水电厂综合自动化分析论文

摘要：以计算机监控系统为水电站设备主要保护，包括辅助设备的监控、水文自动测报系统、电气设备的监控等水电站所有主设备和辅助设备监控系统，称为水电站综合自动化系统。为了适应自动化发展和电力体制改革的需要，综合自动化系统在水电站中的应用越来越广泛。文章对水电站综合自动化系统的应用进行了分析。今天小编给大家找来了《水电厂综合自动化分析论文(精选3篇)》，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助！

水电厂综合自动化分析论文 篇1：

我国水电厂综合自动化异地远程控制探讨

摘 要：随着我国经济的快速发展，电能供应需求不断上升。而作为电能生产的重要组成部分的水电厂，它的生产与管理显的相当关键。而对于水电厂的管理来说，综合自动化异地远程控制可以有效提高对于水电厂的实时监控与管理效率。

关键词：水电厂；综合自动化；远程控制；探讨

1 我国水电厂的生产控制现状

我国水电最初出现时，不仅规模小，而且都是采用人工操作方式进行生产，相关的设备不仅陈旧，而且技术性含量不高，更不用说自动化的应用了。而时至今日，我国水电厂在长期的技术积累与实践下，大部分水电站不仅已经全面普及微机监控设备，且其智能化设备的程度相当高。目前我国的大量中小型水电站是进行综合自动化异地远程控制技术推广的重点，其自身的自动化设备已经有一定的应用基础，但在综合化与远程方面还有一段差距。

2 水电厂综合自动化异地远程控制相关内容

2.1 水电厂综合自动化异地远程控制的概念

对于水电自动控制来说，主要是要求实现自动启动与关停，功率与功率因素的调节，以及进行实时的系统保护和运行监控功能等。在这方面，水电自动化系统包含了数目众多的智能化开关与仪表，通过对于仪表数据的数字化传输，得出当前水电生产运行的各项技术参数。再通过人机交互的系统界面触摸屏来进行实时控制与操作。在这一过程中，不仅要求水电自动化系统要有对于水电运行状态的判定，同时还应可以根据不同的状态来进行相应的流程化操作处理，才能真正实现系统管理自动化。而远程控制基于水电自动化控制系统基础之上，通过信号系统的远程传输，上位机从通信信道中得到当下的水电运行技术参数再来进行数据处理与操作，发出的指令与流程编码再由通信信道直接作用于自动化仪表系统中，进而实现远程控制的目标。

如果管理操作得当，水电综合自动化异地远程控制可以达到无人值守自动运行的水平。也就可以大大节约管理成本与人力成本，进一步提高了水电厂运行的经济效益。可以说，如果水电厂真正实现了综合自动化异地远程控制，不仅省掉大量土地建设成本，人力管理效率与劳务成本上也得以大大节省。

2.2 如何进行水电厂综合自动化异地远程控制

2.2.1 综合自动化异地远程控制的组成。远程控制终端、远距离通信信道；现场自动化设备监测与控制系统构成了水电厂综合自动化异地远程控制系统。通过以上三项的分工协作来实现对于水电厂设备的远程控制管理目标。

远程控制终端是指通过专门的电力信息传输网络来进行连接的计算机。在终端界面人，人机交互的操作系统可以实现对于远程设备状态的显示与分析，并可以完成相应的控制指令与技术参数的输入与高速。对于远程控制终端来说，重点是基础数据的处理与系统的管理。

远距离通信信道是指连接起水电厂与远程控制终端的通信线路。一般来说，可以采用电力载波线，电话线、GSM、GPRS、Internet、光纤等进行连接。其中电力载波线主要任务是进行数据与上级调度命令的下达。通过RS232或者RS485串口来进行数字化信息传输。先从PC上发到载波箱，转换后再发到调度处。与其它几种方式相比，由于其联网包括了地调、梯调、省调、网调与国调。

现场自动化设备监测与控制系统就是把水电厂现场设备数据进行收集，并具有一定的状态分析功能，再把状态通过通信信道传送到远程控制终端。

2.2.2 综合自动化异地远程控制的结构。Client/Serve结构，这是一种平面型分布的结构模式，其应用逻辑设置在客户与服务器两端，线性排列，对客户发出的数据请求进行回复。

