(吉林敦化抽水蓄能有限公司 133700;黑龙江牡丹江抽水蓄能有限公司 157000)
摘要：随着当下我国经济的不断发展，负荷需求也得到了较为明显的增长，需要发电厂保证充足的电力供应。水电站是发电厂中的重要组成，采用监控网络系统可提高水电站的自动化水平和智能化水平。在水电站中，需要对监控设备及监控系统进行合理的优化配置，保证监控设备及监控系统能够正常运行，本文对此进行了详细的分析和设计。
关键词：水电站；监控设备；监控系统；设计
引言
由于电站建设年代久远、设备设施型号不统一等原因，导致我国水电站运维困难、运行成本上升。为有效解决此类问题，水电站监控设施已经在新建站及旧站升级改造过程中普遍采用，为提升水电站自动化水平、实现远程监控和无人值守奠定基础。
1水电站中的监控设备
1.1综合保护测控装置
在水电站的保护测控装置中，可以接受和处理采集到的电气一次设备信息，送入到继电保护装置中进行分析和逻辑判断，并输出相应的保护动作策略，其中保护的各种动作信息可以通过相应的服务器进行存储，对保护动作这一较为短暂的物理过程进行较为可靠的模拟，为分析事故跳闸提供了很大的帮助。此外，在水电站中一般也对实时数据和非实时数据进行了分区，其中水电站中的保护信息子站和故障录波装置位于非实时区，通信管理机位于水电站中的实时区，实现保护动作信号往电力监控中心进行传递。
1.2网络设备
水电中的网络设备包括站控层交换机、路由器等，在智能化水电站中，还涉及到正向隔离装置、反向隔离装置、防火墙、应用服务器、监控主机等，这些设备都是水电站电力监控系统的主要组成部分。
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:
(1)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。(2)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。(3)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。(4)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监控系统的特点
3.1系统网络结构未变
系统为分层分布式结构，分为厂站级和现地控制单元两层。厂站层配置两台操作员工作站和一台工程师工作站，全厂的实时数据、历史数据等分布在系统操作员工作站中，各LCU采集和运行的实时数据等分布在现地控制单元中。两台操作员工作站互为主备用方式运行，当一台操作员工作站故障时，另一台操作员工作站会被自动切为主用状态，切换过程平稳，不会出现数据丢失现象，解决了旧系统运行时间长后数据臃肿、速度变慢的问题。
3.2优化了系统的电源结构，提高了供电的可靠性
厂用电的可靠与否，直接影响电站的安全生产，本站采用110kV倒供厂用电和柴油发电机供厂用电的形式，一旦电力系统失压，柴油发电机的启动需要一段时间。计算机监控系统电源的可靠性尤为重要，监控系统改造后，主站层和现地单元均采用交直流双路、双UPS供电，监控系统整体供电的可靠性大大提高。
3.3监控画面更加人性化，历史数据的保存与查询非常方便
改造后，系统采用最新的GTK图形标准，上位机监控系统画面直观明了，参数信息丰富，人机界面非常友好，电站技术人员通过简单的培训后就能在后续的维护中根据电站的特点要求对人机界面、数据状态、报警点等数据进行修改。历史数据记录每天自行保存为文件的形式，查询速度快，且可根据电站管理要求备份数据库。
4水电站监控系统的设计
4.1传统通风空调监控系统设计方案
传统的大型水电站通风监控系统通常独立于电站计算机监控系统，采用分层分布式结构，设置单独的主控制级、现地控制级、数据库及网络。主控制级设置2台冗余配置的工作站，现地控制级采用分散各处的现地控制箱（VC箱）。由各区域现地控制箱（VC箱）控制附近区域的通风空调设备，对电站环境及主要设备运行情况进行数据采集及报警，需要分析时才调用通风监控系统数据库进行分析。电站运行信息及环境信息分散，不利于综合分析及判断。
4.2保护测控装置设计
对于水电站中的综合保护测控装置，一般是采用成套保护测控装置，模块化安装和运行，可以提高继电保护动作的准确性和成功率。在保护测控中，所采用的协议为61850，在该协议中对于继电保护模块，将智能电子装置分为逻辑节点、逻辑设备、服务器等层次，通过对继电保护装置中的各个功能模块进行模拟，构建基于IEC61850协议的数字化变电站中的继电保护装置模型，实现保护数据的通信和共享，提高继电保护动作的灵敏性。
4.3软件设计
基于计算机的操作系统对水电站的监控系统应用软件进行设计，主要是采用智能扩展卡实现相关数据的采集功能，提升系统的可扩展性，方便后期的维护和检修工作。相关技术人员通过工作站，就可以实现相关参数的设置、操作控制以及打印指标等功能。水电站的运行人员则可以借助计算机软件的画面显示功能，对计算机进行控制。其主要实现的功能体现在以下几个方面：
（１）可以实现水电站综合自动化监控系统运行过程中，所需要的基本应用功能。
（２）实现对水电站相关设备的监控，相关数据的采集、数据库更新、报警显示以及报警系统的运行等功能。
（３）借助现场控制单元对水电站的相关事件进行记录，如果事件的状态或者输入模拟量发生变化时，可以借助软件系统发出相关的数字字母事件报告。
（４）如果出现了模拟量超过限定数值或者报警状态产生变化时，可以通过现场控制单元发出相关的报警信息。
4.4现地控制级的设置优化
传统大型水电站通风空调监控现地控制级采用分散各处的现地控制箱（VC箱），每个VC箱中配置PLC和相应的IO模块，再通过光纤传送信息到上位机。这种做法的优点是与受控设备就近布置，减少电缆接线长度。缺点是设备数量较多，需要配置几十个VC箱，接线时需要预埋大量管件，易出现错埋、漏埋，同时影响厂房布置美观。为此，结合实际情况，统筹规划，对现地控制单元设置进行优化，全站仅设置5个现地控制级DCU柜，作为通风空调LCU的远程IO。这种设计方案减少了设备数量和投资，5面柜均布置在二次盘柜相对集中的地方，施工接线时可直接利用桥架，减少了埋管的数量。
结语
水电站的安全运行是水电发电企业追求的重要目标，电力监控系统在保护水电站安全运行方面发挥了重要的作用，具有很重要的地位。水电站中的监控设备的类型较多，涉及到的运行原理也存在较大的差异，应该对各套监控系统进行合理的优化配置，保证水电站能够实现数字化、自动化和智能化，提高电力生产的效率。
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