淺談微機綜合自動化在中小型水電站的應用

隨著我國水電站的興建，微機綜合自動化技術得到了大力推廣，而無人值班或少人值守成為水電站重要的發展方向，并取得了可喜的成果。目前中小型水電站運行中還存在很多問題，運行水平不高，嚴重制約其經濟效益的發展，使得安全事故頻發。因此，必須加強微機綜合自動化的應用，提高水電站的運行水平，增加其技術含量和經濟效益，推動新時期中小型水電站的可持續發展。
1 中小型水電站微機綜合自動化的發展
在中小型水電站中，初是運用常規的控制方式來完成自動化的，這就出現設備笨重、維修量大等問題，也增加了人工操作，人為誤操作事故發生頻繁，使得人機、人人間的協調難度加大，機組運行的可靠性和穩定性大幅度降低。而隨著數字電路技術和計算機技術的發展，微機綜合自動化技術開始發展起來，為中小型水電站自動化發展提供了條件，可以將大型水電廠的自動化技術直接套用過來，并進行一定的簡化整改。要控制水電站的主設備和輔助設備，可以直接通過微機系統或控制單元，運用網絡技術來實現單元聯網，加強對水電站某一功能單元數據信息的監控管理，終實現中小型水電站的集中監視和遠程控制。
2 微機綜合自動化中計算機的功能
2．1 數據通信功能
微機綜合自動化的基本功能就是數據通信功能，主要是通過本單元機組的控制PLC 設備、微機溫度巡檢裝置、微機調速器、微機勵磁裝置、保護設備等來變換數據，對水電站控制層需要的信息進行實時上傳，并由水電站控制層發出命令。
2．2 系統診斷功能
中小型水電站微機綜合自動化的另一個重要功能就是進行系統診斷，通過機組現地LCU 進行硬件和軟件故障的自檢，直接對故障的輸入、輸出模板進行確定。在離線自檢中還有多種軟件的應用，通過自檢將故障信息向主控級上傳，使得主控制臺顯示打印更加方便。
2．3 統計和分析功能
結合采集到的實時數據，計算機內部會根據周期定時進行計算分析，形成計算數據庫與歷史數據庫，這樣運行人員在進行監視和管理中就會更加方便，及時發現機器故障，做好機組運行的防范性措施。對于現成的計算數據，可以將其列為實時數據進行處理，并在實時數據庫和歷史數據庫進行存儲，此時越限報警、啟動處理程序等操作就可以進行。
2．4 安全運行監視和報警功能
微機綜合自動化中要對主要設備進行安全性的實時監視，通過計算機監控系統運行人員就可以對主機工作站顯示器屏幕進行操控，實時監控全廠設備的運行狀態和運行參數，比如狀態變化、越限檢查、歷史趨勢分析和監控系統異常等。在監視機組運行轉換過程中，如果發生過程阻滯，其阻滯原因就會顯示，機組現地控制單元可以進行其安全狀態的轉換。在分析其趨勢中，分析機組主要是對運行參數的變化進行分析，比如機組軸承和發電機的溫度變化趨勢、機組電壓和負荷變化、勵磁電壓和電流變化等。在監控系統實時監控中，其工作狀況、通信狀態等都要保證可以正常運行。而且微機綜合自動化還具備故障報警記錄功能，通過其周期性的故障信號掃描，如果有故障發生系統就會產生響應并進行處理。其中故障的發生時間、動作設備器件名稱、事故內容等都會被系統記錄下來，并對故障報警語句進行顯示，發出聲光報警信號，排列故障發生的先后順序，在數據庫中直接將形成的故障記錄存入。
3 微機綜合自動化系統的配置
3．1 電站控制層
在控制室會設置電站控制層設備，主機操作員工作站對其進行控制管理，其中包括通訊工作站、主控制臺、漢字打印機、GPS 時鐘同步裝置、語音報警裝置、UPS 電源等設備。這一配置的功能很多，主要是對各現地控制層工作進行協調和管理，處理存儲其收集到的信息，并進行本站被控對象的安全監視和控制。而且操作員可以通過主控制室的人機接口直接在線修改數據庫和畫面，人工設定、設置監控狀態、修改限值、事故處理指導和恢復操作指導等都是其主要的功能，會在LCU得到傳遞。如果監控主機取得工作執行的控制權，監控命令就可以輸出，而另一臺工作站只作監測和數據通信，它們可以互相跟蹤，并進行跟蹤判別，如果發現異常，系統就會自動進行信號切換，主機工作就會由其他工作站代替。此時主機故障也會顯示，一旦主機修復啟動，主機就會繼續進行監控，數據也會輸入主機系統。
3．2 現地控制層( LCU)
這一配置有兩部分: 機組LCU 和公共LCU，其中的主要設備包括人機界面終端、智能I /O 控制器、I /O 模塊、輸出繼電器、準同期裝置、溫度測量裝置、轉速信號測量裝置、數字式測量儀表和交直流雙供電源等。在現地控制層中，可以實時監控水輪發電機組、電氣一次設備和公用設備，工業以太網絡可以實現現地控制層和全站控制層信息的連續交換，并完成數據共享。如果電站控制層出現故障，使得運行停止，現地控制層也不會受到其影響，可以繼續運行?，F地LCU 和以太網聯接了微機保護裝置、轉速、溫度巡檢、調速器和勵磁系統等設備，有利于加強其參數的監視和控制。還有一些設備沒有通訊接口，現地控制單元中的I /O 模塊可以完成其控制和狀態檢測。
3．3 通訊網絡設備
微機綜合自動化中的網絡結構形式通常是以工業以太網、網絡通信介質為多模光纖和屏蔽雙交電纜線。在微機綜合自動化的網絡傳輸中，其傳輸速率是100 Mbit / s，節點數達340 個，使得網絡的任一節點都可以與其它節點和網絡進行信息交流，如果其中某一節點有故障，它就會自動退出網絡，并不會對網絡的其它節點產生影響。對電站控制層工作站間、現地控制層( LCU) 全部數據的傳輸和訪問請求，網絡系統都可以完成，而且其開放性良好。在這一監控系統中，任何元器件故障和出現系統誤操作的情況都不會發生，其網絡系統更加成熟可靠。
3．4 系統軟件
水電站中微機綜合自動化系統軟件運用的是中文版的Windows NT 軟件，其實時性、穩定性、可靠性和保密性都非常好。對于整個計算機系統的資源都可以進行管理，比如CPU、存儲器、外部設備等，其它軟件和系統資源的接口它也可以直接提供。而其應用軟件也有很好的人機界面和開放性，多種通訊協議的監控軟件都可以運行，其監控畫面、控制流程、報表等方面都有非常靈活的配置，使用維護更加方便。
4 結語
隨著我國水電站的興建，其中出現了很多問題，使得微機綜合自動化技術應用成為必然。目前微機綜合自動化在中小型水電站中應用普遍，其不僅實現了對水電站運行狀態的控制、監視和報警要求，還滿足了水電站的遙測、遙控、和少人值守的需求，推動了中小型水電站的穩定發展。