和电压控制，设备维护管理和防误操作，电话语音报警以及GPS等多种先进且高级的功能。

5 结论

日新月异的科学技术使得微机综合自动化技术发展非常快，水电站设备的各种自控早就很容易解决了。计算机能够远程控制水电站的主要以及辅助设备的控制，不用考虑地域的因素。各地的计算机被通讯网络合并到统一的网络保证数据的时效性传递。计算机自动监控系统的集成度很高，设备体积小而且外部连接电缆的不多，这使得系统工作更加可靠。计算机综合自动技术监控改善了水电站的调峰能力，越来越快的并网发电的过程的速度，高质量的供电为水电站自动化调度提供了便利。

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变电站综合自动化技术 篇9

变电站综合自动化是将变电站的二次设备经功能的组合和优化设计, 利用先进的计算机、电子、通信和信号处理技术, 实现对变电站主要设备和输配电线路的自动监测、控制和保护, 以及与调度通信等功能。综合自动化的核心是自动监控系统, 而综合自动化的纽带是监控系统的局域通信网络, 它把保护、自动装置和远动功能综合在一起形成一个具有远方数据传输功能的自动监控系统。

2 系统结构

总结变电站综合自动化技术的发展过程, 大致有以下几种结构形式。

2.1 分散式结构

硬件结构为完全分散的综合自动化系统, 指以一次设备为安装单位将配套的自动化单元分布安装, 通过现场总线与各单元通信实现网络监控, 如图1。这种结构有两种实现模式:一是保护相对独立, 测量和控制合二为一;另一种是保护、测量、控制完全合一, 实现变电站自动化的高度综合。主要特点有系统部件完全依主设备分散安装, 安装节约空间和电缆, 系统综合性能强。

2.2 集中式结构形式

集中式采用功能较强的计算机并扩展其I/O接口, 集中采集变电站的模拟和数字量等信息并集中计算和处理, 分别完成微机监控、保护和自动控制等功能。由前置机完成数据输入输出、保护、控制及监测等功能, 后台机完成数据处理、显示、打印及远方通讯等功能, 如图2:

目前国内许多厂家属于这种结构方式, 这种结构的不足是每台计算机的功能较集中, 如果一台计算机出故障影响面大;软硬件设计复杂, 调试组态不灵活。

2.3 分层分布式结构

所谓分层分布式结构如图3, 将变电站信息的采集和控制分为管理层、站控层和间隔层, 按其功能分布组装成多个屏集中安装在主控室。

这种结构相比集中式处理系统有明显优点:可靠性提高, 任一部分设备故障只影响局部;多CPU工作提高数据处理能力;继电保护相对独立。

3 通讯方式

目前国内常采用以太网通讯方式, 在以太网之前, 无论RS-232C、EIA-422/485都无法避免通信系统繁琐速度缓慢的缺陷。以太网的应用, 使通讯问题迎刃而解。常用通讯方式有双以太网、双监控机模式, 主要用于220-500k V变;单以太网、双/单监控机模式, 双LON网、双监控机模式和单LON网、双/单监控机模式。

4 基本功能

4.1 微机保护功能

对站内所有的电气设备进行保护, 各类保护均具有故障记录、存储多套定值、显示和修改定值、与监控系统的通信和时钟校对等功能。

4.2 数据采集、处理和记录功能

1) 数据采集包括:状态量、模拟量和脉冲量。目前状态量大部分采用光电隔离方式输入, 也可通过通信方式获得。

2) 数据处理和记录。主要包括断路器切除故障时截断容量和跳闸次数的累计, 输电线路和变压器的有功、无功、母线电压值, 控制操作及修改整定值的记录。

4.3 事件记录和故障录波测距

事件记录包含保护动作序列记录, 开关跳合记录。

故障录波可采用两种方式实现, 一是集中式配置专用故障录波器, 并能与监控系统通信;另一种是分散型, 由微机保护装置兼作记录及测距计算, 再将数字化的波型及测距结果送至监控系统存储和分析。

