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MTC-3SW型完全無人值班水電站自動化系統


華自科技開發的MTC-3SW型完全無人值班水電站自動化系統不僅率先實現水電站完全無人值班自動化系統的研發與設計,在湖南、陝西、吉林、雲南等省成功地進行了示範性建設,並推廣應用。 2011年,水利部國際合作與科技司對華自科技的《中小型水電站完全無人值班運行模式技術、研究及應用》進行了科技成果鑒定,鑒定委員會認爲 :該成果填補了小型水電站無人值班運行模式技術研究的空白,達到國內領先水平。 在2014年,由華自科技爲主起草的的國家能源行業標准《無人值班小水電站安全運行規範》、《無人值班小水電站監控技術規範》通過專家審定,由國家能源局頒布實施。

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  • 項目介紹
  • 産品特點
  • 系統組成
  • 解決方案

    近幾年全國許多中小型水電站雖然實現了計算機監控與保護,但並沒有真正實現完全無人值班,跟常規電站相比,只是值班人員有所減少,僅能稱爲“少人值班”。

    中華人民共和國水利部在2009年提出,爲提高中小型水電站的技術水平,趕上世界水平、改善水電站職工的生活環境,要求在水電站裝機容量5萬kW以下水電站實現真正的“完全無人值班”,實現調度中心對水電站進行遠距離監控。爲此,水利部選定華自科技爲研發、生産、試制單位。目前,我公司率先實現水電站完全無人值班自動化系統的研發與設計,在湖南、陝西、吉林、雲南等省成功地進行了示範性建設,並推廣應用。

    2011年5月,水利部國際合作與科技司對《中小型水電站完全無人值班運行模式技術、研究及應用》進行了科技成果鑒定,鑒定委員會認爲 :該成果填補了小型水電站無人值班運行模式技術研究的空白,達到國內領先水平。

    水利部國際合作與科技司對《中小型水電站完全無人值班運行模式技術、研究及應用》進行了科技成果鑒定

     《中小型水電站完全無人值班運行模式技術、研究及應用》科學技術成果鑒定證書

    在2014年,由華自科技爲主起草的的國家能源行業標准:《無人值班小水電站安全運行規範》、《無人值班小水電站監控技術規範》,通過專家審定,由國家能源局頒布實施。

    這兩個綱領性的行業標准,已經對中小型水電站實現“完全無人值班及遠程監控”明確指引了方向,有了理論及實際標准,從設計、制造到驗收做到有據可依。 同時也體現了華自科技在完全無人值班及遠程監控技術的先進。

    由華自科技爲主起草的的國家能源行業標准:《無人值班小水電站安全運行規範》、《無人值班小水電站監控技術規範》,通過專家審定,由國家能源局頒布實施。

    完全無人值班水電站軟件的特點

    根據水電站完全無人值班系統的要求,計算機軟件特別在安全、可靠、經濟、實用等原則進行軟件的優化設計和配置,在硬件冗余設計的基礎上,實現軟件的自動跟蹤、自動適應功能,保證在遠方進行自動化控制的高度可靠性,使自動化控制系統的管理方式達到“完全無人值班”的目的。

    計算機系統從控制的優先級、實時性、可靠性、准確性出發,對全部控制對象進行監測、控制及優化運行。

    系統可由現地、調度等多級控制組成,通過雙通道光纖傳輸(也可以是其他形式的通道),各級控制中心與現地控制站連接,實現整個系統中各環節監控點的數據采集和自動控制。對現地的緊急事故進行優先處理,並進行自動報警。

    1、軟件基本功能

    ◆現場的數據采集和處理,對發電機自動控制的反饋回路,采用雙冗余的設計,並采用PID調節方式進行優化控制;

    ◆安全運行的監視與報警,有自動化元件數據采集、各種控制回路、保護裝置動作、火災、水淹等各種事故進行在線報警、語音報警、On-Call報警、調度中心的電鈴電笛報警、自動彈出窗口報警等多項功能,並自動調用相應的防護軟件;

