摘要：近年来，我国的水电工程建设有了很大进展，以水力发电为代表的清洁能源替代化石能源是未来人们能源供给格局的大势所趋。本文在分析水电站基本运行架构及电站监控系统特点的基础上，重点介绍了中小型水力电站在终端系统监控、机组调优控制、消防系统预警、故障诊断处理、电气“五防”保护、系统优化调度、机组后备保护、数据信息采集处理等方面升级改造的重点建设内容，为相关管理部门决策提供参考价值。
关键词：中小型水电站；监控预警；升级改造；调度优化
引言
长期以来人们对水电机组监控系统有功功率调节过程的研究重视不够，主要研究集中在调速器功率闭环调节，AGC与一次调频协调，AGC避振运行等方面。近年来随着我国电网结构的改变，电网对水电机组AGC负荷调节品质提出了更高要求。由于水电机组有功功率调节系统具有非线性、非最小相位及参数时变的特征，需要采用数值仿真的方法对其进行深入研究探讨。本文试图建立包含水电站监控系统、输水系统、水轮机、调速器的详细水电机组有功功率调节数学模型。开展水电机组监控系统有功功率调节过渡过程仿真。
1水电站安全监控系统升级改造存在的问题
（1）升级改造程度较难把握。就我国水电站安全监控系统的升级改造来说，国家有关部门逐步出台了安全监控系统升级改造的有关方案，但是该方案没有针对安全监控系统的各个改造细节加以明确，比如在新型传感器的使用上没有明确的数量要求等，这种升级改造方案的不明确极易造成后期各个改造环节的联动效应降低，使得升级改造的程度难以把控。（2）升级改造主动性较差。就国内水电站安全监控系统的升级改造来看，很多水电站企业升级改动缺乏主动性，一些大型水电站升级改造的积极性不高。另外，我国很多水电站近年来都在逐步进行安全监控系统的升级改造，安全设备的需求极大，有些设备数量不足，无法满足使用的需求。（3）多系统融合、联动问题突出。水电站安全监控系统升级改造的最终目的是为了实现多网、多系统的融合，系统融合一般多采用井下融合与地面融合等方式。由于在水电站生产过程中采纳的技术标准等存在差异性，使得在系统的应用中存在不配合、不愿意开放数据协议、不兼容的情况，这就使得多系统融合、联动问题突出。多数水电站企业采用的是井上融合的方式，虽然其在短期内满足技术文件的要求，但是从长远来看，对于实现成本管理等极为不利。（4）系统稳定性差，运维培训有待加强。在水电站安全监控系统的升级改造过程中，有些水电站企业在进行了升级改造以后，出现了系统运行不稳定的情况，主要是由新的设备、传感器、系统等与煤矿生产环境不适应、人为操作不当等造成的。在这种情况下，需要进行新传感器、设备、软件等的优化，使其能够适应水电站生产复杂的环境，及时测试与试用升级改造以后的各个功能，及时发现其中存在的问题，并加以解决。
2电站基本运行架构
（1）中小型水电站具有完善的监控保护系统、消防预警系统、电气“五防”系统、优化调度系统等，并能够实现不同系统的联调与管理，但是系统的规模相对较小、运行难度相对较大；（2）系统受到外界环境变化及自身运况的影响，致使机组启停频繁、老化速度加快，需要技术更新及设施改造的费用相对较高；（3）对专业技术及人员的要求相对较高，以及对系统整体自动化运行和设备设施的可靠性要求相对苛刻。因此，需要具备完善的系统运行架构，以保证系统的安全、稳定、长效运行。
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3电站升级扩建内容
3.1全面强化升级改造投入力度