Browser/Serve结构，这是一种多层型分布的结构模式，应用可以根据不同安排进行系统平台上的设置，可以实现异构平台间的通信。

C/S结构，这是一种点对点的结构模式。结构简单，反应迅速，易于维护，特别是在用户界面的设计上，体现了更多的人性化。目前，由于其良好的反应速度与维护效率，是最常用的远程控制结构。

2.2.3 综合自动化异地远程控制的方式。现地完成式：一般应用于对水电厂的单机或全厂的负荷控制。由远程控制直接下命令，再由现地监控系统自动化应答操作。整个过程由监视系统进行监控。

远方参预式：这种方式可以对控制系统进行调节，但由于其远程闭环上的系统稳定性差，可靠性弱，已被淘汰。

在实际的应用中，水电厂的控制中心不仅要对辖下的各水电站所上传的监控信息进行接收与分析，同时要把这些数据信息归类划入不同的监控计算机进行处理。另一方面，水电厂的控制中心还要对监控计算机实时发出的控制指令进行下发，保证各端口的信息对称性，并保障各类数据信息分类与收发的正确性，进而达到水电厂的综合自动化异地远程控制目的。

3 水电厂综合自动化异地远程控制的应用案例

考虑到水电厂设备自动化与控制中心的系统基础，笔者在水电厂综合自动化异地远程控制所选用的是HG3000组态软件。这一组态软件可以应用于windows/2010/XP/Linux和Solaris9平台。另一方面，由于在进行远程计算机终端控制时跨平台的情况很常见，所以选用了可以适应不同平台间信息处理的QT工具。同时结合水电厂的远程控制要求，进行了单一性操作系统与混合性操作系统的构建，以满足不同环境下操作系统的切换与设备指令传输要求。这样，不仅符合水电厂相关设备，如变电站、泵站、闸门与调度间不同的数据信息传输特点，同时由于操作模块的软件无缝衔接，可以直接从界面友好的控制屏幕上直接进人性化操作，达到了水电厂综合自动化异地远程控制的目标。

另外，HG3000还应配置ON-CALL功能，以及信息查询与设备状态分析功能。特别是配置的远程短信报警与电话报警功能，可以直接把相关的信息通过文本与语音的形式发送到巡检人员的手机上，实现了信息的及时互通，并附上综合自动化异地远程控制系统智能化分析后的事故可能对象与事故性质，大大缩短了事故的处理时间，提高了综合自动化异地远程控制的可靠度。而接下来接到信息的巡检人员可以通过查询电话来进行人机间的信息沟通依靠语音提示信息来进行各机组的状态查询。

但我们也要做到在进行水电厂综合自动化异地远程控制应用的同时要注重对于专业人才的储备与培训。由于整套系统与设备的自动化程度非常高，对于不同设备与机组所反映上来的数据与指令，必须是专业工作人员才能理解与操作。所以，这也就要求水电厂强化对于人员的技能培训，强调巡检人员的专业性与岗位责任心。特别是在设备监控上，应持续优化系统的软件流程，根据自身的情况进行反馈与自动化操作系数调整，以进一步提高综合自动化异地远程控制的成效。

4 结语

综上所述，在未来水电厂管理与发展中，综合自动化异地远程控制是必然的发展方向。为了达到这一目标，只有进一步提高设备的自动化程度，根据自身情况引入综合自动化异地远程控制系统，并从管理与生产上尽快建立健全满足综合自动化异地远程控制系统的制度，才能做到与时俱进，进一步提升我国水电厂生产与管理水平。

参考文献

[1] 许璨.石板水电厂大坝闸门的计算机远程控制改造[J].大坝与安全，2006（06）.

[2] 赵小明，刘鹤，杨东.泄洪闸应急控制系统在深溪沟电站的应用[J].黑龙江水利科技，2012（11）.

