浅谈微机综合自动化在中小型水电站的应用

随着我国水电站的兴建，微机综合自动化技术得到了大力推广，而无人值班或少人值守成为水电站重要的发展方向，并取得了可喜的成果。目前中小型水电站运行中还存在很多问题，运行水平不高，严重制约其经济效益的发展，使得安全事故频发。因此，必须加强微机综合自动化的应用，提高水电站的运行水平，增加其技术含量和经济效益，推动新时期中小型水电站的可持续发展。
1 中小型水电站微机综合自动化的发展
在中小型水电站中，初是运用常规的控制方式来完成自动化的，这就出现设备笨重、维修量大等问题，也增加了人工操作，人为误操作事故发生频繁，使得人机、人人间的协调难度加大，机组运行的可靠性和稳定性大幅度降低。而随着数字电路技术和计算机技术的发展，微机综合自动化技术开始发展起来，为中小型水电站自动化发展提供了条件，可以将大型水电厂的自动化技术直接套用过来，并进行一定的简化整改。要控制水电站的主设备和辅助设备，可以直接通过微机系统或控制单元，运用网络技术来实现单元联网，加强对水电站某一功能单元数据信息的监控管理，终实现中小型水电站的集中监视和远程控制。
2 微机综合自动化中计算机的功能
2．1 数据通信功能
微机综合自动化的基本功能就是数据通信功能，主要是通过本单元机组的控制PLC 设备、微机温度巡检装置、微机调速器、微机励磁装置、保护设备等来变换数据，对水电站控制层需要的信息进行实时上传，并由水电站控制层发出命令。
2．2 系统诊断功能
中小型水电站微机综合自动化的另一个重要功能就是进行系统诊断，通过机组现地LCU 进行硬件和软件故障的自检，直接对故障的输入、输出模板进行确定。在离线自检中还有多种软件的应用，通过自检将故障信息向主控级上传，使得主控制台显示打印更加方便。
2．3 统计和分析功能
结合采集到的实时数据，计算机内部会根据周期定时进行计算分析，形成计算数据库与历史数据库，这样运行人员在进行监视和管理中就会更加方便，及时发现机器故障，做好机组运行的防范性措施。对于现成的计算数据，可以将其列为实时数据进行处理，并在实时数据库和历史数据库进行存储，此时越限报警、启动处理程序等操作就可以进行。
2．4 安全运行监视和报警功能
微机综合自动化中要对主要设备进行安全性的实时监视，通过计算机监控系统运行人员就可以对主机工作站显示器屏幕进行操控，实时监控全厂设备的运行状态和运行参数，比如状态变化、越限检查、历史趋势分析和监控系统异常等。在监视机组运行转换过程中，如果发生过程阻滞，其阻滞原因就会显示，机组现地控制单元可以进行其安全状态的转换。在分析其趋势中，分析机组主要是对运行参数的变化进行分析，比如机组轴承和发电机的温度变化趋势、机组电压和负荷变化、励磁电压和电流变化等。在监控系统实时监控中，其工作状况、通信状态等都要保证可以正常运行。而且微机综合自动化还具备故障报警记录功能，通过其周期性的故障信号扫描，如果有故障发生系统就会产生响应并进行处理。其中故障的发生时间、动作设备器件名称、事故内容等都会被系统记录下来，并对故障报警语句进行显示，发出声光报警信号，排列故障发生的先后顺序，在数据库中直接将形成的故障记录存入。
3 微机综合自动化系统的配置
3．1 电站控制层
在控制室会设置电站控制层设备，主机操作员工作站对其进行控制管理，其中包括通讯工作站、主控制台、汉字打印机、GPS 时钟同步装置、语音报警装置、UPS 电源等设备。这一配置的功能很多，主要是对各现地控制层工作进行协调和管理，处理存储其收集到的信息，并进行本站被控对象的安全监视和控制。而且操作员可以通过主控制室的人机接口直接在线修改数据库和画面，人工设定、设置监控状态、修改限值、事故处理指导和恢复操作指导等都是其主要的功能，会在LCU得到传递。如果监控主机取得工作执行的控制权，监控命令就可以输出，而另一台工作站只作监测和数据通信，它们可以互相跟踪，并进行跟踪判别，如果发现异常，系统就会自动进行信号切换，主机工作就会由其他工作站代替。此时主机故障也会显示，一旦主机修复启动，主机就会继续进行监控，数据也会输入主机系统。
3．2 现地控制层( LCU)
这一配置有两部分: 机组LCU 和公共LCU，其中的主要设备包括人机界面终端、智能I /O 控制器、I /O 模块、输出继电器、准同期装置、温度测量装置、转速信号测量装置、数字式测量仪表和交直流双供电源等。在现地控制层中，可以实时监控水轮发电机组、电气一次设备和公用设备，工业以太网络可以实现现地控制层和全站控制层信息的连续交换，并完成数据共享。如果电站控制层出现故障，使得运行停止，现地控制层也不会受到其影响，可以继续运行。现地LCU 和以太网联接了微机保护装置、转速、温度巡检、调速器和励磁系统等设备，有利于加强其参数的监视和控制。还有一些设备没有通讯接口，现地控制单元中的I /O 模块可以完成其控制和状态检测。
3．3 通讯网络设备
微机综合自动化中的网络结构形式通常是以工业以太网、网络通信介质为多模光纤和屏蔽双交电缆线。在微机综合自动化的网络传输中，其传输速率是100 Mbit / s，节点数达340 个，使得网络的任一节点都可以与其它节点和网络进行信息交流，如果其中某一节点有故障，它就会自动退出网络，并不会对网络的其它节点产生影响。对电站控制层工作站间、现地控制层( LCU) 全部数据的传输和访问请求，网络系统都可以完成，而且其开放性良好。在这一监控系统中，任何元器件故障和出现系统误操作的情况都不会发生，其网络系统更加成熟可靠。
3．4 系统软件
水电站中微机综合自动化系统软件运用的是中文版的Windows NT 软件，其实时性、稳定性、可靠性和保密性都非常好。对于整个计算机系统的资源都可以进行管理，比如CPU、存储器、外部设备等，其它软件和系统资源的接口它也可以直接提供。而其应用软件也有很好的人机界面和开放性，多种通讯协议的监控软件都可以运行，其监控画面、控制流程、报表等方面都有非常灵活的配置，使用维护更加方便。
4 结语
随着我国水电站的兴建，其中出现了很多问题，使得微机综合自动化技术应用成为必然。目前微机综合自动化在中小型水电站中应用普遍，其不仅实现了对水电站运行状态的控制、监视和报警要求，还满足了水电站的遥测、遥控、和少人值守的需求，推动了中小型水电站的稳定发展。