在实际的实施过程中，需要在安全监控系统的关键位置安装激光甲烷传感器，避免在使用过程中人为因素、环境因素等对系统应用的不利影响，从而使得安全监控系统可以充分发挥其作用。另外，在水电站安全监控系统的升级改造过程中，还需要重视信息化建设，实现水电站生产的信息化、智能化，加快水电站行业的现代化发展步伐。在水电站安全监控系统的升级改造中，要全力实现应急广播、人员位置监测、安全监控的融合，使得在安全监控系统的升级改造中，可以充分发挥三者的联动与融合作用，避免水电站安全监控系统中“信息孤岛”问题的出现，提升整个水电站生产与系统改造过程中的应急处理能力，减小突发事件发生时所造成的经济损失等。水电站安全监控系统的升级改造期间，还需要加大对视频监控等的安装，使得相关的人员可以及时从监控中发现升级改造期间出现的各种问题，及时进行相关问题的解决与处理。
3.2消防系统预警及故障诊断处理
能够对厂站内整个消防系统进行监控，实现对系统内任何事故的提前预警，并通过响应的声、光等传输到调度人员，确保整个厂站系统的安全稳定运行。同时，消防预警系统采用控制中心报警系统形式，主要由集中式火灾自动报警联动控制器主机和通讯主机组成。消防控制中心设置在中央控制室，火灾自动报警联动控制器主机和通讯主机采用二总线制。此外，调度人员对上传的警报信息进行分析处理，结合处理结果对各类故障进行妥善处理。比如，照明和其它非消防电源强切控制分手动和自动方式，当发生火灾时，由报警主机通过相应的输入/输出模块，输出控制信号至相应的配电盘切断上述电源，在手动方式下，由消防控制中心手动切断相应部位的空调风机和非消防电源，同时事故照明与疏散指示自动投入使用。
3.3调速器参数对调节过程的影响
监控系统有功功率闭环调节过程中调速器仅作为执行机构，当LCU下发增/减负荷的脉冲指令信号后，调速器根据所接收的脉冲按照设定的速度调整导叶开度给定值。导叶开度给定调整的速度主要由开度给定积分器中参数Tiy所决定。通过计算结果可以看出，Tiy越大导叶动作越慢，机组功率调节速度也越慢，减小Tiy可以增加导叶开度的调节速度，但是功率反调值也会增加，Tiy设置过小可能会导致有功功率和导叶开度出现超调甚至出现周期振荡的现象。
3.4全面强化应急管理
为了保证水电站安全监控系统在升级改造过程中水电站依旧可以维持正常的安全生产秩序，水电站需要加强应急管理，针对水电站生产的实际情况，制定完善的水电站生产应急预案，提升其应急管理水平。在水电站安全监控系统升级改造的过程中，由于用到的关键器械等较多，这就使得在升级改造过程中需要调配相关的管理人员加以驻守等，避免升级改造过程中各种问题的出现，或者即使发生突发情况，应急预案也可以充分发挥其作用，将损失降至最低。只有当水电站安全监控系统升级改造结束，经过必要的调试以后，方可投入使用，届时才可以停用旧系统。
结束语
综上所述，系统升级改造是中小型水电站不断完善自身功能、持续提质增效的重要保障。本文以中小型水电站为研究对象，对中小型水电站系统特点、设备设施及信息采集层、厂站信息管控层、调度集中管控层进行系统分析和介绍，据此提出中小型水电站在终端系统监控及信息采集、消防系统预警及故障诊断处理、电气“五防”保护、系统优化调度、运行日志及系统可视化等方面的建设内容，不仅能够为电站机组的安全、稳定运行提供重要支撑作用，而且为未来机组调度的优化决策提供重要的技术依据。
参考文献：
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[3]李孝正，莫仕勋．基于PLC的小型水电站监控系统方案设计及实现[J]．广西电业，2006，6（1）：79-81．
论文作者:胡良杰
论文发表刊物:《基层建设》2019年第25期
论文发表时间:2019/12/9
标签：水电站论文; 监控系统论文; 系统论文; 调速器论文; 机组论文; 过程中论文; 功率论文; 《基层建设》2019年第25期论文;