作者：周振辉

水电厂综合自动化分析论文 篇2：

水电站综合自动化系统应用分析

摘要：以计算机监控系统为水电站设备主要保护，包括辅助设备的监控、水文自动测报系统、电气设备的监控等水电站所有主设备和辅助设备监控系统，称为水电站综合自动化系统。为了适应自动化发展和电力体制改革的需要，综合自动化系统在水电站中的应用越来越广泛。文章对水电站综合自动化系统的应用进行了分析。

关键词：计算机监控；辅助设备监控；水文自动测报；电气设备监控；综合自动化系统 文献标识码：A

近年来，人民群众物质文化生活水平不断提高，国民经济发展突飞猛进，电力需求日益旺盛，对电能质量的要求也越来越高。由于20世纪70、80年代建造的水电站经多年运行，现有设备老化陈旧、自动化水平低，发出的电能质量也不高，严重影响社会经济的发展，为了提高水能资源利用效率，保障农村和城市居民及工厂用电需求，消除发电生产安全隐患，提高发电电能质量，对水电站进行综合自动化系统改造是十分必要的。

由于我国水电站大多建在偏远山区，离城镇较远，电站职工的生活条件和居住环境较差，生活水平低下，开展的娱乐活动少。对水电站进行综合自动化改造可以大大改善电站职工所在的工作和生活环境，减少运行发电工作量，提高他们的生活质量。另外，自动化改造可以实现无人值班或少人值守，符合电力体制改革的发展方向。

1 综合自动化系统内容

水电站综合自动化系统主要包括计算机监控系统、辅助设备监控系统、水文自动测报系统、电气设备监控系统等。

1.1 计算机监控系统

水电站计算机监控系统是利用计算机对水电站的电能生产进行控制。采用计算机控制的目的，是为了提高水电站的自动化水平，提高水电站的供电质量，提高水电站的安全运行水平，提高水电站的劳动生产率和经济效益。

在水电站计算机监控系统中，用计算机代替传统自动控制，使控制过程更合理、灵活。因此，计算机控制比传统的自动控制和自动化技术有更多的优越性。水电站计算机监控系统是一门涉及多种学科的综合性科学技术，近年来有了较大的进展。特别是随着数字电子计算机性能不断提高，价格不断降低，使得计算机在工业生产过程控制，以致水电厂自动化控制中的应用更为广泛。它的应用对水电站生产带来了巨大的经济效益，标志着水电站综合自动化技术发生质的飞跃。

1.2 辅助设备的监控

水电站的主要辅助设备为调速控制系统和水系统。水系统又分为技术供水系统和发电机组的冷却水系统等。通过对调速系统的油压与气压的检测、技术供水系统供水量的检测、发电机组的冷却水系统的检测、发动机组的定子与转子回路电气参数量的检测、发电机组主要部位轴瓦温度的检测和润滑油的温度的检测等，了解水电站运行机电设备的运行状况。当设备运行参数出现异常时，监控系统立即启动报警系统并执行保护装置，方便工作人员对设备进行及时的检修和维护。

1.3 水文自动测报系统

水文自动测报系统是由收集、传递和处理水文实时数据的各种传感器、通讯设备和计算机等装置组合而成的一种测报系统。分为遥测站、信息传输通道和中心控制站三部分，主要用于防汛和水利调度工作。应用遥测、通信、计算机和网络等技术，完成流域或测区内固定及移动站点的降水量、蒸发量、水位、流量、含沙量、风向、风速和水质等水文气象要素以及闸门开度等数据的采集、传输、处理和应用的信息系统。自动测报系统最开始用于汛期的水文情况收集，后来也用于水文站网资料收集，兼顾洪水预报、调度，又用作资料汇总整编。使用的计算机由单机发展到计算机网络和建立数据库，任何一个地方的终端都可以调用数据，进行预报，效益显著，在水电站水工观测中的应用越来越广泛。

1.4 电气设备的监控

水电站的基本电气设备包括母线、变压器及输变电线路等。通过检测相应电气设备的参数，判断电气设备的运转是否正常。一旦出现异常，如变压器的电压出现大幅度的波动时，应立即启动报警系统和保护装置。这是一种通过分析相应的数据找到出现问题的设备及时进行维修的方法，目前正被广泛采用。

