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摘 要 随着社会市场经济的发展，我国的电力行业取得了较大的进步，在水电站运行过程中，保证其运行安全、可靠性是非常必要的，我国很多中小型水电已经逐渐引起先进科学技术，实现了无人值班的自动化控制，这对于水电站运行效率的提升起到了重要的作用，文章对该系统的设计进行简要分析，对于保证中小型水电站的稳定运行具有非常重要的作用。
关键词 中小型水电站；无人值班自动化系统；研究分析
中图分类号：TV736 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）10-0190-01
随着长期的发展，各项技术都取得了长足的进步，我国的中小型水电站自动化系统取得了较大的成果，其中的自动化水平在不断的提升，并且很多已经实现了完全无人值班，这在水电站的运行过程中发挥了非常重要的作用，随着网络通信技术、计算机监控技术、水电站各种配套设备质量的提升，水电站的自动化系统的控制质量在不断的提升。桃林口水电站工程位于秦皇岛市青龙河干流上，工程设计于20世纪90年代，初始建于1994年，水电站1998年底建成投入运行，装机容量为2X10000 kW。桃林口水电站设计之初完全按照少人人值班，无任何值守模式设计，但因当时技术局限性和水电北方环境等因素，工程建成后没有完全实现无人值守，但我们一直朝着这个方向在努力。本文就对无人值守水电站的设计、应用进行简单分析，以供同仁交流探讨。
1 中小型水电站自动化系统的设计
对中小型水电站完全无人值班自动化系统常用的几种形式进行分析，主要有以下几种类型：1）400 V电压的小水电站的完全无人值班自动化系统，在该种形式的系统中，不需要设置远距离的监控中心，数据的通信是通过3G网络或者GPRS网络来完成，该种系统的控制方式非常的灵活；2）单座水电站的完全无人值班自动化控制系统，该种形式的自动化控制系统中，要设置远距离的监控中心；桃林口水电站设计只预留了远程控制系统的端口，没有设计远程控制中心。3）梯级水电站的完全无人值班自动化系统，在该系统中，应用网络技术对各级水电站进行有效的连接，然后设置远距离的调度监控中心。
在实际的应用中，进行水电站完全无人值班自动化系统的设计时，应该充分的考虑以下几个问题：1）系统设计的过程中，为了保证通信的可靠性，通信通道应该采用双网结构，尽量的架设两根单模光缆；2）在可编程逻辑器件的选择过程中，要充分的考虑水电站的容量问题，如果设计要求较高，建议采用双通信模块、双电源、双CPU的配置；3）为了能够满足用户的功能齐全、经济实用、便于扩充、技术先进、安全可靠等基本要求，在系统设计的过程中，其计算机监控系统应该应用分层分布的开放式双网结构；4）整个系统设计过程中，最关键的问题就是安全问题，在一些关键部位的设计过程中建议采用双重冗余设计。
在实际的设计工作中，依据水电站的规模及运行要求等的不同，系统设计可以应用不同的设计类型，但是不管是在何种类型的自动化系统设计的过程中，都应该坚持以下的基本原则：1）水电站的自动化系统中，应该选用具有以太网接口的PLC，如果水电站的规模较大，则应该选用具有双以太网通讯口的PLC；2）在其以太网的选择过程中，根据实际的需要，可以采用双环形、环形、双星形的以太网配置；3）要保证各种变送器、传感器具有优质的质量；4）应用数字化的工业视频系统；5）保证通讯通道的可靠性；6）应该设置可靠的防雷系统以及火灾报警系统。
桃林口水电站自动化监控系统设计采用了双网环形结构，通讯系统双模块，在技术上是完全可以达到无人值守的。
2 计算机监控系统的网络设计
对于像我们桃林口水电站这样地处边远山区的电站，其监控中心通可以设置在距离比较远的城市（或县城），在实际应用中，监控中心的计算机网络设计过程中，需要根据水电站实际的规模大小来选择合理的设计方案。在中型水电站的监控中心设计过程中，其结构相对于小型水电站比较复杂，尤其是其中的通讯通道，保证其可靠性显得尤为重要，一般情况下建议采用光纤双通讯通道。其网络结构可以采用环形结构也可以应用双星形结构，在具体的配置工作中，可以参考一下的配置形式：1）应用多套的上位机，以便于在监控与调度工作中发挥良好作用；2）系统中需要配置公用的GPS及打印机；3）系统中需要配置多台可以对专用的通讯管理机进行设置的服务器；4）系统中应该具有一套或者两套的视频工作站；5）如果系统在实际的运行过程中需要与其他的网络进行连接，则需要在系统中设计有效的硬件防火墙；6）其通讯通道应该采用以太网的通信通道。
