周文青

（桂林市青獅潭水力發(fā)電有限公司，廣西 桂林 541200）

引言

目前，我國(guó)大多數(shù)水力發(fā)電廠逐漸向高壓性、大面積以及自動(dòng)化方向發(fā)展，此種運(yùn)行現(xiàn)狀導(dǎo)致電廠在設(shè)備監(jiān)控以及管理系統(tǒng)的引進(jìn)方面上不斷重視，加上傳統(tǒng)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)存在著問(wèn)題和不足，已經(jīng)無(wú)法跟上現(xiàn)代化電廠發(fā)展需求，所以電廠電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

1 電氣設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)概論

水力發(fā)電從本質(zhì)上看是利用水資源力量推動(dòng)水力機(jī)械設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將水能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的整體流程，所以如果在水輪機(jī)結(jié)構(gòu)上連接另外一種機(jī)械設(shè)備的話則可以產(chǎn)生電力能量,而能夠完成以上操作過(guò)程的設(shè)備則被稱為水電企業(yè)。

水力發(fā)電廠電氣設(shè)備主要包含：利用水能產(chǎn)生電力能量，從而保證水電站建筑結(jié)構(gòu)與各種電站設(shè)備的綜合運(yùn)轉(zhuǎn)，并且利用以上建筑結(jié)構(gòu)的集中天然水流落差所構(gòu)成的機(jī)械能量，有效調(diào)整天然水流的基礎(chǔ)流量，并且將其傳輸至水輪設(shè)備中，而經(jīng)過(guò)水輪機(jī)設(shè)備與發(fā)電設(shè)備的聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)和設(shè)備操作，隨后經(jīng)過(guò)變壓設(shè)備、開(kāi)關(guān)設(shè)備以及電力傳輸線路等區(qū)域輸入至電網(wǎng)中。除此之外，部分水電站運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中除了發(fā)電所需要的建筑結(jié)構(gòu)以外，還應(yīng)該為基礎(chǔ)防洪、農(nóng)業(yè)灌溉、運(yùn)輸?shù)认嚓P(guān)項(xiàng)目開(kāi)展基礎(chǔ)服務(wù)[1]。

電氣監(jiān)督管理系統(tǒng)主要指的是計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、施工現(xiàn)場(chǎng)線路鋪設(shè)技術(shù)、信息控制與保護(hù)技術(shù)以及信息通信技術(shù)等方面，有效提升電氣系統(tǒng)基礎(chǔ)管理水平。除此之外，電氣監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，主要由電氣工作模式以及信息控制共同構(gòu)成，其中高水平的線路結(jié)構(gòu)能夠保證信息通信設(shè)備與保護(hù)裝置有效結(jié)合，以此實(shí)現(xiàn)信息轉(zhuǎn)化以及處理功能，其中部分監(jiān)督控制系統(tǒng)還可以支持以太網(wǎng)，并且其系統(tǒng)自身具備多種任務(wù)實(shí)施操作功能。

由于電廠的電力運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)以及用電設(shè)備通常分布安裝在電機(jī)控制中心以及各個(gè)區(qū)域配電設(shè)備中，所以無(wú)論是設(shè)備數(shù)量還是連接零部件都相對(duì)比較復(fù)雜且數(shù)量巨大，此種現(xiàn)狀導(dǎo)致設(shè)備檢修和維護(hù)十分困難，一般情況下，以上設(shè)備的操作頻率相對(duì)較低，但是電氣設(shè)備操作需求則較高。針對(duì)設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)狀，主要監(jiān)督控制設(shè)備應(yīng)該在接入DCS系統(tǒng)的同時(shí)，還需要在主要設(shè)備與備用設(shè)備控制調(diào)整方面上確保統(tǒng)一性和一致性，否則會(huì)造成系統(tǒng)控制產(chǎn)生沖突與矛盾。所以，電廠電氣自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)工程中，除了需要具有最基礎(chǔ)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)條件以外，還需要針對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行情況開(kāi)展實(shí)時(shí)且全面的監(jiān)控操作，如果設(shè)備產(chǎn)生的異常運(yùn)轉(zhuǎn)，則需要實(shí)時(shí)預(yù)警并且詳細(xì)記錄設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)和參數(shù)，根據(jù)相應(yīng)的錯(cuò)誤和異常給出對(duì)應(yīng)的操作和應(yīng)急處理方案,以確保電廠電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行。預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 電氣設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)應(yīng)用策略