    ◆實時遠程控制與調節:實時遠程控制閘門的開閉,閥門的開閉,水輪機的遠程啓動、停止,發電機有功功率、無功功率的遠程調節,發電機工況的轉變、各種輔機的自動遠程控制等;

    ◆人機接口功能強大、操作方便、界面友好;

    ◆PLC雙CPU的自動切換與報警;

    ◆雙通訊通道的自動切換與報警;

    ◆發電機雙調節回路的自動切換與報警;

    ◆雙交流電源供電的自動切換與報警;

    ◆雙直流電源的自動切換與報警,直流回路絕緣的自動監測、電池的自動監測;

    ◆趨勢分析及事故追憶;

    ◆運行參數的統計、記錄與生産管理;

    ◆操作票的自動形成與打印;

    ◆控制、運行與操作的指導;

    ◆曆史數據(各種電量和非電量的報表、曲線、事件、事故與故障)的查詢和打印;

    ◆現場與調度中心各級通訊功能的檢測;

    ◆系統的自我檢測與報警;

    2、系統高級功能

    ◆水電站出力的優化處理,可以提高水電站出力3%~5%(需另配置水電站優化設備及軟件);

    ◆長距離自動控制的有效軟硬件的防護機制;

    ◆自動控制過程中的事故處理功能;

    ◆遠程控制的可靠性、安全性和精確性;

    ◆關鍵部位的自動閉環冗余控制和調節。

    3、移動監控

    ◆支持手機客戶端和微信平台;

    ◆監視電站運行狀態;

    ◆實時告警自動推送;

    ◆曆史數據查詢和報表分析。

    4、軟件系統的特點

    ◆水電站梯級遠程控制技術

    水電站遠程控制可以分成總調度、分調度、現場水電站級的調度等多種控制形式,系統以控制的優先級、實時性、可靠性、准確性等爲根據,運用通訊、網絡等技術,實現真正的水電站完全無人值班。

    ◆水電站遠程控制的安全性與可靠性

    爲了滿足“安全運行、可靠控制”,建立了長距離遠程控制的軟硬件防護機制,確保控制准確到現場設備,並對現場控制過程中可能産生的事故進行防護。

    ◆關鍵設備的自動控制技術

    在水電站的遠程控制中,如閘門、閥門、水輪機、微機調速器、微機勵磁系統、發電機、斷路器等,均按可靠性進行冗余設計,對現場關鍵部分的自動化元件均采用雙重配置,利用自動控制中的PID調節技術,對發電量、水位、流量、壓力、溫度等重要參數,均進行監控與調節。

    ◆梯級調度的聯合控制

    水電站梯級調度系統應達到合理調度用水、防洪、灌溉、發電等目的。爲完成最優的梯級調度,需要開展水電站流域的水情水文預報,以便合理安排水電站的發電計劃,提高水量和水頭的利用效率,應根據具體情況制定梯級調度的計劃,並根據情況的變化及時修改調度計劃。

    ◆現地與遠程控制的聯合控制

    由于整個系統采用開放式、分層、分布式的網絡系統,故而具有多級調控的能力,既能在現地對設備進行控制,也能在分調度或總調度等處進行控制,極大地方便用戶根據具體情況選擇控制模式。

    ◆系統功能的擴充

    由于整個系統采用開放式、分層、分布式的網絡系統,所有軟硬件均采用標准化的模塊式結構,故便于功能的擴充和硬件的擴充,確保系統有良好的可靠性、可擴充性和可移植性,並且支持與異型機互聯。如和大壩監測系統、水情水文測報系統、MIS系統等相連。

    ◆數據的采集與交換

    實時采集各控制點的數據,根據采集的數據和規定的策略進行控制、操作、報警等工作,格式化處理後,存入實時數據庫。數據庫的實時數據可供查詢、遠傳、交換等處理。

    ◆數字化視頻監控

    用最先進的數字化視頻監控技術,實現視頻信號的數字化通訊,爲調度系統、水電站各系統提高安全防範措施,增強對突發事件的快速反應能力,因而使得遠程監控系統的管理與維護變得更加容易。