4.4 自动控制智能装置的功能

1) 电压、无功综合控制。利用有载调压变压器和母线无功补偿电容器及电抗器进行局部的电压及无功补偿的自动调节。2) 低频减负荷控制。当系统频率下降时, 低频减载装置自动断开部分负荷, 防止频率进一步下降, 保证电力系统稳定运行和重要负荷的正常工作。3) 备用电源自投控制。工作电源故障, 自动装置能迅速投入备用电源。4) 小电流接地选线控制。小电流接地系统中发生单相接地时, 接地保护能正确的选出接地线路及接地相并报警。

4.5 系统自诊断、自切换功能

系统内各插件具有自诊断功能, 并把数据送往后台机和远方调度中心。对装置本身实时自检功能, 方便维护与维修, 对发现的故障及缺陷给出提示和故障位置。自动切换指双机系统中, 其中一台主机故障时, 所有工作自动切换到另一台主机, 切换过程中所有数据不丢失。

4.6 远动通信功能

变电站综合自动化的通信功能包括系统内部的现场通信和自动化系统与上级调度的通信两部分。综合自动化必须兼有RTU的全部功能, 将所采集的模拟量和状态量信息及SOE等远传至调度端, 同时接收调度端下达的各种命令, 完成RTU的四遥功能。

5 结语

变电站综合自动化技术对于实现电网调度自动化, 提高电网的安全和经济运行水平起到了很大的促进作用, 它将大大加强电网一、二次系统的效能和可靠性, 对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。随着技术的进步和硬件软件环境的改善, 它的优越性必将进一步体现出来。

摘要：本文简要介绍了变电站综合自动化的概念及特点, 并对变电站综合自动化系统结构、通讯方式和基本功能进行分析。

变电站综合自动化系统 篇10

变电站自动化是将变电站的二次设备 (包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等) 经过功能的组合和优化设计。利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术。实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的门动测量、监控和微机保护以及与调度控制中心通信等综合性的自动化功能。

2 变电站实现综合自动化的优越性

提高供电质量。提高电压合格率由于在变电站综合自动化系统中包括电压、无功自动控制功能。故对于具备有载调压变压器和无功补偿电容器的变电站可以大大提高电压合格率, 保证电力系统主要设备和各种电器设备的安全, 使无功潮流合理, 降低网损。节约电能损耗。

提高变电站的安全、可靠运行水平变电站综合自动化系统中的各子系统, 绝大多数都是由微机组成它们多数具有故障诊断功能。且微机保护装置和微机型自动装置具有故障自诊断功能。这是当今综合自动化系统比常规的自动装置或四遥装置的突出特点。使采用综合自动化系统的变电站一、二次设备的可靠性大大提高。

提高电力系统的运行、管理水平变电站实现自动化后, 监视、测量、记录、抄表等工作都由计算机来完成。既提高了测量的精度。又避免了人为干预。大大提高运行管理水平。

3 系统结构

3.1 分布式系统结构

按变电站被监控对象或系统功能分布的多台计算机单功能设备。将它们连接到能共享资源的网络上实现分布式处理。系统结构的最大特点是将变电站自动化系统的功能分散给多台计算机来完成。分布式模式一般按功能设计, 采用主从CPU系统工作方式。多CPU系统提高了处理并行多发事件的能力, 解决了CPU运算处理的瓶颈问题。各功能模块 (通常是多个CPU) 之间采用网络技术或串行方式实现数据通信。选用具有优先级的网络系统较好地解决了数据传输的瓶颈问题。提高了系统的实时性。分布式结构方便系统扩展和维护局部故障不影响其他模块正常运行。该模式在安装上可以形成集中组屏或分层组屏两种系统组态结构, 较多地使用于中、低压变电站。分布式变电站综合自动化系统自问世以来。显示出强大的生命力。目前。还存在抗电磁干扰、信息传输途径及可靠性保证上的问题。

3.2 集中式系统结构

集中式一般采用功能较强的计算机并扩展其I/O接口, 集中采集变电站的模拟量和数量等信息, 集中进行计算和处理, 分别完成微机监控、微机保护和自动控制等功能。由前置机完成数据输入输出、保护、控制及监测等功能, 后台机完成数据处理、显示、打印及远方通讯等功能。目前国内许多的厂家尚属于这种结构方式, 这种结构有以下不足: (1) 前置管理机任务繁重、引线多。降低了整个系统的可靠性, 若前置机故障。将失去当地及远方的所有信息及功能。 (2) 软件复杂, 修改工作量大, 系统调试烦琐。 (3) 组态不灵活对不同主接线或规模不同的变电站墩、硬件都必须另行设计, 工作量大并且扩展一些自动化需求的功能较难。

