【科普周專(zhuān)欄】創(chuàng )新引領(lǐng)時(shí)代 智慧點(diǎn)亮生活

    編者按：根據杭汽科字[2018]第014號《關(guān)于開(kāi)展2018年全國科普日暨杭州市第32屆科普宣傳周活動(dòng)的通知》精神，為進(jìn)一步提高員工科學(xué)素質(zhì)、傳播新時(shí)代新發(fā)展理念、弘揚科學(xué)思想和科學(xué)精神以及普及科技助力美好生活的愿景。公司科協(xié)積極倡議各學(xué)組，以科普周為契機，結合公司實(shí)際，積極開(kāi)展科普活動(dòng)。公司科協(xié)分會(huì )以《杭發(fā)報》、公司網(wǎng)站為載體，精選優(yōu)秀科普論文，結合企業(yè)實(shí)際和產(chǎn)品特點(diǎn)，進(jìn)行科普宣傳。

對水電站自動(dòng)化系統的淺析

我國電力行業(yè)長(cháng)期存在自動(dòng)化水平低下，難以滿(mǎn)足社會(huì )對高質(zhì)量電能的要求，為了提高電能質(zhì)量和發(fā)電效率，需對老式水電站中以常規控制、人工操作為主的控制模式進(jìn)行以計算機監控系統為基礎的綜合自動(dòng)化改造；對新建水電站應按綜合自動(dòng)化要求進(jìn)行設計并實(shí)施，使水電站逐步實(shí)現少人值班，最終達到無(wú)人值班(或少人值守)的目標。

一、 概述

根據國家電力體制改革的要求，實(shí)現“廠(chǎng)網(wǎng)分開(kāi)，競價(jià)上網(wǎng)”后，水電站如果沒(méi)有綜合自動(dòng)化系統，而是依靠傳統的人工操作控制，將難以滿(mǎn)足市場(chǎng)競爭的需要。不了解實(shí)時(shí)行情，參與競價(jià)將非常困難。即使爭取到了發(fā)電上網(wǎng)的機會(huì )，又因設備陳舊落后而不能可靠運行，既影響電網(wǎng)供電，又使自身效益受損，最終也失去了好不容易才爭取到的發(fā)電機遇。同時(shí)水電站大多地處偏僻山區，遠離城鎮，職工長(cháng)期生活在較差的環(huán)境之中。所以，從電力體制改革和改善水電職工的工作和生活環(huán)境兩方面來(lái)講，都促使我們要實(shí)現水電站綜合自動(dòng)化。

近年來(lái)，隨著(zhù)我國電力科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和計算機監控水平的不斷提高，許多新建水電站都設計了以計算機監控系統為主的高性能的綜合自動(dòng)化系統，一些老式水電站也逐步進(jìn)行了以實(shí)現綜合自動(dòng)化為目標的改造，并都取得了很好的效果。

二、簡(jiǎn)介

水電站的綜合自動(dòng)化是建立在以計算機監控系統為基礎之上的，對整個(gè)電站(甚至梯級電站或整個(gè)流域)從水文測報；機組啟、停控制，工況監視；輔助、公用設備的啟、停控制，工況監視；負荷的分配，直到輸電線(xiàn)路運行全過(guò)程的自動(dòng)控制，并能準確地與上一級調度部門(mén)進(jìn)行實(shí)時(shí)數據通信等全方位自動(dòng)監測的控制系統。一般包括5個(gè)子系統。

2.1計算機監控系統

2.1.1概述

這部分是綜合自動(dòng)化系統的核心和基礎。根據計算機在水電站監控系統中的作用及其與常規監控設備的關(guān)系，一般有以下三種模式：

（1） 以常規控制設備為主，計算機為輔；

（2） 以計算機為主，常規控制設備為輔；

（3） 取消常規控制設備的全計算機監控系統。

根據水電站的裝機容量大小、在電網(wǎng)中的作用和各自的具體情況可分別選用不同模式的監控系統。一般新建電站和具備條件(資金、技術(shù)和發(fā)電許可等條件)的電站適合選擇第三種模式，以便達到一步到位的目的。對于受其它條件限制的老式水電站的改造，可分別考慮第一、第二兩種模式作為過(guò)渡。這其中各種模式針對各自電站的具體情況，在設計時(shí)也略有不同。

2.1.2實(shí)例

值得說(shuō)明的是，隨著(zhù)多媒體技術(shù)在水電站的應用，語(yǔ)音、動(dòng)畫(huà)、可視化、視像功能也用于計算機監控系統。設計時(shí)應根據多媒體系統的結構，解決好與監控系統的連接問(wèn)題。

2.1.3計算機監控系統的主要功能

梯級電站中心計算機監控系統應具備遙測、遙控、遙信、遙調(即“四遙”)的功能。

2.2工業(yè)電視監視系統

工業(yè)電視系統是現代化管理、監視的重要手段，它的主要用途是及時(shí)而真實(shí)準確地反應被監控對象的實(shí)際信息，從而為決策提供依據。

水電站的監控人員借助于工業(yè)電視監控系統的輔助監視作用，親眼見(jiàn)到了實(shí)況，就能放心地對設備進(jìn)行控制操作，能大大提高設備遠方操作的安全性及生產(chǎn)管理效率和自動(dòng)化水平。并在一定程度上起到安全保衛的作用。