    ◆梯級水電站的群控與自動安全監測

    對整個梯級的各級水電站實現集中控制,通過各種自動化監控技術及分析技術,達到水的利用率與水電站出力的最佳配合。並且預警水電站設備和水工建築物的運行狀態,保障梯級水電站的安全運行。

    ◆大壩監測、水情、水調監測和水庫調度的聯網

    由于整個系統采用開放式、分層、分布式的網絡系統,確保系統有良好的可靠性、可擴充性和可移植性,用戶可以根據需要,接入大壩監測系統、水情水文測報系統、水庫水量調度系統等連成網絡,進行聯合的合理調度。

    ◆設備的遠程控制和調節

    實現多個分控中心的遠程聯合水量調度、電量調度,實現總水量的平衡調度,保證整個系統安全穩定運行。

    ◆與縣調、地調的數據通訊及數據交換

    各現地控制站與縣調、地調等調度中心之間進行通訊,實現遙信、遙測、遙控和遙調的功能;接收縣調、地調等調度中心的數據,並向現地控制站轉發控制命令和數據,實現與信息化綜合平台的數據交換。

    ◆華自HZNet系統(遠程Web浏覽系統)

    華自的HZNet系統是一種Web浏覽系統,作爲B/S構架的監控信息發布平台,采用XML技術對信息進行分類分層管理。任何一個水電站只要接上Internet網(需加華自網關),可以實現在任何一台計算機終端上,通過上網的方式訪問服務器站點,可以實現查詢水電站的主接線圖、實時數據、開停機流程、各種報表、曲線、曆史數據等功能,方便各級領導對整個水電站系統進行及時的、全面的了解。

    水電站自動化元件

    水電站自動化元件包括各種非電量傳感器(水位、水壓、氣壓、油壓、流量、溫度、位置、狀態等)和各種電磁閥。

    爲了控制可靠,應采用品質、性能優良的産品。關鍵部位應配置雙套傳感器。

    要求傳感器能輸出4~20ma信號。

    完全無人值班水電站的其他要求

    1、保護測控單元的配置

    大型機組保護配置最好雙重化,尤其是接電力網的斷路器宜采用雙保護測控單元。110kV以上的電網,接電力網的斷路器宜采用雙跳閘線圈的斷路器。總之,要保證水電站發生內部事故時,有一個可靠的斷開電網的斷路器。

    變壓器應配置差動保護、高壓邊後備保護、低壓邊後備保護、變壓器非電量保護等。

    發電機應配置差動保護、發電機後備保護、發電機失磁保護等。

    應根據水電站的具體情況配置光纖縱差保護、母線保護、勵磁變的保護等。

    宜采用DMP300C系列保護測控單元,該保護裝置用DSP(數字信號處理器)芯片爲CPU,因爲DSP的工作頻率高、速度快、字長32位、精度高,能滿足快速切斷故障、紀錄故障、分析故障的要求。

    2、微機調速器

    微機調速器宜采用YWT系列的數字閥調節技術的高油壓16Mpa的系統,因爲數字閥調節精度好,速度響應快,尤其是數字閥對壓力油的清潔度要求不高,對維護、使用帶來方便。

    高油壓16Mpa采用高壓氣囊,內部充高壓氮氣,沒有低油壓需要經常補氣問題,水電站可以省去2台高壓空氣壓縮泵、高壓壓縮空氣管道和高壓空氣儲氣罐,簡化了水電站的設計,使用、維護極爲方便。

