摘要：目前，我国水电能源的开发利用水平不断提高，水电站数量与日俱增，中小型水电站日常管理面临极大的挑战。在此背景下进行水电站监控系统设计能够实现水电站日常管理的智能化发展，实现无人值守的监控效果。下面文章就对中小型水电站监控系统设计展开探讨。
关键词：中小型；水电站；监控系统；系统设计
引言
随着工业化发展程度的不断提高及人们对能源需求的持续加大，以煤炭、石油、天然气为主的传统化石能源储量日益减少，造成的环境污染问题越来越突出。近年来，以风力、光伏、水电为代表的分布式可再生能源技术及产品发展速度惊人，并在国家、地区政策的支持下获得快速发展。其中，水利发电是利用水位落差将势能转换机械能，据此带动同轴发电机将机械能转化为电能，供给千家万户。
1电站基本运行架构
相比于传统火力发电和大型清洁能源发电单元,中小型水电站具有自身特点:第一，中小型水电站具有完善的监控保护系统、消防预警系统、电气“五防”系统、优化调度系统等,并能够实现不同系统的联调与管理,但是系统的规模相对较小、运行难度相对较大;第二，系统受到外界环境变化及自身运行工况的影响,致使机组启停频繁、老化速度加快,需要技术更新及设施改造的费用相对较高;第三，对专业技术及人员的要求相对较高,以及对系统整体自动化运行和设备设施的可靠性要求相对苛刻。因此,需要具备完善的系统运行架构,以保证系统的安全、稳定、长效运行。中小型水电站监控系统由底向上分为设备设施及信息采集层、厂站信息管控层以及调度集中管控层,并且每台机组构成一个独立的现地控制单元(LCU)。其中,设备设施及信息采集层包括水电站各类运行设备设施(比如水轮机、励磁调节器、调速器、开关柜等),这些设备通过物理、逻辑互联发挥特定的功能,保证系统的安全稳定运行。同时,信息采集系统将这些设备设施的相关信息进行汇集、整理,输送到制定的单元。厂站信息管控层主要负责设备设施的就地管理与优化运行,能够在厂站范围内实现对单个机组或机组群的状态监视、优化管控等。调度集中管控层实现随整个中小型水电站所有机组的优化运行,并根据上级调度指令实现对辖区范围内系统的调优。
2水电站监控系统功能需求
根据电力工业部颁发的关于《水电厂“无人值班、少人值守”的若干规定》中的相关要求及运行实践过程中的经验，水电站监控系统需要具备如下基本功能:第一，数据集采功能:能够对水电站的气象信息、水文信息、发电设备信息、运行操作信息以及日常管理信息进行实时采集、分类存储。第二，安全监测与故障隔离功能:对影响系统安全、稳定运行的各类信息进行实时监控，发现故障后能够及时预警，一方面告知运行人员故障地点、故障类型等基本信息，另一方面能够对故障的部分采取隔离措施，保障非故障部分的持续、可靠运行。第三，自动控制功能:通过自动化设备设施、运行监控设施、现场投切设施的密切配合，系统能够根据预制程序实现自动控制，保证各项业务的顺利完成。第四，人机交互功能:系统运维人员能够根据人机操作按钮、操作界面等实现对系统参数整定、故障诊断、历史数据分析、事故溯因等操作。
3中小型水电站监控系统设计策略
3.1系统传感设备应用
态势感知系统具有安全警告的作用，是一个较为完整网络安全展示图。网络安全管理人员可以通过此系统的运行情况，判断网络系统安全性以及稳定性，找到运行期间存在的问题，尤其是针对那些突发类问题，可利用此网络系统及时预测，利用合理举措有效处理问题。系统整体应用目标的实现，需要利用在网络环境内部设置大量的传感设备实现，结合外部的情报和信息，利于第一时间掌握安全信息和数据。传感设备采集数据信息期间，结合系统的安全性，是否遭受到破坏，攻击影响因素、引发问题来源因素以及传播速度等各个要素，去客观的判断和描述安全态势，利于在有效时间内，去做出响应，把安全隐患降到最低。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆系统中发挥作用最大的设备是网络环境内部不同结构的传感设备，其不仅可以搜集大量的安全信息，也可把数据信息直观展示于显示器内部，协助网络安全管理工作人员在第一时间去了解系统安全态势以及发展趋势。
