浅谈中小水电站自动化改造.doc

浅谈中小水电站自动化改造【摘要】水电站自动化是一门涉及多方面理论和最新技术进展的综合性科学技术近年来受到了较广泛的重视，取得了迅速发展。实施中小水电站的自动化改造不仅仅可以提高电站的综合经济效益，同时可以实现经济、社会、效益等多方面的可持续发展。本文在阐述了中小型水电站自动化管理概念、内容，分析了我国中小型水电站自动化现状以及存在的问题的基础上，提出要加强中小型水电站自动化改造，有效的实现中小水电站的自动化发展。【关键词】中小水电站；自动化；改造；1 引言 我国的小水电资源占到了世界小水电资源的17%，中小水电站发电可以有效的补充大电网的相应劣势，具有就地供电、就地成网、分散开发等特点，有其不可替代的作用。电站对小水电进行自动化改造是提高电站综合效益的重要措施之一，也是衡量水电站现代化水平高低的重要标志。自动化改造的最终目的是提高发供电的可靠性，保证电能质量及电力系统经济安全运行，有效地改善水电站的工作条件和减少运行人员，最终提高水电站的运行效率和市场竞争力。目前，国内水电市场正处于一个高峰期，中小水电站的自动化也正处于一个推广应用快速发展的阶段，在相当一段时间内，中小型水电站将逐步成为主力建设改造目标。2 中小水电站自动化管理概述 水电站自动化管理是指水电站生产过程中的控制、操作、监视，在无人参与的情况下，依照预定的程序或计划自动执行。一般来说，水电站自动化运行管理包括以下几个方面： 自动控制发电机组的运行过程。 监视机组设备的各部分运行情况。 自动控制的辅助设备。 控制、保护和监视为主的水电站设备。 监视和控制每个水工建筑的运行情况 水电站的自动化管理程度标志着水电站现代化水平，也是水电站能够安全并经济运行不可或缺的技术手段。随着科学技术快速发展， 电子计算机已经在各个领域得到了非常广泛的应用，一种基于现场总线的模块化计算机监控系统进入了水电站的工作模式中，并且逐渐取代了传统的控制模式(人工操作为主的控制模式)，大幅度地提高了水电站自动化的水平，逐渐实现了水电站在无人或者少部分人管理的情况下工作。3 我国中小水电站自动化现状 （1）我国大部分的中小水电站仍旧处于机组的起停需要听取命令的状况，需要现场巡回检查机组的运行状况，缺少专业的管理人才。水电站的自动化运行程度较低，与我国对于水电站的现代化管理的要求差距甚大。 （2）长久以来，由于受到各个方面的因素实际影响，水电站不能达到全方面的检修，关键在于缺乏机组运行的自动监控系统以及相关资料。维护人员只有根据运行人员的设备缺陷记录才能进行设备的消缺工作。每年只能进行几次的小检修，或是几年一次的大检修。 （3）水电站综合自动化中要完成大量的数据采集、处理、存储、计算、输出、分析等一系列操作，这些都需要计算机技术来保障。目前中小水电站对于自动化的应用程度还有管理水平都相对较低，在实际的应用过程当中不能完全发挥自动化所需的硬软件系统应有的功能，大大的制约了计算机的性能。因此对于中小水电站进行科学的自动化改造势在必行。4 中小水电站自动化改造 中小水电站的自动化改造包括以下系统：基础自动化元件及自动装置、计算机的监控系统，消防监控系统和水文自动测报系统。4.1计算机监控系统 自动化改造后中小水电站以监控为主，简易常规控制为辅的原则进行总体设计，充分考虑监控系统与各控制设备的协调配合，建成后达到“无人值班、少人值守”的要求。中小水电站的自动化改造过程中，为更好的实现中小水电站的计算机监控功能，一般采用分层分布智能式的结构，即监控系统由当地单元和上位工业控制计算机共同组成。