在实际的工作中，应用以上的配置形式，功能非常完善，系统的可靠性性能也是非常的高的，但是采用这种设计形式，初期的投资是比较大的，如果将其应用于小型的水电站设计中，则存在与实际需求不相符的问题，站在经济性的角度对小型水电站的自动化系统的配置进行考虑，在保证其运行可靠性的基础上，可以采用以下的配置形式：1）在监控与调度工作中，应用两套上位机；2）系统中应用一台数据服务器；3）根据实际的工作需要系统中需要配置公用的GPS、打印机等设备；4）系统中只需要应用一套视频工作站即能满足实际的工作需求；5）系统中应用星形的但以太网通讯结构即能满足其最基本的通讯需求。以上的配置结构是针对规模大小一般的小型水电站进行设计，对于水电站数目较少的监控中心，则可以根据实际的需求，对其配置进行适当的简化。
3 梯级水电站完全无人值班网络设计
单模光纤通讯通道在在梯级水电站的完全无人值班的网络设计过程中具有广泛的应用，光纤通信具有使用易敷设、安全可靠性能强、抗噪声能力强、抗电磁干扰能力强、传输距离长、通信容量大等诸多的优点，并且将光纤应用于其网络设计中，能够进行数据、声音、图表、图像等各种形式的信息的传输，并且其能够在长距离的传输过程中保持较高的传输速率，目前常用的几种通讯通道结构为：1）两根光缆通讯通道，这样既能保证通讯的可靠性，又保证了系统运行所需的带宽；2）环形网络结构，在其运行的过程中，通讯通道中的任何一处出现中断，整个网络的通讯不会出现中断，并且能够自动的对中断部位进行定位之后进行报警，维护起来非常的方便；3）双环形网的结构，这是一种通讯可靠性非常高的通道，但是其初期的投资比较大，在实际的应用中，结合水电站实际的情况适当的选取。
4 结束语
为了提升中小型水电站的管理效率，很多中小型水电站中都已经实现了完全的无人值班自动化控制，在其自动化控制工作中，综合考虑运行可靠性、经济性、安全性等各种因素，对其完全无人值班自动化系统进行合理的设计是非常必要的，本文就对此予以了简单分析，对于中小型水电站自动化系统的设计具有一定的参考作用。随着技术的发展与设备的更新，桃林口水电站终将会实现无人值班、少人值守的运行模式。
参考文献
[1]袁江锋，文建辉，苗红雷.中小型水电站完全无人值班自动化系统的研究[J].小水电，2011（12）.
[2]卢任文.中小型水电站完全无人值班自动化系统在赵家垭水电站的应用[J].小水电，2011（2）.
关键词 中小型水电站；无人值班自动化系统；研究分析
中图分类号：TV736 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）10-0190-01
随着长期的发展，各项技术都取得了长足的进步，我国的中小型水电站自动化系统取得了较大的成果，其中的自动化水平在不断的提升，并且很多已经实现了完全无人值班，这在水电站的运行过程中发挥了非常重要的作用，随着网络通信技术、计算机监控技术、水电站各种配套设备质量的提升，水电站的自动化系统的控制质量在不断的提升。桃林口水电站工程位于秦皇岛市青龙河干流上，工程设计于20世纪90年代，初始建于1994年，水电站1998年底建成投入运行，装机容量为2X10000 kW。桃林口水电站设计之初完全按照少人人值班，无任何值守模式设计，但因当时技术局限性和水电北方环境等因素，工程建成后没有完全实现无人值守，但我们一直朝着这个方向在努力。本文就对无人值守水电站的设计、应用进行简单分析，以供同仁交流探讨。
1 中小型水电站自动化系统的设计
对中小型水电站完全无人值班自动化系统常用的几种形式进行分析，主要有以下几种类型：1）400 V电压的小水电站的完全无人值班自动化系统，在该种形式的系统中，不需要设置远距离的监控中心，数据的通信是通过3G网络或者GPRS网络来完成，该种系统的控制方式非常的灵活；2）单座水电站的完全无人值班自动化控制系统，该种形式的自动化控制系统中，要设置远距离的监控中心；桃林口水电站设计只预留了远程控制系统的端口，没有设计远程控制中心。3）梯级水电站的完全无人值班自动化系统，在该系统中，应用网络技术对各级水电站进行有效的连接，然后设置远距离的调度监控中心。
