豆文娟

甘肅電投炳靈水電開發(fā)有限責(zé)任公司

水電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行及維護(hù)研究

豆文娟

甘肅電投炳靈水電開發(fā)有限責(zé)任公司

近年來(lái)，水力發(fā)電作為一種清潔環(huán)保的電能生產(chǎn)方式日益受到重視，這就對(duì)水電站的運(yùn)行提出了更高的要求。但當(dāng)前我國(guó)部分水電站存在運(yùn)行效率低、運(yùn)行不穩(wěn)定等問(wèn)題。而加強(qiáng)水電站自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，可有效解決這些問(wèn)題，提高水電站的自動(dòng)化生產(chǎn)和管理水平，提高水電站電能的生產(chǎn)效率，從而為我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施提供基礎(chǔ)，基于此，本文將著重分析探討水電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行及維護(hù)，以期能為以后的實(shí)際工作起到一定的借鑒作用。

水電站；自動(dòng)化監(jiān)控；運(yùn)行；維護(hù)

1、水利發(fā)電技術(shù)的基本含義

水利發(fā)電是研究如何將水資源能量轉(zhuǎn)換為人們所需要的電能，是利用水往低處流的特質(zhì)，通過(guò)水源高低落差所產(chǎn)生的能量來(lái)進(jìn)行發(fā)電。水力發(fā)電所需要的是隱藏于水體中的位能，因而，為獲取水能來(lái)發(fā)電，就必須建立各種類型的發(fā)電站。水利發(fā)電站是將水能轉(zhuǎn)換為電能的工程設(shè)施，其是由一系列的建筑物和發(fā)電設(shè)備組成的。其中，建筑物的作用是將天然水源所產(chǎn)生的落差集中起來(lái)，通過(guò)水庫(kù)來(lái)匯聚和調(diào)節(jié)自然界中水流的流量，而基本設(shè)備則是指一系列的水輪發(fā)電機(jī)組。利用流經(jīng)水輪發(fā)電機(jī)組的水流推動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)水能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，最終由機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。

水利發(fā)電技術(shù)是一種利用水資源而進(jìn)行發(fā)電的技術(shù)，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成破壞或影響，能節(jié)約我國(guó)的煤炭資源，有利于促進(jìn)我國(guó)節(jié)約型社會(huì)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的形成，能為改善環(huán)境起到非常重要的作用。除此之外，水利發(fā)電技術(shù)不需要龐大的資金投入，節(jié)約成本，而且其符合節(jié)能減排的要求，能促進(jìn)我國(guó)社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。通常水力發(fā)電技術(shù)一般應(yīng)用于抽水蓄能電站、引水式水電站、壩式水電站和混合式水電站中。

2、水電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行

水電站大壩實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般可分為兩部分硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)是由其傳感器即采集儀器和數(shù)據(jù)采集裝置如或組成，傳感器將物理量轉(zhuǎn)化為電量，數(shù)據(jù)采集裝置則是對(duì)傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行正確采集，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字量進(jìn)行存儲(chǔ)和傳輸，是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心部分軟件系統(tǒng)則是對(duì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行管理和對(duì)采集來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理的管理系統(tǒng)。

2.1 水電站水電站大壩監(jiān)控硬件設(shè)計(jì)

(1)按工程或試驗(yàn)研究需要、地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和觀測(cè)項(xiàng)目，選擇有代表性的部位布置儀器。(2)為了校核設(shè)計(jì)計(jì)算方法，在典型區(qū)段選擇巖體或結(jié)構(gòu)性態(tài)變化最大的部位布置觀測(cè)斷面；施工和運(yùn)行期的觀測(cè)，應(yīng)選擇條件最不利的部位，斷面數(shù)量和儀器數(shù)量取決于被測(cè)工程的特性，并與控制的目的相吻合。(3)在觀測(cè)斷面上，應(yīng)該考慮巖體和結(jié)構(gòu)的性態(tài)變化規(guī)律、結(jié)構(gòu)物的尺寸與形狀預(yù)計(jì)的變形、應(yīng)力及其他參量的分布特征布置測(cè)點(diǎn)。測(cè)點(diǎn)的數(shù)量，在考慮結(jié)構(gòu)特征和地址代表性之后，依據(jù)上述變化情況和預(yù)計(jì)參量變化梯度來(lái)確定。梯度大的部位測(cè)點(diǎn)間距小；梯度小的部位，測(cè)點(diǎn)間距大。(4)觀測(cè)布置要考慮便于計(jì)算和參照模型比較和驗(yàn)證。(5)儀器布置力求以“合理的最少量”即能達(dá)到所要觀測(cè)的目的。在滿足精度要求的前提下，觀測(cè)方便，側(cè)值能互相對(duì)比校核，同時(shí)盡量排除影響精度的因素(如溫度影響等)。(6)儀器設(shè)備要耐久、可靠、實(shí)用、有效。(7)儀器監(jiān)測(cè)應(yīng)與巡視檢查相結(jié)合。