3.3 分层分布式结构

按变电站的控制层次和对象设置全站控制级——变电站层 (站级测控单元) 和就地单元控制级——间隔层 (间隔单元) 的二层式分布控制系统结构。也可分为三层, 即变电站层、通信层和间隔层。这种结构相比集中式处理的系统具有以下明显的优点: (1) 可靠性提高, 任一部分设备故障只影响局部, 即将"危险"分散, 当站级系统或网络故障, 只影响到监控部分, 而最重要的保护、控制功能在段级仍可继续运行;段级的任一智能单元损坏不应导致全站的通信中断。比如长期霸占全站的通信网络。 (2) 可扩展性和开放性较高。利于工程的设计及应用。 (3) 站内二次设备所需的电缆大大减少, 节约投资也简化了调试维护。

4 系统实现的功能

4.1 微机保护

微机保护是对站内所有的电气设备进行保护, 包括线路保护, 变压器保护, 母线保护, 电容器保护及备自投, 低频减载等安全自动装置。各类保护应具有下列功能: (1) 故障记录; (2) 存储多套定值; (3) 显示和当地修改定值; (4) 与监控系统通信。根据监控系统命令发送故障信息, 动作序列。当前整定值及自诊断信号。接收监控系统选择或修改定值, 校对时钟等命令。通信应采用标准规约。

4.2 数据采集及处理功能

包括状态数据, 模拟数据和脉冲数据: (1) 状态量采集。状态量包括:断路器状态。隔离开关状态, 变压器分接头信号及变电站一次设备告警信号、事故跳闸总信号、预告信号等。目前这些信号大部分采用光电隔离方式输入系统。也可通过通信方式获得。 (7) 模拟量采集。常规变电站采集的典型模拟量包括:各段母线电压、线路电压。电流和有功、无功功率值。馈线电流, 电压和有功、无功功率值。

4.3 事件记录和故障录波测距

事件记录应包含保护动作序列记录开关跳合记录。变电站故障录波可根据需要采用2种方式实现: (1) 集中式配置专用故障录波器, 并能与监控系统通信。 (2) 分散型, 即由微机保护装置兼作记录及测距计算。再将数字化的波型及测距结果送监控系统由监控系统存储和分析。

4.4 控制和操作功能

操作人员可通过后台机屏幕对断路器。隔离开关, 变压器分接头。电容器组投切进行远方操作。为了防止系统故障时无法操作被控设备。在系统设计时应保留人工直接跳合闸手段。

4.5 系统的自诊断功能

系统内各插件应具有自诊断功能并把数据送往后台机和远方调度中心。对装置本身实时自检功能。方便维护与维修可对其各部分采用查询标准输入检测等方法实时检查。能快速发现装置内部的故障及缺陷。并给出提示, 指出故障位置。

4.6 数据处理和记录

历史数据的形成和存储是数据处理的主要内容。它包括上一级调度中心, 变电管理和保护专业要求的数据。主要有: (1) 断路器动作次数; (2) 断路器切除故障时截断容量和跳闸操作次数的累计数; (3) 输电线路的有功、无功, 变压器的有功、无功、母线电压定时记录的最大, 最小值及其时间; (4) 独立负荷有功、无功, 每天的峰谷值及其时间; (5) 控制操作及修改整定值的记录。根据需要该功能可在变电站当地全部实现也可在远动操作中心或调度中心实现。

4.7 人机联系系统的自诊断功能

系统内各插件应具有自诊断功能。自诊断信息也像被采集的数据一样周期性地送往后台机和远方调度中心或操作控制中心与远方控制中心的通信。本功能在常规远动"四遥"的基础上增加了远方修改整定保护定值、故障录波与测距信号的远传等, 其信息量远大于传统的远动系统。还应具有同调度中心对时, 统一时钟的功能和当地运行维护功能。

5 变电站自动化系统的发展趋势

随着科学技术的不断进步, 变电站自动化系统应该具有广阔的发展前景, 发展趋势有如下几个方面:

