摘要：随着社会科技水平和居民生活水平的变化发展，人们对电能质量的要求越来越高，为水电站的信息化、自动化改造提出了要求。基于此，本文首先从分类和特点两个方面入手，对水电站数据进行了简单阐述；其后，以广西龙滩水电站为例，说明了水电站数据的采集要点；最后，围绕计算机系统功能分析了水电站的数据处理要求。
关键词：水电站；数据采集系统；曲线图像
引言：基于煤炭、石油等不可再生能源的日益枯竭，清洁可再生的水力发电成为了我国能源发电的重要建设发展方向。近年来，自动化技术、计算机技术、通信技术等高新技术越来越多地融入到了电力工作领域当中，为电力系统在生产、分配、管理等多个方面优化升级提供了有力的技术支持。据此，为了加强电力系统内对各环节信息的监控能力，实现水电站的安全高效运行，我们有必要对水电站数据的采集与处理进行分析研究。
一、水电站数据的相关概述
首先，从水电站数据的分类上讲。在水电站日常的监控管理当中，工作人员主要围绕发电机组、水轮机组两种设备系统实施数据采集工作，其内容主要包括以下几类：第一类，发电机组与水轮机组的电气模拟量，如发电机的三相电压电流、定子线圈温度、转子滑环温度、空气冷却器气压、调速器油压以及水轮机组的储气罐气压、冷却水压、水流量、轴瓦温度等；第二类，发电机组与水轮机组的开关输出量，如发电机的电源开合、阀门开合、断路器动作以及水轮机的进水阀开合、风水发开合、制动器开合等；第三类，发电机组与水轮机组的开关输入量，如发电机的制动保护信号、断路器位置信号以及水轮机的开关运行状态、蝶阀位置信号、球阀位置信号等。
其次，从水电站数据的特点上讲。水电站数据有电气量与非电气量之分，其特点也各不相同：电流、功率、电压等电气量数据具有很强的动态性，可在瞬间内发生极大变化，故对其实施的采集处理也应较快；温度、流量、开关位置等非电气量的变化速度比较慢，且具有一定的相互关联性，故对其实施的采集处理大多时间较长，测量精度也可适当降低，只要保证其运行在风险报警阈值的范围内即可。
二、水电站数据的采集要求
水电站数据采集是水电站信息化监视系统的最基本工作职能，数据采集功能的质量优劣会直接影响到系统乃至整体水电站运行的稳定性，故水电站的数据采集工作应在最大程度上满足实时性、可靠性、全面性、便捷性几点要求。以我国广西省龙滩水电站的数据采集系统设计举例说明：
首先，龙潭水电站的监测管理工作涉及到包括北盘江盘江桥水文站、南盘江天生桥水文站至龙滩站内的4万余千米流域面积，故其系统中分布设置的数据采集站点也较多，主要包括11个水文监测站、7个水位雨量采集站、2个水位采集站、11个中继站、76个雨量采集站和1个数据处理中心，在很大程度上满足了数据采集工作的全面性；
其次，龙潭水电站的数据采集系统采用短波通信与GPS卫星通信相结合的方式，并针对几个重要的站点设计了双信道的测报通信方式，为监测区域内水电站数据的实时、快速上报和传递提供了渠道支持。这样以来，数据采集的时间被压缩在了三分钟以内，实现了数据采集工作的实时性；
再次，为了提升龙滩水电站区域内数据采集工作的长期性和可靠性，系统采用了可随动更新的软件设计，并配备了高水平的专业维修团队，使得龙滩水电站系统的数据作业完成率高达100％，规范率在95％以上。同时，为了应对雷电、磁场等外部环境因素对全站数据采集能力的破坏和干扰，系统经过了特殊的防雷处理，并应用技术手段加强了通信信道的抗干扰能力。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这样一来，龙滩水电站投入至今从未发生过雷击故障问题，促使系统内中继站、遥测基站、数据处理中心平均的无故障时间分别高达88000小时、20000小时、30000小时，远高于6300小时的基准规范，从而使得系统数据采集工作的可靠畅通率达到98％以上。
最后，龙滩水电站数据采集系统才接收到各基站上报的信息后，会按周期自动生成水电站实际运行情况的统计表，将数据序号、采集传感器编号、精确到分的采集时间、采集数值、设备实时温度值、水位高度等信息体现在表格当中。这样一来，水电站相关人员可以直观、快捷地对水电站实时数据进行对比分析，进而判断出水电站中设备运行、水位情况是否存在风险，是否需要做出维修或制动处理。
三、水电站数据的处理要求
数据处理即计算机系统在收集到各基站发送的水电站数据之后，对数据进行整合、过滤、判断、运算、分析，并根据具体的工作要求制作出各类数据报表和曲线图像，再将全部数据在分类之后存入到预设好的数据库当中，为工作人员日后的复核、打印等活动做好基础。具体来讲，为了满足水电站数据处理的工作需求，系统应配备以下几种功能：
第一，数字输入量处理功能，即系统可通过数字表现出设备信号的变化情况，如0代表开关断开、1代表开关接通等；第二，电气模拟量处理功能，即对于三相电压、三相电流等实时变化的电气量，系统应表现出诸如0mA～20mA、0V～10V等信号变量值；第三，SOE记录功能，即对水电站内设备开关位置变化时间、原因、跳闸时电流功率值、报警时间等事件信息进行顺序记录，从而为故障情况后续的分析处理提供有序依据；第四，动向记录功能，即对轴承温度、变压器油液温度等发生长期变化的数据进行采集处理，并按照一定间隔时间制作出阶段内的数据动向曲线；第五，追忆功能，即对故障情况进行短时间、分段式的特殊处理，按照事故前时段-事故中时段-事故后时段将数据保存起来，以便相关人员还原查看故障问题发生经过、寻找故障问题发生原因；第六，历史数据处理功能，即对既往历史数据按水电站具体工作需求进行趋势、累加、平均值、最大值等计算处理，以便水电站大阶段性的生产管理。
以我国江西省宜黄水电站的事故处理为例：由于使用了不合格的设备调节用油，宜黄水电站的水轮机组发生了失灵故障，继而导致水轮机构无法关闭，转子转速升高，发生了“飞逸”事故。此时，水电站数据处理系统通过分析采集自基站的轴承温度、制动器开合等设备运行信息后，判定数据已超过预设好的相应阈值并作出了报警信号，将故障变化数据通过曲线图的形式呈现在了系统界面当中。其后，水电站工作人员应用系统的追忆模块对故障情况进行了进一步分析，并及时调派维修人员去往设备实地进行维修检查，从而及时制止了设备故障的发展，避免了次生危害的出现。
总结：总而言之，科学、实时的数据采集工作，对保证水电站稳定运行具有重要作用。由本文分析可知，通过对水电站的信息化系统进行功能上的优化设计，按实际需求建立起数据处理中心、水文采集站、雨量采集站等设施，并搭建起科学的通信渠道，能有效实现水电站数据的分类采集，及时对数据进行分析计算并制成报表加以体现和保存，从而增强数据采集处理的可靠性、实时性和全面性，进而缓解水电站人员的工作压力。
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论文作者:黄建明
论文发表刊物:《基层建设》2018年第4期
论文发表时间:2018/5/23
标签：水电站论文; 数据论文; 数据采集论文; 系统论文; 机组论文; 水轮论文; 数据处理论文; 《基层建设》2018年第4期论文;