    3、微機勵磁系統

    微機勵磁系統應采用PWL-2系列的雙微機調節系統,兩套微機勵磁調節器同時熱備份工作,保證了微機勵磁系統的可靠性。

    微機勵磁系統系統中,冷卻風扇是薄弱環節,應該設置有風壓保護和風機的缺相保護,保護信號應能傳輸到計算機系統。可以采用熱管冷卻晶閘管的裝置。

    勵磁容量大的機組,宜采用晶閘管雙橋線路,此時應注意兩個整流橋的均流問題,應安裝整流橋均流器。

    4、機組狀態的監測

    單機容量在1萬kW以上的水電站,可以選配機組振動、擺動、位移等的測量,以便在遠方監測機組的運行狀態。

    有條件的可以安裝機組狀態智能分析系統,以達到“狀態檢修”的目的。

    電渦流傳感器及振動傳感器水輪機組振動、擺度監測系統平台,可實現對水力機組的振動、擺度等物理量的在線監測,同時可以聯合計算機監控系統的監測信息,利用各種分析、診斷策略和算法,針對水電站的每台機組,建立功能全面、實用性強的跟蹤分析系統,提供監測、報警、狀態分析、故障診斷等一系列工具和手段,實時掌握機組健康狀況,爲安全運行,優化調度和檢修指導提供有力的技術支持,爲“狀態檢修”提供輔助決策,並實現與其它系統的信息共享。

    5、計算機自動巡檢系統

    智能巡檢管理系統對管理工作規範化、科學化、數據化。過去各種安全事故多與崗位工作人員玩忽職守、思想麻痹存在僥幸心裏分不開,此類約占事故比例的80%以上,因此采用國際較先進的感應智能巡檢管理系統,無疑是消除各種隱患的有力措施。

    離線式計算機巡檢系統由以下4部分組成:

    (1)數據采集器:體積小,內帶時鍾、內存,操作簡單,攜帶方便,一次存儲容量可達4096條,是設備巡檢人員進行記錄和管理的工具。巡檢時由巡檢員攜帶,按設置的巡檢線路到達設備信息鈕所在位置,即能將巡檢信息等進行采集記錄。配置數量可視設備巡檢工作量而定,一般每條巡檢線路人員(三班制)可合用一套。

    (2)傳輸器:傳輸器又稱數據轉換器,由電源、通信線、通信座構成。在離線式巡更巡檢系統中,傳輸器是數據采集器與Pc機間的連接件,與計算機間通過RS232進行串口通信,傳送速率爲9600波特率,能將數據采集器的記錄逐條傳送到PC機的巡檢管理軟件中。

    (3)信息鈕:信息鈕是一個內含64位數據的電子標簽,體積大小相當于普通的紐扣電池,每個電子標簽的編碼都是唯一的,且不可複制。信息鈕只表示一個設備代碼或一個巡檢人員身份信息。

    (4)軟件管理系統:人工智能核查處理是巡更巡檢管理軟件的核心技術。

    6、火災自動防護系統

    水電站實現完全無人值班後,火災的防護是個重要的問題,基本要求應安裝“火災自動報警系統”,完善的要求應該實現“火災自動消防系統”。

    火災自動報警系統是由觸發裝置(包括煙溫複合型、感煙型、感溫型、紅外線性感煙型、防爆感煙型等)、火災警報裝置以及具有其它輔助功能裝置組成的,它具有能在火災初期,將燃燒産生的煙霧、熱量、火焰等物理量,通過火災探測器變成電信號,傳輸到火災報警控制器,並同時顯示出火災發生的部位、時間等,使人們能夠及時發現火災,並及時采取有效措施,撲滅初期火災,最大限度的減少因火災造成的生命和財産損失,是人們同火災做鬥爭的有力工具。

    火災自動消防系統除了應配置火災報警系統外,還應配置自動噴水滅火系統和氣體自動滅火系統。一般可在發電機、變壓器、高低壓設備、油氣水設備等處安裝自動噴水滅火系統;在中控室、計算機房、保護裝置、直流電源、電纜層等處安裝氣體自動滅火系統。

    一定要選用質量優良、性能可靠的品牌産品,火災自動防護系統的誤動和拒動都會帶來巨大的損失。

    7、水電站的防淹

    水電站實現完全無人值班後,爲了有效預防和減輕可能産生的特大洪災及突發事件導致水淹廠房而帶來的災害損失,避免發生人身傷亡和重大財産損失,確保救災應急工作能夠及時、高效、有序地開展,最大限度地減少災害造成的損失,應制定水電站防止水淹的方案。

    水電站發生以下情況時,可導致水淹廠房事故發生。根據事件的性質、嚴重程度、可控性和影響範圍等因素分析,水淹廠房事故應屬Ⅰ級(特別重大)汛情事件;

