400V低压机组水电站完全无人值班自动化系统建设应用研究

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摘 要：随着科学技术的不断进步，利用智能化系统取代人工作业已经成为现代各方各业发展的必然趋势。我县在400v低压机组水电站中，完全人工值班或者少人值班都会在增加水电站的运行成本，采取无人值班自动化系统十分必要。本文就对400V低压机组水电站完全无人值班自动化系统建设和应用展开研究。

关键词：400V低压机组水电站;完全无人值班自动化系统;建设;应用

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.21.143

0 引言

近些年来，在经济支持和技术进步的背景下，水电站的自动化水平得到了快速发展，无人值班自动化系统被广泛应用在各种水电站中。本文就以400V低压机组水电站为研究对象，分析其无人值班自动化系统的建设和应用。

1 400V低压机组水电站完全无人值班自动化系统的建设

1.1 无人值班自动化系统实现的基础条件

无人值班自动化系统是在现代科学技术不断发展、进步基础上实现的，这些基础条件主要体现在三个方面：首先，可靠的一次设备，主要是指技术状况良好、供电可靠、可以准确接受控制命令且不误动的设备;其次，合适的二次设备，是指根据400V低压机组特点设计的可靠、经济的设备;第三，良好的通讯通道，是指低成本的远程通讯通道，包括光纤、GPRS模块、3G模块等。

1.2 无人值班自动化系统的主要组成部分

（1）自动化控制屏。自动化控制屏是为了实现无人值班情况下对水电站低压机组的自动控制而设计的，其中包括智能型万能式断路器、自动控制装置、微机励磁装置等设备，集合了发电机的主回路控制、二次测量、继电保护和控制等诸多功能;在结构上，一次部分、二次部分、强电和弱电是彼此分离的，避免了彼此间的干扰，确保水电站低压机组运行的安全可靠[1]。自动化控制屏的控制包括两种方式，一是以微机控制为主的自动控制，可以实现低压机组的自动开停机、功率自动调整、阀门自动开关以及断路器自动断开等;二是微机控制系统故障时的手动控制，包括手动操作开关、各种信号灯和测量仪表等，同样能完成上述各种操作;（2）计算机监控系统。计算机监控系统是辅助自动化控制屏功能实现的重要子系统，主要功能是对水电站中低压机组运行情况进行全面监控，在实际应用中，有iRS485和以太网计算机监控系统两种。iRS485通信口的优点在于技术成熟、节约投资、提升自动化水平，缺点是通讯速率较低;以太网的优点在于通讯速率很高，最高可达100Mbps，而且在监控系统中可以加装摄像头，提高系统的监控效果;（3）智能控制器。智能控制器是完全无人值班自动化系统的核心所在，只有通过智能控制器，才能完成对低压机组的自动调整。智能控制器具有集成度高、功能强大的特点，集中了低压机组的所有通讯、转速和温度测量、发动机保护、自动控制和准同期、非电量测量等功能，在保证水电站低压机组功能完整的基础上，降低了设备配置的消耗，提高了设备使用的效率，有效节约了投资成本;（4）通讯子系统。通讯子系统也是无人值班自动化系统必不可少的组成部分，控制器对低压机组运行信息的收集和指令的下达都需要经过通讯子系统，就400V低压机组水电站实际情况而言，由于投资成本较低，通常不会架设专门的光纤，采用的通讯子系统主要是GPS、3G和Internet[2]。其中，GPS网络宽带较小，只能传递各种机组测量数据和相应控制信号，无法实现视频图像的传输，手机和计算机均能使用;3G网络能够提供2M宽带，穿了基本的数据和控制信号传递外，可以实现1路视频图像的传输，手机和计算机均能使用;Internet可以实现数据、控制信号和多路视频图像的传输，但需要申请固定的IP地址，加装防火墙，会增加投资成本。

1.3 无人值班自动化系统的辅助组成部分

无人值班自动化系统的辅助组成部分，即工业视频系统。通过工业视频系统对各个设备的重要部位，如发电机、水轮机、集水井、大坝、尾水、主阀、升压站、厂区大门等安装摄像头，增加监视功能，与上面的自动化系统完全独立，对电站进入人工远程监视。通过此系统，运行人员可以在集控制中心完成对电站全部设备及水情的完全了解，并通过视频图像的形式解决电站的安全防卫问题。

2 400V低压机组水电站完全无人值班自动化系统的应用

营山县由于光纤将覆盖所有发电站及变电站，可以利用这一条件实现水电站的集中控制，达到具备遥测、遥信、遥调、遥控、遥视的五遥功能。

在我县几个低压机组水电站中，目前正通过小水电站增容改造这个机会，完成水电的自动化升级技改设计工作，进入设备招标采购阶段，采用了完全无人值班自动化系统，通讯方式为光纤，首先在电站控制中心一级进行前期监控，一旦光纤完善，将监控中心设置在公司总部，实现各站的集中控制，如经过一段时间运行后，将会取得良好的经济效益和社会效益，具体体现为：首先，水电站运行、维护人员的工作强度大大降低，人员配置得以降低，人员费用支出大幅度减少，提升了运行效率和经济性。通过集中控制，大大改变运值人员的工作条件，实现在城市对山区设备的控制。其次，依靠无人值班自动化系统，对输电站低压机组运行情况的监测更加准确、及时，有效降低了不正常工作状态造成的事故问题;利用自动化系统的自动控制，不仅提升了控制操作的效率，还能够避免由于人为操作失误等因素造成的事故，保障了低压机组运行的安全[3]。

3 结语

完全无人值班远程自动化系统是400V低压机组水电站运营的必然趋势，需要依靠先进设备和技术才能实现，可以有效提高运营效率、降低运用成本、提升经济效益，提升低压机组水电站的自动化水平，促进小型水电站的可持续发展。

参考文献：

[1]黄文宝，胡兰芳，卢任文.400V低压机组水电站完全无人值班远程自动化系统[J].小水电，2013（01）：40-43.

[2]卢任文.中小型水电站完全无人值班自动化系统在赵家垭水电站的应用[J].小水电，2011（01）：53-56.

[3]袁江锋，文建辉，苗红雷.中小型水电站完全无人值班自动化系统的研究[J].小水电，2011（06）：74-78.

作者简介：叶贵光（1964-），男，四川南充人，本科，电气工程师，研究方向：小水电站无人值班应用技术及安装。