水电厂电气自动化的监控系统组态模式及功能分析

梁海锋

摘 要：伴随我国互联网技术的不断发展及成熟，我国各水电厂及电力企业都逐步采用互联网及电气自动化技术进行电气控制，且正朝着分布式控制系统的方向不断发展。水电厂中的电气控制系统能够对其进行监视及控制，采用分布式的计算机控制系统，是一种经济有效的方式，且具有较高的可靠性。文章根据电气自动化的控制方式分析了水电厂中进行电气控制其监控系统的组态模式以及所具备的功能。

关键词：水电厂；电气控制；电气自动化；监控系统

引言

“互联网+”时代的到来，给各个行业都带来了不同程度的影响。对生产制造业同样也造成了较大程度的影响。对于水电厂来说，其控制过程就可以很好的结合互联网技术及电气自动化技术[1]。为了较大程度的提高效率，实现自动控制，采用电气控制系统来进行自动化的监控，下文就监控系统所采取的组态模式以及其所具备的功能进行详细的分析。

1 监控系统组态模式

1.1 组态模式

由于变电站的综合自动系统中已经广泛采用了以太网等网络技术，其运行经验相当丰富。另外，智能电器设备也在飞速的发展过程中，这些前提条件都为水电厂的电气自动化控制系统奠定了基础。由于采用的监控模式是基于现场总线的。因此，对于系统设计来说大大提高了其针对性，在进行设计时，可以根据间隔情况进行设计，针对不同的间隔应当具有不同的功能属性。其次，与远程监控的方式相比，采用现场总监这一监控模式不仅具备了其全部优点，同时大大减少了远程监控组态模式中所采用的较多的隔离器件以及端子柜等等[2]。此外，所采用的智能电气设备还具有可以就地安装以及可以通过通信线进行监控系统的安装等，大大地节约了所需要的控制线缆以及安装维护的成本，降低了该系统组建所需的成本。

1.2 系统构建

水电厂中电气自动化的控制系统其结构可以采用分布式多主板的体系进行设计，针对不同的设备以及子系统可以组成独立的结构层，以实现该结构层所具备的功能。针对于整个系统，可以将其二次设备分为两个结构层，分别为站控层和单元层，其中，站控层应当设置以太网，主要用来在主机之间或是在监控机以及各个单元层之间进行信息交换，包括运行、远动以及操作和通信站、维护站等工作站。运行工作站主要功能是在电气系统运行时对其进行实时的监控；操作工作站主要功能是对下层测控单元的电气运行参数进行处理并进行远程控制；通信站其主要功能是在自动控制系统以及其他系统之间建立连接并进行信息共享；维护站具有的主要功能是对整个系统进行修改以及维护，同时完成设备的维护工作。除此之外，维护工作还可以用作针对技术人员的培训工作站，可以在该工作站预言整个操作流程，并对相关的工作人员进行相应操作的培训及仿真等等[3]。

2 监控系统所具有的功能

2.1 基本功能

2.1.1 數据采集以及处理功能。系统中所具有的现场测控的工作单元主要功能是采集相应数据及相关信息，对于事件以及系统的运行状态以及故障情况等进行检测，检验数据是否具备合理性同时，可以实现数据的预处理，实现数据实时更新。数据采集的信号类型主要包括模拟量、脉冲两以及状态亮灯，在采集过程中，模拟量主要指当前的电流、电压、功率、频率等值；状态两主要包括断路器、继电保护装置以及运行的相关监测信号等等；脉冲量主要包括有功电能、无功电能。

2.1.2 显示画面。该系统所具备的模拟画面功能能够将一次设备以及整个系统所具有的实时运行状态进行还原和仿真，模拟量、计算量以及断路器和分离开关等的实际状态都能够实时进行显示，并自动生成趋势图，以作为后来的监测工作的有效参考和分析基础。