為了保證水力發(fā)電廠電氣設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量，技術(shù)人員首先需要針對(duì)發(fā)電廠電氣自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)特點(diǎn)和基礎(chǔ)功能進(jìn)行深入且清晰的了解，隨后根據(jù)現(xiàn)階段水力發(fā)電廠電氣設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的問(wèn)題和不足開(kāi)展深入探索，制定出一系列應(yīng)對(duì)策略[2]。

2.1 監(jiān)控配置

根據(jù)現(xiàn)階段水力發(fā)電廠電氣設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)分析，對(duì)于其電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)需要開(kāi)展具體認(rèn)識(shí)和了解。

1）對(duì)于電氣設(shè)備施工現(xiàn)場(chǎng)線路施工標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)，由于不同水力發(fā)電廠家所使用的保護(hù)系統(tǒng)和自動(dòng)裝置產(chǎn)地和廠家具有明顯的差異性，各個(gè)廠家所使用的現(xiàn)場(chǎng)總線路鋪設(shè)要求也同樣各不相同，所以技術(shù)人員實(shí)際開(kāi)展方案設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)電氣設(shè)備實(shí)際情況鋪設(shè)適合的線路結(jié)構(gòu)，不能單純的開(kāi)展線路連接。

2）在線路交換電氣信息和內(nèi)容設(shè)置上，需要盡可能明確施工現(xiàn)場(chǎng)總線交換電氣信息、交換信息大小以及運(yùn)行速度等方面，從而保證電氣設(shè)備能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3）水力發(fā)電廠一般所使用的監(jiān)控系統(tǒng)為微機(jī)監(jiān)控模式,一旦設(shè)備監(jiān)控時(shí)間或者時(shí)鐘同一問(wèn)題無(wú)法被有效處理，則會(huì)影響整個(gè)電廠的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，為此技術(shù)人員需要針對(duì)以上問(wèn)題給予足夠的重視和關(guān)注。第四，使用DCS系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)該做好系統(tǒng)鏈接端口問(wèn)題，其中接口處理不適合必然會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。第五，在水力發(fā)電廠總體線路鋪設(shè)問(wèn)題上，則需要根據(jù)整個(gè)施工工程控制對(duì)象和目標(biāo)的不同，設(shè)置出不同類型的分段操作。

2.2 數(shù)據(jù)收集

在水力發(fā)電廠電氣設(shè)備監(jiān)控管理過(guò)程中，數(shù)據(jù)和信息收集主要依靠施工現(xiàn)場(chǎng)的信息測(cè)量以及控制系統(tǒng)有效收集相關(guān)信息和數(shù)據(jù)，比如：設(shè)備檢測(cè)運(yùn)行狀態(tài)、故障問(wèn)題處理、信號(hào)轉(zhuǎn)變以及模擬信號(hào)處理等相關(guān)事物，為此還需要通過(guò)該功能方案設(shè)計(jì)能夠進(jìn)一步完成數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)時(shí)更細(xì)和處理，其中包含：系統(tǒng)模擬處理量、數(shù)字信息處理量等。其中模擬處理量主要包含有用功以及無(wú)用功，為此技術(shù)人員實(shí)際處理過(guò)程中需要格外關(guān)注對(duì)非電量信息數(shù)據(jù)的全面收集，比如設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)溫度信息等。

信息參數(shù)收集方式方法的選擇上，同樣能夠優(yōu)先使用系統(tǒng)交流收集模式，而對(duì)于設(shè)備特殊情況來(lái)說(shuō)，如果無(wú)法使用交流收集技術(shù)模式，則需要適當(dāng)使用直流收集技術(shù)模式，比如變壓器溫度等。而系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，具體的模擬處理量信息收集主要分為三個(gè)環(huán)節(jié)。

