水电站自动化实时监控系统研究

梁爽 ,李嘉瑞,娄幸媛

　摘要：现如今，我国是21世纪快速发展的新时期，当前水电站自动化监控中存在运行效率低的问题，为此，提出水电站自动化监控系统优化设计，结合工程特点和要求，建立一套功能齐全、稳定可靠、使用方便的工程安全监测自动化系统。通过对其硬件结构的组成及水电站运行数据自动化采集与传输、机组故障监控进行设计，对比实验结果显示：该系统与传统水电站监控系统相比提高了水电站机组设备的运行效率，从而保证水电站的可靠运行。

　　关键词：水电站；自动化；监控系统；硬件结构

　　1水电站监控系统软件设计

　　在此次研究设计的水电站监控系统硬件基础上，基于图像识别技术，完成水电站监控系统监控画面软件设计，从而促使系统具有自动识别水电站图像，监控水电站运行情况的功能。采用图像识别技术，监控水电站各个设备的运行情况，根据图像识别技术的监控效果，设计水电站监控系统监控画面，将采用人机交互的方式，直观观察水电站设备的运行情况。此次基于图像识别技术，设计监控系统的监控画面，将监控系统监控画面，分为开始界面、电站监控画面索引、主接线图设计、机组监控画面组态和电气光字牌等五个部分。在开始界面中，主要显示的是水电站的基本信息，监控水电站的运行状态，如水电站的启动时间、连续运行时间、负责人等基本信息。主要在开始界面设置的按钮有退出、切换、菜单、日志等基本功能按钮。电站监控画面索引界面，可以查看水电站监控系统，通过图像识别技术，所识别的水电站所有运行图像。其主要功能作用，是帮助监控查看人员，寻找自己所需要的具体监控功能，仔细查看水电站的运行情况，如运行、系统等管理索引，机组、公用、开关等监控索引。主接线图设计，主要是检测水电站主要接线，是否出现老化、故障、移位等问题，因此在水电站监控系统上，设计水电站主接线图界面，帮助管理人员，监控水电站主要路线的运行情况。在图像识别技术的基础上，水电站监控系统，会实时识别并记录，水电站主接线的电压、电流、功率、频率等重要运行参数，并与主接线图界面，所设计的主接线图，存在的差异，一旦有主接线出现问题，会直接显示在系统的显示器上，并产生警报，提醒水电站监控观察员，主接线出现故障。在主接线图界面上，对于水电站的主接线，也会采用不同的颜色，将故障位置标记出来。在机组监控画面组态界面中，表示开机控制、停机状态到空转状态的转换、空转状态到空载状态的转换、空载状态到机组状态转换的一个循环的转换过程。其主要作用就是检测水电站机组的运行状况，控制水电站的开关，根据图像识别技术的监控结果，判断水电站机组是否满足开机要求，并完成上述的状态转换过程。当图像识别技术，一经监控发现水电站在任何一个环节，未曾完成状态转换，则会立即发出警报。
2、水电站自动化监控系统的设计与应用

（1）压力监控设计

        值守人员确定机组是否安全运行的一项重要指标便是各个部位的压力数值，压力监控一般是利用压力变送器传达信号，监控的主要项目为蜗壳进口处以及蜗壳的末端压力、主轴密封水压、技术供水总管压力、压油槽压力、上导轴承冷却水压力、空冷器冷却水压等。利用对以上列举压力进行监控，值守人员便可以在上位机随时监控机组各部分的运行变化情况。由于压油槽对机组的运行安全具有直接影响的作用，所以，在对其进行监控时还可以加设液位控制开关，进一步保证其安全。

（2）液位监控设计

        可实施液位监控设计的部位包括：上下导油槽油位、压油槽油位、水导油槽油位、回油箱以及漏油箱油位等。在对上述设备实施液位监控时，对调相压水水位和压油槽油位的监测设置了开关量和模拟量双重自动化元件，而压油槽油位的监测主要是依靠进口差压变送器，能够让监控结果更加准确，其他的液位一般都选择液位开关实施监控。

（3）流量监控设计

        流量监控项目通常包含两方面，即水轮机流量与技术供水监控。对水轮机流量的监控一般采取蜗壳测流方法进行在线监控，可以为日后实现经济运行提供相关数据参数。供水流量技术监控包含对技术供水总量进行测量、对上下导轴承冷却水进行测量、对空冷器冷却水进行测量、对水导轴承冷却水进行测量，这五项测量和控制项目中，除了对技术供水总量的测量通过电磁流量技术方法外，剩下的测量项目均可以采用示流信号器来进行监测。

3、水电站自动监控系统维护对策

（一）加强对电气设备的管护

        电气设备运行是自动监控系统运行的基础所在，所以需加强对电气设备的维护管理，避免因电气设备故障而影响到水电站的稳定性运行。针对电气设备维护的开展，具体措施包括：（1）发电机维护。要求人员严格按照标准规范进行发电机管理，做到定期进行发电机内部杂质的清理，并检查发电机内部是否存在构件损坏的现象，如电刷损坏、滑环损坏等。若检查期间发现滑环出现位置偏移现象，需及时调整并检查相关构件的紧固效果，确保发电机设备的可靠性运行。（2）变压器维护。具体维护作业期间，要求人员重视对继电器连通管、变压器负荷、防雷保护措施的检查，判断上述环节是否存在异常问题。需注意，若上述任何一环节存在故障问题，均会对变压器造成严重的损害。所以需做到对变压器设备的定期细致检查，并依据设备情况采取针对性维护措施来保障设备的稳定运行。

（二）加强对数据信息的管理

        数据信息是水电站运行状态判断的基础依据，倘若出现数据丢失、数据不全面的现象，会直接影响到水电站监控分析的精准性。对此，需加大对信息数据的管控力度，做到对数据信息的细致记录，以设备标准参数为基准，进行设备实际运行数据信息的比对，第一时间向上级汇报设备运行存在的故障问题，并依据对数据信息的分析制定科学解决对策。同时，要求人员对检修维护全过程进行记录，出于对记录信息长久保存的考虑，可要求人员将检修维护记录存储于系统数据库中，在避免检修记录丢失的同时，为后续维修作业的开展提供数据支撑。如水电站运行期间其设备发生同类故障，仅需将以往设备检修记录从数据库中调取，并结合以往维修经验进行设备故障的有效消除。

（三）加强维护队伍的管理

        维护工作开展是否规范合理，取决于维护人能力与水平。所以水电站需重视对管护队伍的高素质建设，立足于维护人员素质能力的分析，定期开展维护理论知识、维护技术、维护新工艺等方面的培训教育，加强维护人员的对相关维护技术、知识的掌握。同时，针对难度大、工作量大的维护工作开展，水电站需在维护实施前组织开展技术交底，帮助维护人员加强对维护工作重难点的掌握，确保自动监控系统维护工作的顺利开展。

结束语：

        综上所述，加强对水电站自动化监控系统设计与应用问题的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的水电站自动化监控系统设计过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。

参考文献：

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