2 水电站实现自动化的必要性

2.1 保证电能的质量

电能质量的主要指标是电压与频率，而电压与频率分别由无功功率与有功功率的平衡决定。电能质量高的标准是电压与频率的稳定性较好。在传统的手动控制及经验技术下，当发电系统的电荷发生变化时，不能及时地调整无功功率与有功功率，导致电压与频率稳定性不高，电能质量低下。但引进电气自动化技术后，系统可以根据发电系统的变化及时地进行调整，有助于提升电能的质量。

2.2 改善员工的工作环境

水电站一般建在比较偏僻的地方，室外工作环境差。在水电站电气自动化技术应用之前，数据的采集及相应的控制都需要工作人员到工作现场。电气自动化技术应用后，相应的控制及数据采集可以由计算机完成，工作人员只需在电脑前输入相应的命令即可，这大大改善了工作人员的工作环境。另外，由计算机进行数据统计及相应的操作，出现错误的概率远远低于人为错误，电气自动化技术的应用可以大大提高工作人员的工作

效率。

2.3 降低水电站运行成本

水电站在电气自动化应用之前，所有的工作都是由相应的工作人员完成，不可避免地出现人为失误，更加重了劳动力成本。电气自动化应用之后，工作人员数量大大减少，个人管控范围更广，能节省大量人力成本。由于电气自动化的应用，发动机组可以根据实际情况自动增减机组进行发电，充分利用水资源，这比传统的依靠经验，人为增减发动机组达到的经济效果更加明显。电气自动化应用后，当意外事故发生时，系统进行报警与启动保护装置，防止水电站发生系统性崩溃，能避免造成难以估量的损失，水电站综合自动化系统的应用可以降低水电站的经济运行成本，大大提高水电站的效益。

3 水电站综合自动化系统的应用

水电站电综合自动化正向智能化方向发展，主要体现在水电站正向实现少人值班、无人值班的方向发展。水电站应用综合自动化系统后，不再像以前拥有大量工作人员，计算机监测、计算等功能代替了部分人的工作。水电站可以根据实际情况适时的调整工作任务，如自动完成数据的采集和报表的打印。另外，水电站综合自动化向着模块化方向发展，体现在水电站电气自动化功能的模块化。每一个电气自动化模块可以实现不同的功能，例如技术供水系统管理模块、调速器和发电机组系统管理模块等。不同的水电站根据自己的实际需求选择相应的模块进行组合大大提高了水电站机组自动化控制的通用性和时效性。

4 结语

水电站自动化水平是水电站现代化的一个重要标志。综合自动化的应用可以大大改善员工的工作环境，提高工作效率，降低其运行成本，提高水电站的经济效益。电气自动化主要是对发电机机组的监控、辅助设备的监控、电气设备的监控等，随着计算机技术、通信技术和微机电技术的发展，未来的水电站电气自动化水平必将趋于综合智能化方向，水电站电气自动化功能将更加强大，实用性及时效性更强，综合自动化技术在水电站的使用会越来越受到水电行业的欢迎。

参考文献

[1] 张秀丽.关于水电站电气自动化应用问题的探讨[J].大家，2010，（10）.

[2] 贺佰圭.关于水电站电气自动化应用问题的探讨[J].广东科技，2012，21（13）.

[3] 陈丽霞.关于水电站电气自动化应用问题的探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2013，（13）.

[4] 王晓娟.关于水电站电气自动化应用问题的探讨[J].商品与质量·建筑与发展，2014，（5）.

（责任编辑：蒋建华）

作者：梁勇

水电厂综合自动化分析论文 篇3：

论电气系统的综合自动化

摘 要：电力系统的综合自动化技术一直是电力各个部门着力研究的问题，符合电力系统发展的迫切需要。发电厂作为电力系统的枢纽部門，自动化技术更是在里面扮演了重要的角色。文章概述了自动控制系统的发展过程及相关研究状况，比较了各种自动控制模式的优劣；讨论了建立在微机保护系统和电