1）水力發(fā)電廠電氣設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，需要根據(jù)設(shè)備掃描數(shù)據(jù)和信息周期、時(shí)間開(kāi)展相應(yīng)的轉(zhuǎn)化，以此保證設(shè)備波長(zhǎng)過(guò)濾、校準(zhǔn)等相關(guān)進(jìn)度。

2）設(shè)備自身需要具備預(yù)警信息，能夠根據(jù)信息處理的極限設(shè)定開(kāi)展相關(guān)技術(shù)處理，其中預(yù)警信息應(yīng)該包含：系統(tǒng)規(guī)定、參數(shù)設(shè)定以及報(bào)警時(shí)間等相關(guān)方面。

3）針對(duì)設(shè)備監(jiān)控模擬數(shù)量的信息記錄，其時(shí)間一般需要保證在1～5 min以內(nèi)，而對(duì)于信息總量的收集來(lái)說(shuō)，設(shè)備實(shí)際工作環(huán)節(jié)包含了多個(gè)操作流程和步驟。

一是根據(jù)設(shè)備運(yùn)行模式實(shí)時(shí)收集設(shè)備掃描周期和時(shí)間，并且定時(shí)開(kāi)展人員操作、光電隔離、設(shè)備狀態(tài)信息檢測(cè)以及數(shù)據(jù)庫(kù)的更新等方面。二是對(duì)于異常設(shè)備預(yù)警處理方面上，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生轉(zhuǎn)變時(shí)，運(yùn)用設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)可以及時(shí)作出合理的預(yù)警和技術(shù)處理，保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)模式。

2.3 監(jiān)控預(yù)警

在監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)方面上，其控制結(jié)構(gòu)層上的LCD顯示設(shè)備需要使用鼠標(biāo)、鍵盤燈設(shè)備針對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行情況開(kāi)展全面控制和監(jiān)督，其中預(yù)警系統(tǒng)則是為所收集到的信息和數(shù)據(jù)產(chǎn)生異常情況時(shí)，系統(tǒng)及時(shí)提供基礎(chǔ)的報(bào)警信息，所以在實(shí)際系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)定上，需要根據(jù)不同類型的報(bào)警模式需要設(shè)置特殊的預(yù)警顏色和鈴聲進(jìn)行區(qū)別劃分，并且根據(jù)預(yù)警事件實(shí)際情況開(kāi)展跟蹤和信息分析處理。

系統(tǒng)監(jiān)控功能方面的設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)目的則是依靠電氣設(shè)備基礎(chǔ)運(yùn)行參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)開(kāi)展實(shí)時(shí)監(jiān)控，其中系統(tǒng)圖片在顯示時(shí)間要求在1 s內(nèi)，并且在次要轉(zhuǎn)化畫面則要求在2 s內(nèi)完全顯示。

除此之外，水力發(fā)電廠電氣設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)中的報(bào)警功能在方案設(shè)計(jì)上主要分為兩種類型。其中包含：預(yù)告報(bào)警模式以及事故報(bào)警模式，其中預(yù)告報(bào)警模式主要指的是設(shè)備位置變化、模擬數(shù)量超出了極限范圍或者產(chǎn)生異常信號(hào)之后，設(shè)備進(jìn)行預(yù)警處理。而事故報(bào)警模式則主要包含非人工操作或者設(shè)備保護(hù)異常等相關(guān)情況。所以在日常管理和系統(tǒng)設(shè)定環(huán)節(jié)上，針對(duì)不同類型問(wèn)題和情況需要設(shè)定不同的預(yù)警提示信息，保證技術(shù)人員能夠第一時(shí)間明確預(yù)警情況，從而制定出相應(yīng)的解決措施。

3 結(jié)語(yǔ)

由此可見(jiàn)，發(fā)電廠電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在維護(hù)電廠正常運(yùn)行中的發(fā)揮巨大作用,提高了電廠運(yùn)行的安全性及經(jīng)濟(jì)性,現(xiàn)場(chǎng)總線的方式已成為今后電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。