监控系统及其在水电站自动化系统中的应用

2022-09-17

随着计算机技术的普及, 自动化技术在水电站系统中的应用越来越普遍, 已经成为了水电站运行的重要技术手段, 对水电站的安全运行起到了至关重要的作用。近年来, 发电机机组容量在不断增加, 对水电站的自动化水平提出了更高的要求, 如何不断提高水电站的自动化水平已经成为了从业者必须要深入思考的问题。

在水电站系统中, 自动化水平越高, 发电站的设备就越为复杂, 需要监视和控制的信息量也就越多, 如果仅靠人工监视控制, 不但容易出错, 工作效率也难以得到保证, 显然不能满足需求, 而计算机监控系统的运用成功解决了这一难题, 对电力系统与电网的安全运行具有十分积极的意义。

1. 水电站自动化概念及组成部分

水电站自动化是指在无人操作或是只有少数人进行操作的情况下, 计算机监控系统能够按照相关的计划自动对水电站生产过程中的各个环节进行操作与控制。较为简单的生产过程使得水电站比较容易实现自动化的目标, 真正实现了“无人值守”或者是“少人值守”的目标。

水电站自动化是一个笼统的概念, 在实际操作中需要利用不同的自动装置实现自动化的目标。基础自动装置和综合自动装置是水电站的主要自动装置, 二者承担的任务虽然不同, 但必须密切配合才能真正实现对机组的自动控制与调节。调速装置、励磁装置都属于自动化装置, 它们是实现水电站自动化的基础。调节频率、有功功率、无功功率、电压的装置则属于综合自动装置, 是实现水电站自动控制和检测的核心内容。

2. 水电站自动化系统设计原则

水电站要实现系统的自动化, 在设计过程中就必须要遵循一定的原则, 主要包括以下几个方面:

2.1 系统结构要先进。

水电站在投入使用后要运行很长时间才会被淘汰, 所以在对水电站系统结构进行设计时要选择先进的系统结构, 确保在很长一段时间内都可以保持先进的技术水平。在进行系统结构设计时要充分考虑到现场的监控设备、数据的精度、LCU的各个组成部分等因素

2.2 系统要安全可靠。

安全生产是水电站运行的基本原则, 监控系统局部的轻微故障对水电站的安全运行影响不大, 但在对系统进行设计时同样不能掉以轻心, 必须要将平均故障时间、维修时间以及系统各项指标控制在规定的范围内, 确保监控系统能够可靠运行。

2.3 系统的开放性和经济性要良好。

开放性是监控系统的一个重要特征, 其目的是为了适应系统功能的不断增加以及各种规模类型的扩充, 模块化和结构化的设计有利于系统实现开放性的特征。

水电站稳定、安全的运行是提高经济效益的基础条件, 而监控系统技术的运用可以有效维护水电站的稳定、安全运行

2.4 人机界面要完善。

相关的工作人员需要借助人际接口设备, 比如触摸屏、模拟屏、语音报警设备等服务器完成对水电站运行系统全方位的监视控制, 如果人机界面不够完善, 会影响工作人员监视控制的质量和效率。在系统设计时还要注意使系统具有良好的实时性和较强的抗干扰能力, 确保系统与上级调度中心以及子系统之间能够互相通信。

3. 系统的总体架构

3.1 监控系统的结构设计。

由于监控系统需要对水电站整体运行情况进行监测控制, 所以监控系统的设计要遵循整体相关设计原则, 在此基础上, 使用全分布和开放式的控制系统构建有利于监控系统充分发挥其监控作用。全分布和开放式的控制系统需要建立全分布式的数据采集及监控系统, 该系统必须要同时满足开放、多级和实时多任务的要求。整体系统必须要同时能够实现对不同现场闭环的控制和远程监控。监控系统的数据库管理分属于不同的管理站, 每个单元的数据库又分布于相应的LCU中。系统的每一个节点都是非常关键的部分, 必须要严格执行指定的任务, 因为系统的各个功能都分布在这些节点上, 节点要能够通过系统网络实现与其它节点的通信。

3.2 监控系统的软件结构。

分布式的系统构架结构相对清晰, 是监控系统常用的软件结构, 监控系统软件具有完整齐全和标准化的特点。监控系统的软件功能比较强大, 无论是独立工作还是相互协同, 都能顺利完成, 充分体现了其灵活性和可靠性的特点。监控系统软件的各个节点都分布着相应的功能, 只需要利用配置文件为这些节点指定它所需要负责的工能, 就可以使各节点在执行任务时实现灵活配置。

4. 系统的功能

系统功能主要有场站监控层功能和现场控制层功能。场站监控层功能在电站中占据着核心地位, 是系统实现自动化功能、通信功能以及数据采集和处理功能的重要组成部分。场站监控层主要拥有信息管理工作站、操作员工作站、工程师工作站、培训仿真工作站以及调度通信服务器。现场控制层负责全程监控其管辖范围内的整个生产过程, 现场控制层需要借助输入接口、输出接口以及通信接口实现其与生产过程的连接以及主控制层的信息交换。

自动化系统的应用是水电站现代化水平的一个重要标志, 水电站的管理工作正在向自动化的管理模式转型。随着计算机技术的不断进步, 计算机监控系统在水电站中的应用已经越来越成熟, 使水电站的运行真正做到了自动化。