隨著我國水電站的興建，微機(jī)綜合自動化技術(shù)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(fā)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(yán)重制約其經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)展，使得安全事故頻發(fā),。因此,，必須加強微機(jī)綜合自動化的應(yīng)用，提高水電站的運行水平,，增加其技術(shù)含量和經(jīng)濟(jì)效益,，推動新時期中小型水電站的可持續(xù)發(fā)展。
1 中小型水電站微機(jī)綜合自動化的發(fā)展
在中小型水電站中,，初是運用常規(guī)的控制方式來完成自動化的,，這就出現(xiàn)設(shè)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(fā)生頻繁，使得人機(jī)、人人間的協(xié)調(diào)難度加大,，機(jī)組運行的可靠性和穩(wěn)定性大幅度降低,。而隨著數(shù)字電路技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，微機(jī)綜合自動化技術(shù)開始發(fā)展起來,，為中小型水電站自動化發(fā)展提供了條件,，可以將大型水電廠的自動化技術(shù)直接套用過來，并進(jìn)行一定的簡化整改,。要控制水電站的主設(shè)備和輔助設(shè)備,，可以直接通過微機(jī)系統(tǒng)或控制單元，運用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來實現(xiàn)單元聯(lián)網(wǎng),，加強對水電站某一功能單元數(shù)據(jù)信息的監(jiān)控管理,，終實現(xiàn)中小型水電站的集中監(jiān)視和遠(yuǎn)程控制。
2 微機(jī)綜合自動化中計算機(jī)的功能
2．1 數(shù)據(jù)通信功能
微機(jī)綜合自動化的基本功能就是數(shù)據(jù)通信功能,，主要是通過本單元機(jī)組的控制PLC 設(shè)備,、微機(jī)溫度巡檢裝置、微機(jī)調(diào)速器,、微機(jī)勵磁裝置,、保護(hù)設(shè)備等來變換數(shù)據(jù)，對水電站控制層需要的信息進(jìn)行實時上傳,，并由水電站控制層發(fā)出命令,。
2．2 系統(tǒng)診斷功能
中小型水電站微機(jī)綜合自動化的另一個重要功能就是進(jìn)行系統(tǒng)診斷，通過機(jī)組現(xiàn)地LCU 進(jìn)行硬件和軟件故障的自檢,，直接對故障的輸入,、輸出模板進(jìn)行確定。在離線自檢中還有多種軟件的應(yīng)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(tǒng)計和分析功能
結(jié)合采集到的實時數(shù)據(jù),，計算機(jī)內(nèi)部會根據(jù)周期定時進(jìn)行計算分析,，形成計算數(shù)據(jù)庫與歷史數(shù)據(jù)庫，這樣運行人員在進(jìn)行監(jiān)視和管理中就會更加方便,，及時發(fā)現(xiàn)機(jī)器故障,，做好機(jī)組運行的防范性措施。對于現(xiàn)成的計算數(shù)據(jù),，可以將其列為實時數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并在實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲,，此時越限報警,、啟動處理程序等操作就可以進(jìn)行。
2．4 安全運行監(jiān)視和報警功能
微機(jī)綜合自動化中要對主要設(shè)備進(jìn)行安全性的實時監(jiān)視，通過計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)運行人員就可以對主機(jī)工作站顯示器屏幕進(jìn)行操控,，實時監(jiān)控全廠設(shè)備的運行狀態(tài)和運行參數(shù),，比如狀態(tài)變化、越限檢查,、歷史趨勢分析和監(jiān)控系統(tǒng)異常等,。在監(jiān)視機(jī)組運行轉(zhuǎn)換過程中，如果發(fā)生過程阻滯,，其阻滯原因就會顯示,，機(jī)組現(xiàn)地控制單元可以進(jìn)行其安全狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。在分析其趨勢中,，分析機(jī)組主要是對運行參數(shù)的變化進(jìn)行分析,，比如機(jī)組軸承和發(fā)電機(jī)的溫度變化趨勢、機(jī)組電壓和負(fù)荷變化,、勵磁電壓和電流變化等,。在監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)控中，其工作狀況,、通信狀態(tài)等都要保證可以正常運行,。而且微機(jī)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(fā)生系統(tǒng)就會產(chǎn)生響應(yīng)并進(jìn)行處理,。其中故障的發(fā)生時間、動作設(shè)備器件名稱,、事故內(nèi)容等都會被系統(tǒng)記錄下來,，并對故障報警語句進(jìn)行顯示，發(fā)出聲光報警信號,，排列故障發(fā)生的先后順序,，在數(shù)據(jù)庫中直接將形成的故障記錄存入。