一般水電站工業(yè)電視系統不與計算機監控系統結合，工業(yè)電視監視系統前端設備獲取的信息經(jīng)本系統網(wǎng)絡(luò )傳送到主控室或分控室主機；在梯級水電站，各站的信息經(jīng)獨立于計算機監控系統的通信通道分別由各水電站傳送到梯調中心。若工業(yè)電視系統結合于實(shí)時(shí)計算機監控系統，并由實(shí)時(shí)監控系統傳送信息到梯調中心，有可能對監控系統產(chǎn)生影響或干擾，不利于安全運行。另一方面是由于傳輸速率不同，工業(yè)電視監視系統要求的傳輸速率遠遠高于計算機監控系統，為達到傳輸要求必將大大增加投資。

工業(yè)電視監視系統獨立于實(shí)時(shí)計算機監控系統還有利于電站分期實(shí)施，水電站可先實(shí)施計算機監控系統，以后再做工業(yè)電視監視系統。

2.3消防監控系統

通過(guò)設置在主、副廠(chǎng)房、主變區、各主要機電設備的重要部位、油庫、主要建筑設施等場(chǎng)所的探測器，消防系統能實(shí)現對水電站主要場(chǎng)所進(jìn)行24h不間斷的火情監測。當探測器(感煙、感溫、紅外火焰、紫外、纜式感溫探測器)檢測到有火情時(shí)，通過(guò)系統總線(xiàn)，自動(dòng)向中央控制室的集中報警控制器報警。集中報警控制器在接收到報警后，經(jīng)過(guò)信息處理，在報警控制器上以數碼顯示方式顯示出火災的部位，并通過(guò)串行通信接口，在水電站消防計算機監視系統的crt上，自動(dòng)顯示出火災的部位編號及該層的平面布置圖，提示出火災的處理措施，同時(shí)根據火情發(fā)生的部位，經(jīng)確認及延時(shí)后，自動(dòng)或手動(dòng)對該部位及相關(guān)部位的防火排煙設備、滅火設備進(jìn)行相應的控制，實(shí)施滅火等措施。所有的火情信息由水電站消防計算機監控系統主機經(jīng)信息處理后送至計算機監控系統。該系統與計算機監控系統采用異步通信方式實(shí)現通信。系統的構成如此所示。

另外還要求消防系統同時(shí)能實(shí)現對通風(fēng)、防火排煙設備、二氧化碳滅火系統以及水噴霧滅火系統的控制。

2.4基礎自動(dòng)化元件及自動(dòng)裝置

2.4.1自動(dòng)裝置

自動(dòng)裝置是獨立于計算機監控系統之外，能單獨發(fā)揮作用，對相應設備進(jìn)行自動(dòng)控制和調節的裝置或回路的邏輯組合。在水電站綜合自動(dòng)化系統中，必須要有快速、靈敏、安全、穩定、可靠的自動(dòng)控制設備與計算機監控設備相配套，才能取得很好的經(jīng)濟效益。

計算機監控系統應與水機調速器、勵磁調節器、微機型繼電保護裝置及其它自動(dòng)裝置接口。

2.4.2基礎自動(dòng)化元件

基礎自動(dòng)化元件是監視水電站主、輔設備運行工況、判斷和處理異常狀態(tài)、執行控制操作的耳目和手腳，其運行狀況直接影響著(zhù)機組及輔助設備的自動(dòng)控制和安全保護性能。一般應以國產(chǎn)為主，進(jìn)口為輔的原則進(jìn)行配置、選型。

2.5水文自動(dòng)測報系統

我國多數水電站兼有防洪、灌溉等任務(wù)，在水庫調度工作中，不僅要搞好水庫的發(fā)電經(jīng)濟調度，創(chuàng )造經(jīng)濟效益，同時(shí)還要及時(shí)、正確地掌握水情、汛情，搞好防洪渡汛工作。水文自動(dòng)測報系統一方面要及時(shí)、準確、快捷地采集水情，另一方面還要通過(guò)計算機在較短的時(shí)間內作出洪水預報。該系統對水電站的防洪、排沙、發(fā)電、調峰、調頻、灌溉、航運、漂木等均有十分重要的意義。

水文自動(dòng)測報系統按規模和性質(zhì)的不同可分為水文自動(dòng)測報基本系統和水文自動(dòng)測報網(wǎng)。水文自動(dòng)測報基本系統由中心站(包括監測站)、遙測站、信道(包括中繼站)組成。水文自動(dòng)測報網(wǎng)是通過(guò)計算機的標準接口和各種信道，把若干個(gè)基本系統聯(lián)接起來(lái)，組成進(jìn)行數據交換的自動(dòng)測報網(wǎng)絡(luò )。

其通信方式一般有超短波通信、短波通信、衛星通信等，可根據電站規模及當地條件選擇不同的通信方式。

三、結束語(yǔ)

水電站實(shí)施綜合自動(dòng)化系統，是水電站現代化管理的發(fā)展方向。在綜合自動(dòng)化系統實(shí)施改造時(shí)，應先從基礎自動(dòng)化元件、自動(dòng)裝置著(zhù)手，先使手腳變得靈活，再對大腦進(jìn)行手術(shù)。一旦大腦改變，便形成一套完整的綜合自動(dòng)化系統。即使在近期內不能實(shí)現計算機監控，也能很好地實(shí)現小系統或常規方式的自動(dòng)控制。