3.2远端监控技术
远端计算机监控技术是小水电站无人值守自动化系统的核心。小水电站机组及其他公用辅助设备的自动启停，可采用计算机自动保护装置、计算机自动励磁装置、计算机自动调速装置等自动化元件对全站进行控制和监视，并可对负荷进行控制和监视。同时可以对整条输电线的调节、分配甚至运行进行自动控制。完善可靠的计算机监控系统能有效地完成机组和主要设备的运行控制，提高电厂的运行管理水平。计算机远端监控系统通常采用冗余的双网结构，即上位监控系统和下位机控制设备之间采用双以太网线路进行数据交换和控制指令的下发，进而保证小型水电站的安全稳定运行。
3.3消防系统预警及故障诊断处理
能够对厂站内整个消防系统进行监控,实现对系统内任何事故的提前预警,并通过响应的声、光等传输到调度人员,确保整个厂站系统的安全稳定运行。同时,消防预警系统采用控制中心报警系统形式,主要由集中式火灾自动报警联动控制器主机和通讯主机组成。消防控制中心设置在中央控制室,火灾自动报警联动控制器主机和通讯主机采用二总线制。此外,调度人员对上传的警报信息进行分析处理,结合处理结果对各类故障进行妥善处理。比如,照明和其它非消防电源强切控制分手动和自动方式,当发生火灾时,由报警主机通过相应的输入/输出模块,输出控制信号至相应的配电盘切断上述电源,在手动方式下,由消防控制中心手动切断相应部位的空调风机和非消防电源,同时事故照明与疏散指示自动投入使用。
3.4新能源系统建设方面
目前一些公司计划在现有的基础上，通过相关的集中控制数据中心来对目前现有的设备进行相应的改良，不单独使用构建新能源平台，要统一管理使用数据交互平台。通过实施水电计算机监控系统和新能源计算机监控系统的融合，来迈出新能源电站的远距离监控最关键的一步。第一，需要将新能源系统的两个安全区与相应的数据调度的网络连接，通过新能源厂站通信机来收集有关于这方面的信息。第二，就新能源系统网络通信链路的建设来说，要想做得更好，就需要参考部分公司在这方面的结构来实施相应的建设。第三，通过不断改良以及提升新的系统，不断对档案进行调整与优化，使集控中心能够在原来的基础上与计算机监控系统更好地融合。第四，需要持续补充数据平台的内容，使数据平台具有通信能力。
3.5系统服务层应用
工作人员可以，利用安全态势感知整个系统的运作，掌握整个网络系统，了解系统是否遇到攻击，科学预测安全的趋势。系统服务层次也可制定健全应急预案，利用合理举措落实安全管理和预防工作。安全云服务作为中心的基础而存在，可强化基础设施的建设力度，强化网络安全的防御能力，起到较好的震慑效果。系统核心是安全警告事件，设计网络安全的不同层次视图，保障满足基础有需要的同时，有效管理整个网络环境的安全性，及时结合实际情况，对全局进行判断，并作出有效的决策和响应。
结语
水电站监控系统在保障系统安全运行、实现系统持续获益方面发挥重要的作用。本文结合我国水电站监控系统运行的实际需求，对水电站监控系统设计进行相应分析，通过监控系统的设计与完善，希望可以推动我国水电事业的健康发展。
参考文献：
[1] 唐明明．水电站计算机监控系统的设计与实现[D]．合肥工业大学，2014.
[2]德芳，韩勇，周佳．浅析二滩水电站监控系统升级改造[J]．四川水力发电，2014,05:106-107.
[3]范建军．水电站增容改造方案及自动化技术研究[J]．水利规划与设计，2015,03:52-56.
作者简介：毛道俭（1976－），男，浙江景宁人，从事水电站电气及自动化技术与运行管理工作。
论文作者:毛道俭
论文发表刊物:《电力设备》2019年第22期
论文发表时间:2020/4/13
标签：水电站论文; 系统论文; 监控系统论文; 信息论文; 设备论文; 新能源论文; 设施论文; 《电力设备》2019年第22期论文;