水电站自动化监控系统的运行及维护研究

豆文娟

甘肃电投炳灵水电开发有限责任公司

水电站自动化监控系统的运行及维护研究

豆文娟

甘肃电投炳灵水电开发有限责任公司

近年来，水力发电作为一种清洁环保的电能生产方式日益受到重视，这就对水电站的运行提出了更高的要求。但当前我国部分水电站存在运行效率低、运行不稳定等问题。而加强水电站自动化技术的应用，可有效解决这些问题，提高水电站的自动化生产和管理水平，提高水电站电能的生产效率，从而为我国的现代化建设和可持续发展战略实施提供基础，基于此，本文将着重分析探讨水电站自动化监控系统的运行及维护，以期能为以后的实际工作起到一定的借鉴作用。

水电站；自动化监控；运行；维护

1、水利发电技术的基本含义

水利发电是研究如何将水资源能量转换为人们所需要的电能，是利用水往低处流的特质，通过水源高低落差所产生的能量来进行发电。水力发电所需要的是隐藏于水体中的位能，因而，为获取水能来发电，就必须建立各种类型的发电站。水利发电站是将水能转换为电能的工程设施，其是由一系列的建筑物和发电设备组成的。其中，建筑物的作用是将天然水源所产生的落差集中起来，通过水库来汇聚和调节自然界中水流的流量，而基本设备则是指一系列的水轮发电机组。利用流经水轮发电机组的水流推动其转动，实现水能到机械能的转换，最终由机械能转换为电能。

水利发电技术是一种利用水资源而进行发电的技术，对环境不会造成破坏或影响，能节约我国的煤炭资源，有利于促进我国节约型社会和循环经济的形成，能为改善环境起到非常重要的作用。除此之外，水利发电技术不需要庞大的资金投入，节约成本，而且其符合节能减排的要求，能促进我国社会主义经济的可持续发展。通常水力发电技术一般应用于抽水蓄能电站、引水式水电站、坝式水电站和混合式水电站中。

2、水电站自动化监控系统设计运行

水电站大坝实时监测系统一般可分为两部分硬件系统和软件系统。硬件系统是由其传感器即采集仪器和数据采集装置如或组成，传感器将物理量转化为电量，数据采集装置则是对传感器的输出信号进行正确采集，并转换为数字量进行存储和传输，是整个系统的基础和核心部分软件系统则是对监测网络系统进行管理和对采集来的数据进行分析处理的管理系统。

2.1 水电站水电站大坝监控硬件设计

(1)按工程或试验研究需要、地质条件、结构特点和观测项目，选择有代表性的部位布置仪器。(2)为了校核设计计算方法，在典型区段选择岩体或结构性态变化最大的部位布置观测断面；施工和运行期的观测，应选择条件最不利的部位，断面数量和仪器数量取决于被测工程的特性，并与控制的目的相吻合。(3)在观测断面上，应该考虑岩体和结构的性态变化规律、结构物的尺寸与形状预计的变形、应力及其他参量的分布特征布置测点。测点的数量，在考虑结构特征和地址代表性之后，依据上述变化情况和预计参量变化梯度来确定。梯度大的部位测点间距小；梯度小的部位，测点间距大。(4)观测布置要考虑便于计算和参照模型比较和验证。(5)仪器布置力求以“合理的最少量”即能达到所要观测的目的。在满足精度要求的前提下，观测方便，侧值能互相对比校核，同时尽量排除影响精度的因素(如温度影响等)。(6)仪器设备要耐久、可靠、实用、有效。(7)仪器监测应与巡视检查相结合。

2.2 水电站水电站大坝监控软件设计

为达到大坝实时监测系统的目标，该系统软件应包括以下几个基本功能：(1)数据采集控制功能作为自动化监测系统，必须具有能够接收和控制智能测控单元(MCU)的功能。此功能应对MCU进行状态查询，对测量起始时间、测量周期，采集方式进行设置，为用户提供一个与前端监测仪器进行对话的界面环境。(2)测值换算功能如前所述，水库大坝监测项目有多种，安全监测自动化系统接入的仪器有振弦式仪器、水位传感器和差动电阻式应力应变仪。水位传感器传递的是数字信号，在传回上位机后不需要进行测值换算。而振弦式和差动电阻式仪器则不同，前者传回的是频率和温度信号，后者传回的是电阻和温度信号，尚需进行测值换算，以期获得反映水工结构性态的直观测值。(3)在线异常值诊断处理功能 在线实时提示预警是大坝安全监测自动化系统一个很重要的功能。根据监控模型提供的监控信息，对一些变化异常的数值做出判别，是外界干扰引起的，还是大坝安全出现了异常?进行相应的处理后。(4)数据预处理经过在线异常值的诊断处理入库后的监测数据，仍有可能含有粗差，必须经过可靠性检验和统计学处理，使其成为反映水工结构性状的可靠信息。只有根据可靠的观测数据和资料，才能正确地对大坝性状做出解释和进行安全评价。也可能出现缺值或为了数据分析需要进行修匀处理操作。这些数据处理工作统称为数据预处理。(5)图形生成本系统软件应提供绘图分析和制表功能，以辅助水库管理人员进行监测数据的直观分析。(6)数据录入和管理功能除了能进行自动化采集入库的观测量，还有人工观测量，为实现对所有观测项目进行统一的资料管理，系统软件应具有人工录入的接口，即数据输入功能。数据管理还包括数据浏览，数据查询等。(7)数据导出功能大坝安全监测信息，不论是原始资料还是计算分析成果，均可按规范格式输出到不同的外部设备上，即图形和表格信息既可输出到屏幕，也可由打印获得，以满足资料整编以及上级主管部门的各种要求。

总而言之，水力发电作为一种低能耗的发电方式较之火力发电更受人们的欢迎。水力发电也成为了我国电力发展的核心。但还是有一些不足，因此为了提高水电站的工作效率我们必须对水电站的发展做出一系列研究，通过自动化技术的应用来满足日渐上涨的电力需求，提高工作效率。

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[3]张珊珊.农村小型水电站监控系统总体设计及关键控制技术的研究[D].东北农业大学，2013.

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