在实际的应用中，进行水电站完全无人值班自动化系统的设计时，应该充分的考虑以下几个问题：1）系统设计的过程中，为了保证通信的可靠性，通信通道应该采用双网结构，尽量的架设两根单模光缆；2）在可编程逻辑器件的选择过程中，要充分的考虑水电站的容量问题，如果设计要求较高，建议采用双通信模块、双电源、双CPU的配置；3）为了能够满足用户的功能齐全、经济实用、便于扩充、技术先进、安全可靠等基本要求，在系统设计的过程中，其计算机监控系统应该应用分层分布的开放式双网结构；4）整个系统设计过程中，最关键的问题就是安全问题，在一些关键部位的设计过程中建议采用双重冗余设计。
在实际的设计工作中，依据水电站的规模及运行要求等的不同，系统设计可以应用不同的设计类型，但是不管是在何种类型的自动化系统设计的过程中，都应该坚持以下的基本原则：1）水电站的自动化系统中，应该选用具有以太网接口的PLC，如果水电站的规模较大，则应该选用具有双以太网通讯口的PLC；2）在其以太网的选择过程中，根据实际的需要，可以采用双环形、环形、双星形的以太网配置；3）要保证各种变送器、传感器具有优质的质量；4）应用数字化的工业视频系统；5）保证通讯通道的可靠性；6）应该设置可靠的防雷系统以及火灾报警系统。
桃林口水电站自动化监控系统设计采用了双网环形结构，通讯系统双模块，在技术上是完全可以达到无人值守的。
2 计算机监控系统的网络设计
对于像我们桃林口水电站这样地处边远山区的电站，其监控中心通可以设置在距离比较远的城市（或县城），在实际应用中，监控中心的计算机网络设计过程中，需要根据水电站实际的规模大小来选择合理的设计方案。在中型水电站的监控中心设计过程中，其结构相对于小型水电站比较复杂，尤其是其中的通讯通道，保证其可靠性显得尤为重要，一般情况下建议采用光纤双通讯通道。其网络结构可以采用环形结构也可以应用双星形结构，在具体的配置工作中，可以参考一下的配置形式：1）应用多套的上位机，以便于在监控与调度工作中发挥良好作用；2）系统中需要配置公用的GPS及打印机；3）系统中需要配置多台可以对专用的通讯管理机进行设置的服务器；4）系统中应该具有一套或者两套的视频工作站；5）如果系统在实际的运行过程中需要与其他的网络进行连接，则需要在系统中设计有效的硬件防火墙；6）其通讯通道应该采用以太网的通信通道。
在实际的工作中，应用以上的配置形式，功能非常完善，系统的可靠性性能也是非常的高的，但是采用这种设计形式，初期的投资是比较大的，如果将其应用于小型的水电站设计中，则存在与实际需求不相符的问题，站在经济性的角度对小型水电站的自动化系统的配置进行考虑，在保证其运行可靠性的基础上，可以采用以下的配置形式：1）在监控与调度工作中，应用两套上位机；2）系统中应用一台数据服务器；3）根据实际的工作需要系统中需要配置公用的GPS、打印机等设备；4）系统中只需要应用一套视频工作站即能满足实际的工作需求；5）系统中应用星形的但以太网通讯结构即能满足其最基本的通讯需求。以上的配置结构是针对规模大小一般的小型水电站进行设计，对于水电站数目较少的监控中心，则可以根据实际的需求，对其配置进行适当的简化。
3 梯级水电站完全无人值班网络设计
单模光纤通讯通道在在梯级水电站的完全无人值班的网络设计过程中具有广泛的应用，光纤通信具有使用易敷设、安全可靠性能强、抗噪声能力强、抗电磁干扰能力强、传输距离长、通信容量大等诸多的优点，并且将光纤应用于其网络设计中，能够进行数据、声音、图表、图像等各种形式的信息的传输，并且其能够在长距离的传输过程中保持较高的传输速率，目前常用的几种通讯通道结构为：1）两根光缆通讯通道，这样既能保证通讯的可靠性，又保证了系统运行所需的带宽；2）环形网络结构，在其运行的过程中，通讯通道中的任何一处出现中断，整个网络的通讯不会出现中断，并且能够自动的对中断部位进行定位之后进行报警，维护起来非常的方便；3）双环形网的结构，这是一种通讯可靠性非常高的通道，但是其初期的投资比较大，在实际的应用中，结合水电站实际的情况适当的选取。
4 结束语
为了提升中小型水电站的管理效率，很多中小型水电站中都已经实现了完全的无人值班自动化控制，在其自动化控制工作中，综合考虑运行可靠性、经济性、安全性等各种因素，对其完全无人值班自动化系统进行合理的设计是非常必要的，本文就对此予以了简单分析，对于中小型水电站自动化系统的设计具有一定的参考作用。随着技术的发展与设备的更新，桃林口水电站终将会实现无人值班、少人值守的运行模式。
参考文献
[1]袁江锋，文建辉，苗红雷.中小型水电站完全无人值班自动化系统的研究[J].小水电，2011（12）.
[2]卢任文.中小型水电站完全无人值班自动化系统在赵家垭水电站的应用[J].小水电，2011（2）.