1 自动控制系统简介

自动控制系统主要有集中监控方式、远程监控方式和现场总线监控方式以对系统进行控制。此三种方式各有其优点，在系统设计时可根据实际情况灵活选用。

1.1 集中监控

集中式，顾名思义，其突出特征是用一个处理器集中处理系统的各项功能。这种监控方式方便运行维护，对于控制站的防护要求少，容易做系统设计。然而在集中式的模式下，处理器往往负担着相当繁重的任务，其处理的速度受到很大的影响。当开始监控全部电气设备后，由于监控对象的大量增加，将导致电缆数量增加、主机冗余下降和投资加大；而长距离电缆将会引入干扰，也会导致系统的可靠性受到影响。

1.2 远程监控

远程控制装置在最早研发的一批自动化系统中占有重要地位。远程控制装置的主体部分是模拟电路，组成部件有电话继电器和电子管等分立元件。在这一阶段中，自动控制系统还不依靠软件，主要是依靠硬件来实现。而由硬件来完成数据收集和判断是无法很好地完成自动控制和远程调解的作用的。

1.3 现场总线监控

这是后期发展起来的一种监控方式，使得系统设计能够更有针对性，间隔不同功能不同。这使得我们根据间隔的情况，把握实际需求来进行设计。这种特性使得现场总线监控方式具有远程监控的全部优点而且所需隔离设备、I/O卡件、端子柜和模拟量变送器等的数目大大减少。

不仅如此，可以做到智能设备的就地安装，而且可以用通信线将智能设备与监控系统连接，这样做无疑节省了大量的控制电缆，从而节约了很多投资和安装维护工作量，也就是降低了成本。

2 综合自动化监控系统的应用

2.1 现有模式的介绍

2.1.1 集中模式

即为传统的硬接线方式：

①转变强电信号为弱电信号；

②采用标准直流信号（4mA～20mA）和空接点方式；

③通过电缆硬接线将电气模拟量和开关量信号一对一接至DCS的I/O模件柜；

④在DSC中进行组态以实现对电气设备的监控。

2.1.2 分布式设计

按功能模块分布实施，结构：采用主从CPU协同工作通过串行方式或网络技术来实现各功能模块间的数据通信。

2.1.3 分层分布式模式

分层指的是将ECS从逻辑上划分为三层：间隔层（终端保护测控单元）、通信层（由电缆108网络或光纤和通信管理机构成）和站级监控层。分布指的是设计间隔层时利用面向电气一次回路或电气间隔的方法以到达将保护单元和测控单元就地分布安装。

在监控过程中，通信网络使得站级监控层能够管理间隔层和进行信息交换。

2.2 三种模式评估

集中方式有着便于管理、设备运行环境好、响应速度快的优点，所以在小型电力系统中仍旧有着重要的作用。而在大型电力系统中采用集中模式管理将造成电缆铺设的难题，引进长距离电缆也往往会引进干扰，故不常使用。

分布式具有便于系统扩展和维修的特点，但占地较大，常用于中低压变电站。分层分布式模式是“面向对象”设计的，是前面两种模式的改进和提升，在降低成本和增强抗干扰方面有很大的优势。其工作原理方便系统进行扩展，各个部分相对独立而便于维修、分布调试和投运。特点是功能分散，管理集中。得到了广泛应用。

2.3 综合自动化技术的发展展望

我国电力系统的综合自动技术与国外相比具有起步晚、技术含量低、自主研发少等劣势，而且国外的电力系统标准与我国有很大的出入。

这就需要我们根据我国的实际情况，钻研和借鉴国外先进技术，以开发出符合我国国情、有利于社会主义建设、高技术低消耗的综合自动化系统。随着科学技术的发展和社会对电力系统运行要求的提高，以后自动化控制技术将会沿着以下的方向发展：

①保护、测量和控制做到一体化，进一步提高其工程实用性，方便用户；

②国家标准的进一步规范；

③现场总线技术将会结合工业过程应用，掀起以以太网为核心的技术革新。

同时，可以预见到新技术和新理论的应用必然导致一些概念重新定义和引入，那么或许到那时那些传统的技术界线将不再明确，原本被看做不相关联的技术将渗透、融合来解决旧的问题、应付新的局面，到时又会出现什么方法来改进综合自动化技术呢？我们拭目以待。