采用分层分布智能式的结构主要有利于扩展系统的自动化连接功能；当地单位主要包括控制、测量、保护等作用。 计算机监控系统的主要功能包括：对机组单元的运行情况进行实时的监控；查询、保存、统计机组单元的主要运行参数，在超过预设参数时，会自动报警；记录、查询机组单元出现事故的顺序；对机组出现的故障状态进行记录、显示；监视设备的运行趋势并进行相应的分析；对机组事故进行追忆；监视机组的停开机等。 （1）监控系统采取开放性设计，开放性设计改造能便于功能和硬件的扩充，又能充分保护用户的投资。软件模块化、结构化的设计，使系统更能适应功能的增加和规模的扩充。 （2）自动化系统监控系统安全可靠性。监控系统系统结构的可靠性设计。a采用以上介绍的分层分布式的系统，由上位机工控机和现地控制单元(LCU)两个层次组成，上位机与各地现地控制单元均有独立的CPU，系统上位机与现地控制单元均可独立运行，当某设备故障，系统不会全面崩溃，因此整个系统的可靠性就大为提高。b采取冗余技术保证系统的可靠性。上位机与现地控制单元之间采用以太网冗余结构；机组、主变保护采用带双CPU的冗余保护系统；现地控制单元自动调节和手动调节多重冗余，有效保证系统的可靠、持续运行。c独立的供电系统。采用在线式的不间断电源(UPS)供电。系统硬件的可靠性，系统硬件设计采取的措施主要有：a选择高品质设备：b采用隔离技术和吸收电路；c采用屏蔽电缆和辫子线；d采取防雷措施。 系统软件的可靠性，系统软件设计采取措施主要有：a采用组态软件形式；b容错设计；c软件滤波；d设备运行状态的自动检测。42 基础自动化元件和自动装置 基础自动化元件是检测水电站设备的运行情况，判断并处理设备的异常状态，并执行相应对重要部件的控制操作，其运行状况对机组及辅助设备的自动管理和安全保护性能会产生直接影响。自动装置独立于水电站的监控系统，能独立发挥作用，并且能够对相应设备进行调节和对自动控制的装置逻辑组合。在水电站自动化运行管理的系统中，必须要有灵敏的、快速的、稳定的、安全和可靠的自动化元件和计算机系统设备的相互合作，才能取得更好的经济效益。计算机的监控系统应该通过接口与励磁调节器、微机型继电保护装置、水机调速器及其他自动化装置通信。43 消防监控系统 消防自动控制系统的核心部位在于中央控制室的集中报警控制器，有火警后，控制器首先显示火警的警告数字，然后通过接口传送计算机监视系统相关数字，在计算机的CRT上显示出火警发生位置，平面示意图，更精确地判断火情，可以有效控制、灭火。所有的火情信息都是由水电站的消防计算机监控系统的主机经过信息处理后传输到计算机监控系统，此系统与监控系统之间使用异步通信的方式完成通信。44水文自动测报系统 水文自动测报基本系统由中心主控站、遥测站和信道组成。若干个水文自动测报基本系统联接起来，构成可以相互数据交换的一个大系统，就是水文自动测报网。水文自动测报网对水电站的测报功能是一个较大的提升。在我国，大多数水电站都负责防洪、灌溉等工作，在水库调度的任务中，水电站需要做到水库发电的经济调度，在创造高的经济效益的同时，还应该正确、及时地掌握汛情和水情，做好防洪和渡汛工作。同时通过计算机在一定的时间内进行洪水预报。水文的自动测报网可以对水电站的发电、调频、调峰、排沙、防洪、航运、灌溉和漂木起到很大的作用。5 结束语 在中小水电站的自动化改造过程中要采用直接输出设备和技术的方式，同时也可以采用培训等方式，通过加强与国际间的合作来推动我国中小水电的自动化改造的进度中小水电的自动化改造是一项巨大的工程，综合了经济、政策、技术等各个方面，必须在得到积极支持的前提下，才去精心的管理、同意规划，形成相应的规范，从而有效的实现中小水