5.1 变电站自动化系统向高集成度、数字化方向发展

变电站自动化系统中面向对象设计的设备将更加高度集成化。如保护、控制、测量、故障录波及事件记录以及运行支持系统的数量处理等功能将被模块化设计在一个统一的数字装置内, 间隔内部和间隔间以及间隔层同站级问的通信采用光纤总线实现, 取消传统硬线连接。高集成化可以降低成本。减少故障率, 有利于实现统一的运行管理。随着变电站一次设备的智能化, 如智能开关设备、光电式电压和电流互感器和各内智能电子装置的出现和应用, 变电站自动化将进入数字化阶段。在变电站内原来位于保护、测控装置中I/O单元、A/D单元如AD交换开关量去隔离输入和控制回路等将被分离出来下放到智能化的次设备中去。保护、测控和自动装置的功能将在统一的I/O及模拟量数据信息平台上进行重新分工和组合。有利于改进和优化现有的保护和控制功能。

5.2 变电站自动化系统向标准化方向发展

技术的进步和行业规范标准的约束, 变电站自动化系统将逐步向产品标准化方向发展。具体表现在:产品基本功能设计和要求的标准化及产品的对外接口和通讯协议的标准化, 变电站内不同厂家的设备可以做到互换互连即插即用, 增加了用户选择变电站内各类设备和更换设备的自由度, 同时还满足不标准化设计的厂商将被逐步淘汰, 使变电站自动化专业逐步走向良性的发展。

5.3 电能质量和管理

由于电力市场机制的形成和规范, 用电方对作为商品的电能质量的要求在逐步提高。为了规范供用电双方对电能质量的共识。国家有关部门对电能质量相继颁布了5个相关的国家标准。其中对电网频率允许偏差。供电电压允许偏差和三相不平衡度三个指标的监测现已在变电站自动化系统中实现, 但对于谐波和电压闪变这两项指标的监测还需要附加设备来完成。通过电能质量监视装置测量电网中所有的电能质量参数。研究电网质量, 提供在线分析技术便于电网电能质量指标的集中管理, 监督电能质量污染源。为改善电网总体电能质量指标创造条件。

5.4 电气设备状态监测与故障诊断技术的应用

电气设备的状态监测与故障诊断具体包括以下方面:

电容型设备的监测和诊断。电容型设备包括:电力电容器、耦合电容器、电容型套管、电容型电流互感器和电压互感器等设备。监测电容型设备的电流值的变化率△I/I, 绝缘的介质损耗因数tg及电容量的变化率△C/C。可以判断电容型设备是否存在绝缘问题。

变压器的监测与诊断电力变压器主要是充油式绝缘 (也有干式或SF6绝缘) 。对于充油式变压器的绝缘诊断, 采用油中的溶解物分析得到广泛应用。对于各种类型的变压器绝缘。局部放电测量作为一种重要监测手段。

5.5 数字式视频图像监视技术与变电站自动化系统的融合

由于无人值班的要求以及对一些现场情景 (控制机房和主变设备) 有现场视觉的要求现在不少变电站采用了视频图像监视技术。它不仅解决了无人值班站内安全保卫消防等方面的问题, 更为重要的是它可以使远方运行控制人员能亲眼看到现场的实际情况。数字式视频图像监视技术的主要功能有:

环境及设备监视。即对变电站内的运行设备的状态及其周围的环境进行监视, 可以有多种显示方式如轮流显示。自动循环显示和人工选择显示。

红外图像测量, 利用红外摄象机可以在黑暗情况下对环境进行监视也可对相关设备的温度状况进行客观监察。

移动物体监测变电站自动化系统如何把数字式视频图像监视系统结合起来, 提高对事故的判断与响应速度。提高电力系统运行的可靠性。

6 结语

变电站综合自动化对于实现电网调度自动化和现场运行管理现代化, 提高电网的安全和经济运行水平起到了很大的促进作用, 一方面综合自动化系统取代或更新传统的变电站二次系统, 已经成为必然趋势。另一方面, 保护本身也需要自查、故障录波、事件记录、运行监视和控制管理等更强健的功能。随着自动化技术、通信技术、计算机和网络技术等高科技的飞速发展。变电站综合自动化的优越性必将进一步体现出来

参考文献