简议水电厂自动化监控保护和通信系统的安全设计

蒋跃华

【摘要】水电厂自动化监控保护和通信系统，可实现站内设备的信息充分共享，并通过远动通信接口实现与外部系统的信息共享。为了保障其安全运行，本文阐述了水电厂自动化监控保护和通信系统的主要内容，对水电厂自动化监控保护和通信系统设计的原则及其安全设计进行了论述分析。

【关键词】水电厂；自动化监控保护；通信系统；内容；设计原则；安全设计

一、水电厂自动化监控保护和通信系统的主要内容

水电厂自动化监控保护的主要内容包括发变组保护、母线保护、电抗器和厂用电设备保护，如发电机纵差保护，机组过速保护，温度过高保护，油压装置事故低油压保护，主变瓦斯保护等。水电厂内电气设备主要有水轮发电机、变压器、母线、断路器等，不同的电气设备有不同的继电保护配置要求。大中型水电厂内的电气设备一般采用微机型继电保护装置。

水电厂通信系统主要包括系统通信、站内通信、对外通信、施工通信和水情自动测报系统通信等。水电厂的通信方式总体上可分为有线通信方式和无线通信方式两类，有线通信方式由电缆通信和光纤通信等实现，无线通信方式主要由電力载波通信、卫星通信、移动通信、微波通信、短波及超短波通信等实现。随着通信技术的不断发展和更新，光纤通信、卫星通信、移动通信在水电厂通信领域得到越来越广泛的应用。

二、水电厂自动化监控保护和通信系统设计的原则

水电厂自动化监控保护和通信系统设计的原则主要包括：（1）实用性及可靠性原则。在远程监控系统工程中，首先考虑的是实用性和可靠性，遵循面向应用、注重实效、急用先上、逐步完善的原则，以确保使用的技术及设备成熟可靠。在系统的设计和实施工程中，应该充分考虑系统的可靠性。（2）经济性原则。在完成系统建设目标的基础上，力争用最少的投资，取得最大的效益。在网络设计、设备选型上，采用高性能价格比的方案和设备，不仅使资金的投入、产出比达到最大值，而且要降低整个系统的运行成本，以较低的人员与资金投入来维持系统的正常运行。（3）先进性、成熟性与可扩展性原则。在满足实用性原则的基础上，并结合水力发电厂的实际情况，选用先进的设备、优化的结构、综合布线方式及多媒体控制技术，以适应新世纪现代生产管理发展的需要。系统建设适应行业发展，具有良好的可扩展性，充分保证能够将今后增加的新设备和新功能简单方便地与原有系统相结合。（4）开放性和标准化原则。系统中所采用的布线设计、通信协议、系统设备及布线材料都符合国际标准、国家标准、工业标准和各类标准及相关行业标准。充分利用不同网络的优势，将它们有机地结合起来，为信息交换和设备互操作创造有利条件。（5）可维护性、可管理性原则。网络设计和设备选型应具备实施安装方便、配置方便等特点，尽可能采用先进的、直观的管理手段，能够合理配置、均衡和调整网络资源，监控网络运行状态，控制网络运行。

三、水电厂自动化监控保护系统和通信系统的安全设计

1 水电厂自动化监控系统的安全设计表现为：（1）为了防止对监控系统的不正当利用，在进入监控分控系统时设置了各自的身份验证，只有通过了身份验证方可对各项功能进行操作。系统中，我们设置系统管理员具有最高管理权限，可以对各监控点进行授权，只有经过授权的分控点才可对监控点进行监视和控制。采用此办法，便可根本杜绝利用监控系统进行的一切不正当行为。（2）加强系统电源的管理，建议在主控中心统一为摄像机提供电源，以防止人为前端断电。同时可考虑为整个监控系统统一配备UPS不间断电源，保证在断电的情况下不影响监控系统正常工作。（3）数字录像的安全性策略。采用数字智能型控制主机具有掉电重启功能，以及权限设置、数据备份和视频丢失报警等功能。可对16路图像源任意授权，实施数字监控和录像。当前端设备遭破坏致使视频图像丢失时，系统会有报警提示，通知使用者出现错误的图像源等信息，并指导使用者进行设备调整；另外，系统还可设置视频移动感知报警，当监视画面上出现物体移动时，系统也有报警提示，通知使用者出现监控区域有移动物体，提醒使用者注意该物体是否为非法入侵；

2 水电厂通信系统的安全设计。水电厂自动化监控保护系统通信网络由站内通信网络、远动通信接口等组成。（1）站内通信网络。基于以太网优越的综合性能及在工业控制领域运用中高占有率，水电厂自动化监控保护系统选用以太网为基础构建通信网络。整个网络采用分层分布的体系，站用层使用100M以太网，间隔层使用10M以太网。均采用集线器（交换机）的星型拓扑结构，传输介质根据需要选择双绞线或光纤。现地层的保护装置、测控装置、自动装置等具备以太网接口的设备直接接入现地层以太网，其它分布布置的智能设备通过规约转换器、测控装置或低压保护装置转接入现地层以太网。根据设备所属区域连接到适当的现地层集线器（交换机）。然后再将所有现地层集线器（交换机）接入站用层集线器（交换机）。水电厂自动化监控保护系统还使用TCP/IP通信规约栈，在保证传输效率的基础上实现了整个通信系统的健壮性和兼容性。（2）远动通信接口。水电厂自动化监控保护系统利用专门的通信服务器完成变电站自动化系统和各种外部网络的互连，可以收集变电站内所有保护、测控、IED装置的信息，使用各种标准通信规约以一对多的方式进行发送，并对各上位机下达的各种控制命令进行分析后发往对应的设备正确执行。系统通信服务器在软件上兼容多种厂商/国家/国际的远动通信规约，也能在较短时间内实现使用者特殊的规约要求。另外ZR3000型系统在硬件上提供多种通信接口方式，不仅兼容目前各种调制解调标准的模拟通信，还能以高达64Kbps的通信速率接入各种数字通信网络，也可通过标准的10M以太网口和外部通信，基本上能够适应将来一段时间内电力系统通信网络的技术发展。

结束语：

综上所述，水电厂自动化监控保护和通信系统的主要工作是监视和控制输水发电系统、水力机械设备及系统、电气设备及系统、泄洪闸门，水工建筑物等，确保水电厂的安全高效经济运行，因袭必须加强对其安全设计进行分析。

参考文献：

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[2]张应亮.水电厂计算机监控系统通讯方式分析[J].湖南水利水电，2010（03）

[3]郑文，薛晔.组态软件在水电厂计算机监控系统中的应用[J].科技创新与应用，2013（31）