水力发电厂电气设备监控管理系统的设计与应用

周文青

（桂林市青狮潭水力发电有限公司，广西 桂林 541200）

引言

目前，我国大多数水力发电厂逐渐向高压性、大面积以及自动化方向发展，此种运行现状导致电厂在设备监控以及管理系统的引进方面上不断重视，加上传统设备监控系统存在着问题和不足，已经无法跟上现代化电厂发展需求，所以电厂电气自动化监控系统应运而生。

1 电气设备监控管理系统概论

水力发电从本质上看是利用水资源力量推动水力机械设备进行转动，从而将水能转化为机械能的整体流程，所以如果在水轮机结构上连接另外一种机械设备的话则可以产生电力能量,而能够完成以上操作过程的设备则被称为水电企业。

水力发电厂电气设备主要包含：利用水能产生电力能量，从而保证水电站建筑结构与各种电站设备的综合运转，并且利用以上建筑结构的集中天然水流落差所构成的机械能量，有效调整天然水流的基础流量，并且将其传输至水轮设备中，而经过水轮机设备与发电设备的联合运转和设备操作，随后经过变压设备、开关设备以及电力传输线路等区域输入至电网中。除此之外，部分水电站运转过程中除了发电所需要的建筑结构以外，还应该为基础防洪、农业灌溉、运输等相关项目开展基础服务[1]。

电气监督管理系统主要指的是计算机应用技术、施工现场线路铺设技术、信息控制与保护技术以及信息通信技术等方面，有效提升电气系统基础管理水平。除此之外，电气监控系统在运转过程中，主要由电气工作模式以及信息控制共同构成，其中高水平的线路结构能够保证信息通信设备与保护装置有效结合，以此实现信息转化以及处理功能，其中部分监督控制系统还可以支持以太网，并且其系统自身具备多种任务实施操作功能。

由于电厂的电力运转系统以及用电设备通常分布安装在电机控制中心以及各个区域配电设备中，所以无论是设备数量还是连接零部件都相对比较复杂且数量巨大，此种现状导致设备检修和维护十分困难，一般情况下，以上设备的操作频率相对较低，但是电气设备操作需求则较高。针对设备运行现状，主要监督控制设备应该在接入DCS系统的同时，还需要在主要设备与备用设备控制调整方面上确保统一性和一致性，否则会造成系统控制产生冲突与矛盾。所以，电厂电气自动监控系统运转工程中，除了需要具有最基础的正常运转条件以外，还需要针对整个系统运行情况开展实时且全面的监控操作，如果设备产生的异常运转，则需要实时预警并且详细记录设备状态数据和参数，根据相应的错误和异常给出对应的操作和应急处理方案,以确保电厂电气系统的正常运行。预警系统结构如图1所示。

2 电气设备监控管理系统应用策略

为了保证水力发电厂电气设备运行质量，技术人员首先需要针对发电厂电气自动化监控技术特点和基础功能进行深入且清晰的了解，随后根据现阶段水力发电厂电气设备运行过程中所产生的问题和不足开展深入探索，制定出一系列应对策略[2]。

2.1 监控配置

根据现阶段水力发电厂电气设备应用现状进行详细分析，对于其电气自动化监控系统的方案设计需要开展具体认识和了解。

1）对于电气设备施工现场线路施工标准来说，由于不同水力发电厂家所使用的保护系统和自动装置产地和厂家具有明显的差异性，各个厂家所使用的现场总线路铺设要求也同样各不相同，所以技术人员实际开展方案设计时，需要根据电气设备实际情况铺设适合的线路结构，不能单纯的开展线路连接。

2）在线路交换电气信息和内容设置上，需要尽可能明确施工现场总线交换电气信息、交换信息大小以及运行速度等方面，从而保证电气设备能够正常运转。

3）水力发电厂一般所使用的监控系统为微机监控模式,一旦设备监控时间或者时钟同一问题无法被有效处理，则会影响整个电厂的正常运转，为此技术人员需要针对以上问题给予足够的重视和关注。第四，使用DCS系统内部结构时，应该做好系统链接端口问题，其中接口处理不适合必然会影响整个系统运行稳定性。第五，在水力发电厂总体线路铺设问题上，则需要根据整个施工工程控制对象和目标的不同，设置出不同类型的分段操作。

2.2 数据收集

在水力发电厂电气设备监控管理过程中，数据和信息收集主要依靠施工现场的信息测量以及控制系统有效收集相关信息和数据，比如：设备检测运行状态、故障问题处理、信号转变以及模拟信号处理等相关事物，为此还需要通过该功能方案设计能够进一步完成数据库的实时更细和处理，其中包含：系统模拟处理量、数字信息处理量等。其中模拟处理量主要包含有用功以及无用功，为此技术人员实际处理过程中需要格外关注对非电量信息数据的全面收集，比如设备运转温度信息等。

信息参数收集方式方法的选择上，同样能够优先使用系统交流收集模式，而对于设备特殊情况来说，如果无法使用交流收集技术模式，则需要适当使用直流收集技术模式，比如变压器温度等。而系统运行过程中，具体的模拟处理量信息收集主要分为三个环节。

1）水力发电厂电气设备运转过程中，需要根据设备扫描数据和信息周期、时间开展相应的转化，以此保证设备波长过滤、校准等相关进度。

2）设备自身需要具备预警信息，能够根据信息处理的极限设定开展相关技术处理，其中预警信息应该包含：系统规定、参数设定以及报警时间等相关方面。

3）针对设备监控模拟数量的信息记录，其时间一般需要保证在1～5 min以内，而对于信息总量的收集来说，设备实际工作环节包含了多个操作流程和步骤。

一是根据设备运行模式实时收集设备扫描周期和时间，并且定时开展人员操作、光电隔离、设备状态信息检测以及数据库的更新等方面。二是对于异常设备预警处理方面上，当设备运行状态产生转变时，运用设备监控管理系统可以及时作出合理的预警和技术处理，保证设备的正常运转模式。

2.3 监控预警

在监控预警系统运转方面上，其控制结构层上的LCD显示设备需要使用鼠标、键盘灯设备针对电气设备运行情况开展全面控制和监督，其中预警系统则是为所收集到的信息和数据产生异常情况时，系统及时提供基础的报警信息，所以在实际系统内部结构设定上，需要根据不同类型的报警模式需要设置特殊的预警颜色和铃声进行区别划分，并且根据预警事件实际情况开展跟踪和信息分析处理。

系统监控功能方面的设计，其设计目的则是依靠电气设备基础运行参数和设备运行状态开展实时监控，其中系统图片在显示时间要求在1 s内，并且在次要转化画面则要求在2 s内完全显示。

除此之外，水力发电厂电气设备监控管理系统中的报警功能在方案设计上主要分为两种类型。其中包含：预告报警模式以及事故报警模式，其中预告报警模式主要指的是设备位置变化、模拟数量超出了极限范围或者产生异常信号之后，设备进行预警处理。而事故报警模式则主要包含非人工操作或者设备保护异常等相关情况。所以在日常管理和系统设定环节上，针对不同类型问题和情况需要设定不同的预警提示信息，保证技术人员能够第一时间明确预警情况，从而制定出相应的解决措施。

3 结语

由此可见，发电厂电气自动化监控系统在维护电厂正常运行中的发挥巨大作用,提高了电厂运行的安全性及经济性,现场总线的方式已成为今后电厂电气监控系统的发展方向。