2.1.3 监视及报警功能。监控系统中采用的显示器是采用阴极射线管的显示器，通过两个该终端，可以显示出不同的信息，并独立且同步将相关的报表生成出来、显示出不同的画面。在该系统中，若模拟量出现越限现象，则可以及时产生报警信息并将其打印出来，报警信息显示的内容主要包括越限的对象名称、其参数值、其编号以及其越限的时间等等。另外，还可以对越限次数进行详细的累积和计算，给检修设备以及排除故障等提供科学的参考依据。另外，报警工作包括事故报警以及预告报警，即已经发生事故的报警和还未发生事故，但有可能发生事故时及产生报警信号，提前进行预警，防止事故的发生，而这两种不同的报警方式应当采取不同颜色和报警铃音来将其区别开。

2.1.4 控制操作功能。操作控制可以分为两种模式进行，一种是就地控制，另一种是上位机或是采用DCS系统。操作命令首选应当是就地控制，其次是上位机或是DCS系统的顺序进行，才能有效保障设备现场以及远程监控之间相互结合、相互协调，实现两者之间的协调统一，保证控制操作具有必要的安全性以及统一性。

2.1.5 事件记录功能。具备了这一功能，若设备在其运行的过程中出现了故障问题，系统能够详细地记录动作继电保护以及断路器的信息和相应的安全自动装置的信息等，其信息内容可以将信号名称、新号编号以及信号状态等详细记录，按照发生的时间进行排序生成事件顺序的记录表格，通过显示器显示或是打印出，也可以储存到硬盘中保存起来，这一功能对于系统故障起因的判断以及判定保护动作等都具有重大意义[4]。

2.2 高级功能

2.2.1 电气设备管理。主要是保护或自动设置电气设备管理其台帐、相关档案以及维护记录等，并实现实时的在线设备管理，例如，对于设备动作，实时地统计其状态，并将统计结果传送至管理信息系统，对该系统的数据进行补充等。

2.2.2 管理故障信息。该功能可以记录、重演或是录波分析动作及常规事件的相关信息，其中重演指的是对事故进行重演，对于查找分析事故原因具有重要意义，能够有效地避免事故的再发生。

2.2.3 自动控制发电的功能。自动进行发电控制这一功能，是根据预先设定好的发电条件以及要求，通过快速、经济的方式来对发电厂发电过程中的有功功率实现自动化的控制，更好地满足控制系统的要求。但这一自动发电技术应当以电厂发电系统的安全运行为基础来进行，并严格遵循经济运行的首要原则，根据实际运行过程中的运行方式以及所具有的不同工况，还有全厂的机组来进行实时控制决策的制定。因此，电厂机组的运行台数、组合以及负荷分配也应当由该自动控制技术来进行安排，保证系统频率以及有功功率等都能够自动保持原先设定的值，进一步提高电厂整体的自动运行水平[5]。

3 结束语

总而言之，伴随网络技术、自动化技术以及计算机技术的飞速发展，电气自动化在监控系统中的应用成为必然趋势，而将电气自动化技术应用于监控系统中时，应当创建出相对独立的自动化监控系统，按照相应的设备需求来进行组态模式的搭建，了解其功能，不断提高发电厂的控制效率及监测效率。采用电气自动化的监控系统，应当充分利用其优势，利用自动化的电气设备来提高工作人员的操作能力，根据电气设备的事件记录功能、信息采集功能等对发电厂效率进行分析，以便不断改进发电工作中所存在的不足之处，避免事故的发生。

参考文献

[1]何海洋.浅析水电厂电气自动化监控系统功能[J].科技资讯，2013，5（13）：64-65.

[2]李江西，王阳.水电厂电气自动化监控系统的功能研究[J].科技创新与应用，2015，10（28）：219.

[3]乐嘉萍.水电厂自动监控系统的设计与实现[D].浙江工业大学，2012，3（18）：6112.

[4]唐刚.水电厂闸门分布式控制系统的研究[D].武汉理工大学，2014，4（1）：123-124.

[5]方荣华.某水电厂计算机监控系统的设计与实现[D].华中科技大学，2010，5（1）：31-32.