2.2 水電站水電站大壩監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)

為達(dá)到大壩實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的目標(biāo)，該系統(tǒng)軟件應(yīng)包括以下幾個(gè)基本功能：(1)數(shù)據(jù)采集控制功能作為自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，必須具有能夠接收和控制智能測(cè)控單元(MCU)的功能。此功能應(yīng)對(duì)MCU進(jìn)行狀態(tài)查詢，對(duì)測(cè)量起始時(shí)間、測(cè)量周期，采集方式進(jìn)行設(shè)置，為用戶提供一個(gè)與前端監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行對(duì)話的界面環(huán)境。(2)測(cè)值換算功能如前所述，水庫(kù)大壩監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有多種，安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)接入的儀器有振弦式儀器、水位傳感器和差動(dòng)電阻式應(yīng)力應(yīng)變儀。水位傳感器傳遞的是數(shù)字信號(hào)，在傳回上位機(jī)后不需要進(jìn)行測(cè)值換算。而振弦式和差動(dòng)電阻式儀器則不同，前者傳回的是頻率和溫度信號(hào)，后者傳回的是電阻和溫度信號(hào)，尚需進(jìn)行測(cè)值換算，以期獲得反映水工結(jié)構(gòu)性態(tài)的直觀測(cè)值。(3)在線異常值診斷處理功能 在線實(shí)時(shí)提示預(yù)警是大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)一個(gè)很重要的功能。根據(jù)監(jiān)控模型提供的監(jiān)控信息，對(duì)一些變化異常的數(shù)值做出判別，是外界干擾引起的，還是大壩安全出現(xiàn)了異常?進(jìn)行相應(yīng)的處理后。(4)數(shù)據(jù)預(yù)處理經(jīng)過(guò)在線異常值的診斷處理入庫(kù)后的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，仍有可能含有粗差，必須經(jīng)過(guò)可靠性檢驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，使其成為反映水工結(jié)構(gòu)性狀的可靠信息。只有根據(jù)可靠的觀測(cè)數(shù)據(jù)和資料，才能正確地對(duì)大壩性狀做出解釋和進(jìn)行安全評(píng)價(jià)。也可能出現(xiàn)缺值或?yàn)榱藬?shù)據(jù)分析需要進(jìn)行修勻處理操作。這些數(shù)據(jù)處理工作統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)預(yù)處理。(5)圖形生成本系統(tǒng)軟件應(yīng)提供繪圖分析和制表功能，以輔助水庫(kù)管理人員進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的直觀分析。(6)數(shù)據(jù)錄入和管理功能除了能進(jìn)行自動(dòng)化采集入庫(kù)的觀測(cè)量，還有人工觀測(cè)量，為實(shí)現(xiàn)對(duì)所有觀測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行統(tǒng)一的資料管理，系統(tǒng)軟件應(yīng)具有人工錄入的接口，即數(shù)據(jù)輸入功能。數(shù)據(jù)管理還包括數(shù)據(jù)瀏覽，數(shù)據(jù)查詢等。(7)數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能大壩安全監(jiān)測(cè)信息，不論是原始資料還是計(jì)算分析成果，均可按規(guī)范格式輸出到不同的外部設(shè)備上，即圖形和表格信息既可輸出到屏幕，也可由打印獲得，以滿足資料整編以及上級(jí)主管部門的各種要求。

總而言之，水力發(fā)電作為一種低能耗的發(fā)電方式較之火力發(fā)電更受人們的歡迎。水力發(fā)電也成為了我國(guó)電力發(fā)展的核心。但還是有一些不足，因此為了提高水電站的工作效率我們必須對(duì)水電站的發(fā)展做出一系列研究，通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用來(lái)滿足日漸上漲的電力需求，提高工作效率。

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