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隨著我國水電站的建設(shè)，微機綜合自動化技術(shù)得到了大力推廣。無人值守或少人值守水電站已成為一個重要的發(fā)展方向，并取得了可喜的成績。目前，中小型水電站運行中仍存在許多問題。運行水平不高，嚴重制約了其經(jīng)濟效益的發(fā)展，導(dǎo)致安全事故頻發(fā)。因此，有必要加強微機綜合自動化的應(yīng)用，提高水電站的運行水平，增加其技術(shù)含量和經(jīng)濟效益，促進新時期中小型水電站的可持續(xù)發(fā)展。
1中小型水電站微機綜合自動化的發(fā)展
在中小型水電站中，自動化較初是通過傳統(tǒng)的控制方法來完成的，這導(dǎo)致了設(shè)備笨重、維護量大等問題，也增加了人工操作。人為誤操作事故頻繁發(fā)生，使得人與機之間的協(xié)調(diào)更加困難，大大降低了機組運行的可靠性和穩(wěn)定性。隨著數(shù)字電路技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，微機綜合自動化技術(shù)開始發(fā)展，為中小型水電站的自動化發(fā)展提供了條件，可以直接應(yīng)用大型水電站的自動化技術(shù)，并進行一定的簡化和整改。為了控制水電站的主設(shè)備和輔助設(shè)備，可以利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過微機系統(tǒng)或控制單元直接實現(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)控和管理，較終實現(xiàn)中小型水電站的集中監(jiān)控和遠程控制
2微機綜合自動化中的計算機功能< br/ > 2.1數(shù)據(jù)通信功能
微機綜合自動化的基本功能是數(shù)據(jù)通信功能，主要通過控制PLC設(shè)備、微機溫度檢測裝置、微機調(diào)速器、微機勵磁裝置、保護裝置等進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。在機組中，實時上傳水電站控制層所需的信息，并由水電站控制層發(fā)出命令< br/ > 2.2系統(tǒng)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是進行系統(tǒng)診斷。該單元的本地LCU用于進行硬件和軟件故障的自檢，并直接確定故障的輸入和輸出模板軟件在離線自檢中有許多應(yīng)用。故障信息通過自檢上傳到主控層，使主控板顯示和打印更加方便。< br/ > 2.3統(tǒng)計分析功能
結(jié)合采集到的實時數(shù)據(jù)，內(nèi)部計算機將按周期定時進行計算分析，形成計算數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，便于操作人員監(jiān)控和管理，及時發(fā)現(xiàn)機器故障，對機組運行采取防范措施。對于現(xiàn)成的計算數(shù)據(jù)，可以將其列為實時數(shù)據(jù)進行處理，并存儲在實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫中。此時，可以執(zhí)行諸如超出極限報警和啟動處理程序的操作。< br/ > 2.4安全運行監(jiān)控和報警功能
在微機綜合自動化中，需要對主要設(shè)備的安全進行實時監(jiān)控。通過計算機監(jiān)控系統(tǒng)操作員可以控制主機工作站的顯示屏，實時監(jiān)控全廠設(shè)備的運行狀態(tài)和運行參數(shù)，如狀態(tài)變化、超限檢測、歷史趨勢分析和監(jiān)控系統(tǒng)異常等。在監(jiān)控單元操作轉(zhuǎn)換過程中，如果發(fā)生過程阻塞，阻塞原因?qū)⒈砻鲉卧谋镜乜刂茊卧梢赞D(zhuǎn)換其安全狀態(tài)。在趨勢分析中，分析單元主要分析運行參數(shù)的變化，如機組軸承和發(fā)電機的溫度變化趨勢、機組電壓和負荷的變化、勵磁電壓和電流的變化等。在監(jiān)控系統(tǒng)的實時監(jiān)控中，其工作狀態(tài)和通信狀態(tài)應(yīng)保證正常運行。此外，微機綜合自動化還具有故障報警記錄功能。通過其周期性的故障信號掃描，如果有故障，系統(tǒng)將做出響應(yīng)并進行處理。其中，故障發(fā)生時間、動作設(shè)備名稱、事故內(nèi)容等。將被系統(tǒng)記錄，并顯示故障報警語句，發(fā)出聲光報警信號，安排故障發(fā)生的順序，并將形成的故障記錄直接存儲在數(shù)據(jù)庫中。