3 如何搭建分层分布式监控系统

以下以发电厂综合自动化系统的搭建为例，其他的电气系统可借鉴和搬用这种方法来研制综合自动化系统。

一般的发电厂综合自动化系统的层次结构模型分为六个层面，依次是管理决策层、监控分析层、机组控制层、功能群控层和现场控制层。按照功能分，此六层又构成了四个系统，分别为管理信息系统——管理和决策，动态监控系统——监控管理、实时生产调度，自动化系统——自动控制、保护报警，网络与数据库系统——存储各项数据、生成报表、为个系统间进行通讯和协调，是综合自动化系统的骨架和枢纽。

一般综合自动化系统需实现以下功能：

①微机保护，包括电动机保护、电压切换装置、变压器保护、线路保护、母联保护等，使系统安全运行的关键；

②数据采集，保证了系统的可靠性；

③数据处理和挖掘；

④统计报表；

⑤一次图显示；

⑥系统自诊断，计算机监控系统和分布式控制箱要能够在线自诊断和报警；

⑦遥控操作；

⑧数据集成；

⑨通讯平台，建设一个稳定高效而又安全可靠的系统通讯平台才能完成信息的集成。

3.1 设计准备

上面的层次化结构模型是以监控分析管理和过程控制为主，发电厂应根据现有的综合自动化系统架构进行参阅、分析和比较，结合本厂的实际需求，在已有的电气设备分布结构的基础上来设计和研制用分层分布式结构实现的综合自动化控制系统。

可根据实际需求分层，按照通讯顺序和信号发送，可分为站控层（管理数据库，发出指令）、间隔层（数据通信）和现场层（数据通信）。

3.2 系统设计

采用面向对象的程序设计方法，层次化的结构来设计应用支撑平台。平台建立的质量对于防止误判断和误操作，提高现场管理水平、实现数据资源共享和减少设备停电和检修时间等具有重要的意义。

通过此平台的建立，我们可以减少企业人力物力的投入，能够深入分析和研究重要模块如操作票、数据展现、数据采集与发布等的实现技术。

3.3 研究数据库体系

建立面向对象的、以数据一致性、可靠性、事实性和共享性为原则的高性能多层分布式数据库体系。改体系应涵盖数据管理、数据安全性和数据查询等方面的实现。以保证企业信息交换的安全和速度。在实际操作中可利用已有的自动系统的信息，将其集成起来，以降低成本。

3.4 搭建网络平台和和硬件平台

硬件平台由微机保护系统和电力参数测控系统组成，确保系统的稳定性、快速性和准确性；网络平台选用相关总线技术和通讯规约，保证数据的快速、准确地安全传输。

在整个搭建过程中一定要符合相关规范，尽可能地优化设计，建设自动化程度高且快速响应的可靠系统，才能方便以后的运行和维护，发挥其操作简单和可扩展性强的特点。

4 结 语

电力系统的综合自动化技术一直是电力各个部门着力研究的问题，符合电力系统发展的迫切需要。发电厂作为电力系统的枢纽部门，自动化技术更是在里面扮演了重要的角色。只有当一个系统能够集事务管理、经营决策管理和实时信息管理于一体，它才能真正担负起高水平自动化的管理和高效率运营电厂的任务。发电厂综合自动化系统是利用现代电子技术、通信技术、信息处理技术、依靠计算机技术实现的整合二次设备的功能、优化设计控制全部设备的综合性自动化系统。搭建这样一个系统对于提高效率、降低成本有着极其重要的意义。

参考文献：

[1] 宝珠.葛洲坝水电厂综合自动化试点[J].华东电力，2007，（8）.

[2] 孙铁群，范桂有.马战变电站综合自动化系统的改造[J].福建电力与电 工，2009，（2）.

[3] 侯晓凤.基于IEC 61850標准的变电站继电保护技术研究[D].上海：上 海交通大学，2011.

[4] 李子洲，杨宛辉，王军，等.面向应用分析的电力集控站事实数据库[J].郑 州轻工业学院学报（自然科学版），2012，17（3）：13-15.

[5] 周建武.电力系统变电站继电保护研究[J].中国高新技术企业，2012，6：

115-116.

作者：陈安利