中小型水电站完全无人值班自动化系统的研究

吕靖

摘 要

随着信息化的不断发展，我国中小型水电站中，也逐渐将信息化的管理融入了值班工作中。当前，在中小型水电站的值班中，已经逐步减少了工作人员，这样不仅减少人力资源的使用，而且信息化的管理，相对来说要比人为的操作更为精确。在相关技术的不断发展中，为了进一步实现中小型水电站的自动化管理系统，无人值班概念应运而生。本文就通过对其的研究和设计进行具体阐述，以期加快我国中小型水电站实现无人值班的进程。

【关键词】中小型水电站 完全无人值班 自动化系统 研究

近年来，在经济和信息技术不断发展的情况下，中小型水电站的自动化程度也得到了不断的提升，这种发展模式不仅能够减少相关的值班人员，更重要的是促进了中小型水电站进一步的发展。不过，就目前的发展现状而言，虽然已经实现了自动化，但是在还没有完全实现无人化值班，下面就具体对中小型水电站的完全无人值班自动化系统进行研究。

1 简述完全无人值班自动化系统

我国在中小型水电站自动化的实现，已经得到了一定程度的发展，但是距离完全无人值班自动化系统还有一定的距离，不过少人值班的自动化系统已经得到了推广和应用。目前，由于计算机系统等方面的发展，水电站的相关设备的性能的不断提升，管理水平的提升以及实现自动化理念的提出，都给完全无人值班提供了肥沃的土壤。那么，为了更好的推动电力工业的发展，促进中小型水电站自动化的不断提升，将我国目前水电站中工作效率低、人员多的现象进行改变，就需要实现完全无人化的值班模式，这种模式在中小型水电站中，一旦得到广泛的应用，势必会极大的推动我国水电站的发展进程。

2 中小型水电站完全无人值班自动化系统的设计

2.1 自动化系统的设计

在中小型水电站的无人值班系统的设计，一般常用的形式有梯级水电站的自动化系统、这一系统在具体应用中，主要是通过网络将自动化系统与不同的水电站的连接，然后实现对其的远程控制。其次，还有单座水电站自动化系统，这种系统主要是通过监控中心的设置实现对水电站的无人监控。最后，还有一个400V的小水电站的自动化系统，这种系统直接通过GPRS或者3G网络就可以实现对水电站的控制。

在实际进行无人值班自动化系统的时候，应该注意以下几个问题：首先，在进行系统设计中，要想使通信的可靠性得到保证，就应该使用双网结构。其次，因为水电站容量问题，所以在可编程逻辑器的选择上，按照实际情况进行设计和实施。再次，计算机监控系统应该选用分层分布式开放双网结构，这样就能够在保证经济、技术以及可靠性的同時，充分满足用户的需求。最后，自动化系统的实现其中最重要就是安全问题，基于这个原因，可以在一些重点部位使用双重冗余设计。这样才能使其安全性能得到有效的保证。此外，自动化系统的设计还需要遵守以下几个原则：

（1）自动化系统中关于PLC的选择，应该选择有以太网接口的，如果其规模相对较大，就应该采用双以太网接口的PLC。

（2）在自动化系统中需要进行防火、防雷系统的设置。

（3）传感器以及变速器的质量一定要得到确保。在视频以及通讯方面也必须保证质量，这样才能确保后期系统的正常使用。

2.2 梯级水电站系统的设计

在当前梯级水电站的自动化系统中，单模光纤通讯通道的应用最为广泛。光钎通信与其他通信相比具有传输距离长、易敷射、通信容量大等多方面的优点，而且能够在设计中实现图像、声音以及数据的传输，在长距离的传输过程中，传输的速度也是相当快的。当前在自动化系统中，普遍使用的通讯通道有：双环形网结构，这种通道的通讯可靠性相当高，不过在进行初期的修建中，需要投入的资金比较多，具体需要根据实际情况进行选择。其次，环形网络结构的通讯通道，这种通道器优点在于，任何一处出现中断，都不会对正常的通讯造成影响，而且能够在发现中断问题以后及时报警，因此，在维护方面比较方便。最后一种是两根光缆通讯通道。这种通道可以同时使通信的可靠性以及运行的带宽得到保证。

2.3 监控系统的设计

在进行水电站监控系统的设计时，要根据其具体的情况进行监控中心的设计。另外，还应该按照水电站的大小，确定监控中心的规模。如果要进行中型水电站监控中心的设计，在具体的设计中，使其通讯的稳定性以及可靠性得到保证，就应该使用光钎双通讯通道，网络结构的选择上，双星形和环形都可以实现。基本的配置一般有：以太网通讯通道，如果系统需要和外网进行连接，还需要进行防火墙的安装，此外，视频工作站、打印机、公用GPS以及上位机也是监控中心必备的，其中上位机主要是用于对水电站的调度和监控。在具体的工作中，利用以上设备就能够使监控系统的功能得到有效的发挥。不过按照这种方式进行设计，前期的投入比较多。小型水电站的设计如果选择这种方式，不管是从经济效益方面还是配置合理性方面来说，都是不科学的。因此，在小型水电站的监控系统的设计中，具体的配置可以参考以下形式：

（1）利用星形的以太网通讯结构。

（2）配置两台上位机，以满足对于水电站的监控需要。

（3）整个系统使用一台服务器。

（4）打印机、GPS相关的设备需要根据实际的监控系统的需要进行配备。

（5）监控系统中设计一个视频工作站，以便实现对小型水电站的监控。

在小型水电站的自动化系统的设计中，满足以上设置，就能够有效的实现对小型水电站的监控，当然，在实际的设计中，如果监控中心需要监控的水电站比以上两种少，那么具体的设备的配置也可以按照实际的情况进行简化，在确保使用性能的前提下，兼顾经济效益，实现监控系统的优化设计。

3 结束语

综上，中小型水电站中实现值班完全无人化，不仅能够使其的工作效率提高，而且能够在可靠性、稳定性等方面得到提升，同时还可以减少人力资源的使用。当然在其管理效率得到提高的前提下，还应该兼顾经济效益。这样才能实现完全无人值班的自动化系统科学、合理的设计，虽然目前一些水电站已经将这一系统在管理中进行了应用，但是其中仍然存在一些问题，而且没有得到有效的推广，不过相信随着经济、科学技术的不断发展，完全无人值班自动化系统在未来一定能够得到广泛的应用。

参考文献

[1]张秀梅.中小型水电站完全无人值班自动化系统的研究分析[J].硅谷，2014（10）.

[2]叶贵光.400V低压机组水电站完全无人值班自动化系统建设应用研究[J].山东工业技术，2015（21）.

作者单位

吉林省水利水电勘测设计研究院 吉林省长春市 130021