3微機綜合自動化系統(tǒng)配置< br/ > 3.1電站控制層
電站控制層設(shè)備設(shè)置在控制室，由主機操作員工作站進行控制和管理，包括通信工作站、主控制臺、漢字打印機、全球定位系統(tǒng)時鐘同步裝置、語音報警裝置、不間斷電源等設(shè)備該配置具有多種功能，主要是協(xié)調(diào)和管理各本地控制層的工作，處理和存儲采集的信息，并對本站受控對象進行安全監(jiān)控。此外，操作員可以通過主控室的人機界面直接修改數(shù)據(jù)庫和在線屏幕。手動設(shè)置、監(jiān)控狀態(tài)設(shè)置、限值修改、事故處理指導(dǎo)和恢復(fù)操作指導(dǎo)都是其主要功能，并將在LCU傳輸。如果監(jiān)控主機獲得對工作執(zhí)行的控制，則可以輸出監(jiān)控命令，而另一個工作站僅執(zhí)行監(jiān)控和數(shù)據(jù)通信。他們可以互相跟蹤并做出跟蹤判斷。如果發(fā)現(xiàn)異常，系統(tǒng)將自動切換信號，主機工作將被其他工作站取代。此時，還將顯示主機故障。一旦主機修復(fù)開始，主機將繼續(xù)監(jiān)控，數(shù)據(jù)將輸入主機系統(tǒng)。
3.2本地控制層(LCU)
此配置有兩個部分:單元LCU和公共LCU。主要設(shè)備包括人機接口終端、智能輸入輸出控制器、輸入輸出模塊、輸出繼電器、準同步裝置、溫度測量裝置、轉(zhuǎn)速信號測量裝置、數(shù)字測量儀和交流/DC雙電源等在本地控制層，可以實時監(jiān)控水輪發(fā)電機組、電氣一次設(shè)備和公共設(shè)備。工業(yè)以太網(wǎng)可以實現(xiàn)本地控制層和整個站控層之間的連續(xù)信息交換，完成數(shù)據(jù)共享。如果電站控制層出現(xiàn)故障并停止運行，本地控制層將不會受到影響并可以繼續(xù)運行。本地LCU和以太網(wǎng)與微機保護裝置、轉(zhuǎn)速、溫度檢測、調(diào)速器、勵磁系統(tǒng)等設(shè)備相連，有利于加強對其參數(shù)的監(jiān)控。還有一些設(shè)備沒有通信接口，本地控制單元中的輸入/輸出模塊可以完成其控制和狀態(tài)檢測。< br/ > 3.3通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備
微機綜合自動化中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式通常是工業(yè)以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)為多模光纖和屏蔽雙交叉電纜在微機綜合自動化的網(wǎng)絡(luò)傳輸中，其傳輸速率為100兆位/秒，節(jié)點數(shù)達到340個，使得網(wǎng)絡(luò)中的任何一個節(jié)點都可以與其他節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)進行通信。如果一個節(jié)點出現(xiàn)故障，它將自動退出網(wǎng)絡(luò)，并且不會影響網(wǎng)絡(luò)的其他節(jié)點。該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠完成電站控制層和本地控制層(LCU)工作站之間的所有數(shù)據(jù)傳輸和訪問請求，開放性好。在該監(jiān)控系統(tǒng)中，不會發(fā)生任何元件故障和系統(tǒng)誤操作，其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)更加成熟可靠。< br/ > 3.4系統(tǒng)軟件
水電站微機綜合自動化系統(tǒng)軟件采用中文版的WindowsNT軟件，具有很好的時效性、穩(wěn)定性、可靠性和保密性。可以管理整個計算機系統(tǒng)的資源，如中央處理器、內(nèi)存、外部設(shè)備等。、以及其他軟件和系統(tǒng)資源的接口。然而，其應(yīng)用軟件也具有良好的人機界面和開放性。各種通信協(xié)議的監(jiān)控軟件可以運行。其監(jiān)控畫面、控制流程、報表等方面都有非常靈活的配置，使其使用和維護更加方便。
4結(jié)論
隨著我國水電站的建設(shè)，存在許多問題，這使得微機綜合自動化技術(shù)的應(yīng)用不可避免。目前，中小型水電站普遍采用微機綜合自動化。它不僅滿足了水電站運行狀態(tài)的控制、監(jiān)控和報警要求，而且滿足了水電站遠程測量、遠程控制和少人值守的要求，促進了中小型水電站的穩(wěn)定發(fā)展。

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