3 微機(jī)綜合自動化系統(tǒng)的配置
3．1 電站控制層
在控制室會設(shè)置電站控制層設(shè)備,，主機(jī)操作員工作站對其進(jìn)行控制管理,，其中包括通訊工作站、主控制臺,、漢字打印機(jī),、GPS 時鐘同步裝置、語音報警裝置,、UPS 電源等設(shè)備,。這一配置的功能很多，主要是對各現(xiàn)地控制層工作進(jìn)行協(xié)調(diào)和管理,，處理存儲其收集到的信息,，并進(jìn)行本站被控對象的安全監(jiān)視和控制,。而且操作員可以通過主控制室的人機(jī)接口直接在線修改數(shù)據(jù)庫和畫面，人工設(shè)定,、設(shè)置監(jiān)控狀態(tài),、修改限值、事故處理指導(dǎo)和恢復(fù)操作指導(dǎo)等都是其主要的功能,，會在LCU得到傳遞,。如果監(jiān)控主機(jī)取得工作執(zhí)行的控制權(quán)，監(jiān)控命令就可以輸出,，而另一臺工作站只作監(jiān)測和數(shù)據(jù)通信,，它們可以互相跟蹤，并進(jìn)行跟蹤判別,，如果發(fā)現(xiàn)異常,，系統(tǒng)就會自動進(jìn)行信號切換，主機(jī)工作就會由其他工作站代替,。此時主機(jī)故障也會顯示,，一旦主機(jī)修復(fù)啟動，主機(jī)就會繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)控,，數(shù)據(jù)也會輸入主機(jī)系統(tǒng),。
3．2 現(xiàn)地控制層( LCU)
這一配置有兩部分: 機(jī)組LCU 和公共LCU，其中的主要設(shè)備包括人機(jī)界面終端,、智能I /O 控制器,、I /O 模塊、輸出繼電器,、準(zhǔn)同期裝置,、溫度測量裝置、轉(zhuǎn)速信號測量裝置,、數(shù)字式測量儀表和交直流雙供電源等,。在現(xiàn)地控制層中，可以實時監(jiān)控水輪發(fā)電機(jī)組,、電氣一次設(shè)備和公用設(shè)備,，工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)現(xiàn)地控制層和全站控制層信息的連續(xù)交換，并完成數(shù)據(jù)共享,。如果電站控制層出現(xiàn)故障,，使得運行停止，現(xiàn)地控制層也不會受到其影響,，可以繼續(xù)運行?，F(xiàn)地LCU 和以太網(wǎng)聯(lián)接了微機(jī)保護(hù)裝置、轉(zhuǎn)速,、溫度巡檢,、調(diào)速器和勵磁系統(tǒng)等設(shè)備,，有利于加強其參數(shù)的監(jiān)視和控制。還有一些設(shè)備沒有通訊接口,，現(xiàn)地控制單元中的I /O 模塊可以完成其控制和狀態(tài)檢測。
3．3 通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備
微機(jī)綜合自動化中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式通常是以工業(yè)以太網(wǎng),、網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)為多模光纖和屏蔽雙交電纜線,。在微機(jī)綜合自動化的網(wǎng)絡(luò)傳輸中，其傳輸速率是100 Mbit / s,，節(jié)點數(shù)達(dá)340 個,，使得網(wǎng)絡(luò)的任一節(jié)點都可以與其它節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交流，如果其中某一節(jié)點有故障,，它就會自動退出網(wǎng)絡(luò),，并不會對網(wǎng)絡(luò)的其它節(jié)點產(chǎn)生影響。對電站控制層工作站間,、現(xiàn)地控制層( LCU) 全部數(shù)據(jù)的傳輸和訪問請求,，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都可以完成，而且其開放性良好,。在這一監(jiān)控系統(tǒng)中,，任何元器件故障和出現(xiàn)系統(tǒng)誤操作的情況都不會發(fā)生，其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)更加成熟可靠,。
3．4 系統(tǒng)軟件
水電站中微機(jī)綜合自動化系統(tǒng)軟件運用的是中文版的Windows NT 軟件,，其實時性、穩(wěn)定性,、可靠性和保密性都非常好,。對于整個計算機(jī)系統(tǒng)的資源都可以進(jìn)行管理，比如CPU,、存儲器,、外部設(shè)備等，其它軟件和系統(tǒng)資源的接口它也可以直接提供,。而其應(yīng)用軟件也有很好的人機(jī)界面和開放性,，多種通訊協(xié)議的監(jiān)控軟件都可以運行，其監(jiān)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(hù)更加方便,。
4 結(jié)語
隨著我國水電站的興建,，其中出現(xiàn)了很多問題，使得微機(jī)綜合自動化技術(shù)應(yīng)用成為必然,。目前微機(jī)綜合自動化在中小型水電站中應(yīng)用普遍,，其不僅實現(xiàn)了對水電站運行狀態(tài)的控制,、監(jiān)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(wěn)定發(fā)展,。