    1、檢修中的機組誤提尾水閘門(一台機檢修,另一台機運行時),導致尾水倒灌、水淹廠房,全廠排水系統無法滿足排水需要時;

    2、因廠區暴雨、山洪暴發、廠房邊坡滑坡,導致雨水、泥石流大量湧入廠房,全廠排水系統無法滿足排水需要時;

    3、當遇超標准洪水,水庫上下遊水位驟增,水從下遊擋水牆、廠房大門,或從上遊溢流、漫壩,進入廠房時;

    4、壩前(技術供水、消防)管路或尾水、蝸殼進入孔噴水、漏水,全廠排水系統無法滿足排水需要時。

    由此可見,水電站在設計階段和施工階段就應考慮水電站的防淹措施。應該給出上遊、下遊各種水位情況下,結合視頻監視的情況,完成自動化設備的動作程序。例如:在不同水位情況下,站用變電源的控制、事故照明、泄洪閘的控制、蝶閥閘閥的控制、機組的停機、尾水閘的控制、集水井泵組的控制、斷路器的控制、發電機的起吊等等。

    8、防雷與接地

    雷擊形成主要有兩種形式:直接雷擊和感應雷擊。直接雷擊是指雷電直接作用在物體上,産生電能效應、熱效應和機械力等對物體造成危害。感應雷擊是指雷電放電時,在附近導體上産生的靜電效應和電磁感應,由此産生的放電效應,稱之爲感應雷擊。

    水電站計算機系統都是采用集成化程度較高的微電子設備,其耐沖擊能力差,受雷擊更易使微電子設備受到損壞。爲防範電子設備不受雷擊,首先應保證設備所處的建築物有完善的避雷設施,以及確保電力供電系統避雷措施完備(在發電廠、水電站、變電站中要保證高低壓配電系統避雷良好)。當雷擊發生在輸電線路或在輸電線路附近時,都將在輸電線路上形成雷電沖擊波,雷電沖擊波容易與工頻回路耦合,從而進入自控設備的電源模塊,因此,配電線路的防雷是自控系統防雷的重要措施,采用三級浪湧電壓保護器(也叫瞬態過電壓保護器SPD)是自控系統目前比較理想的防雷保護措施。

    水電站接地是重要的環節,按照國家標准,接地電阻應該小于0.5Ω。防雷的首要原則是將雷電流直接接閃引入地下泄放,因而對“接地”一定要重視起來,一般站內的接地主要有構築物接地,配電系統及強電設備接地,計算機自控系統接地等。


    一、完全無人值班水電站整體網絡系統結構

    我們將中小型水電站分成三種情況:第一種是單機容量在1萬kW以上的水電站;第二種是單機容量爲1萬kW以下的水電站;第三種是400V小小型水電站。每種容量的水電站對系統結構有不同的要求。

    1、單機容量1萬kW以上的水電站

    由于水電站容量較大、水電站的重要性較高,爲保證水電站的“運行安全,控制可靠”,水電站的計算機監控系統宜采用雙星型以太網或雙環形以太網結構;通訊通道應采用雙光纖通道,PLC也宜采用雙CPU、雙以太網模塊、雙電源模塊的結構。其結構示意圖如左。

    單機容量1萬kW以上水電站完全無人值班系統結構圖

    2、單機容量1萬kW以下的水電站

    這種類型的水電站由于裝機容量不大,爲節省投資,可以采用單星型以太網結構,如果要求高一些,則采用單環形以太網結構。根據需要,建議采用雙通訊通道,也可采用單通訊通道,但通訊的可靠性是有差別的。其結構示意圖如下。

    單機容量1萬kW以下水電站完全無人值班系統結構圖

    3、小小型(迷你型)400V水電站

    由于小小型水電站容量小,投資少,爲了達到完全無人值班的目的,可以利用GPRS網及3G/4G網來實現無人值班,可以省去通訊通道的投資,利用手機進行簡易的控制與監測。其示意圖如下。

    400V小小型水電站完全無人值班結構圖

    二、水電站的梯級調度系統

    一條流域建有多座水電站時,應采用水電站梯級調度系統,達到合理調度用水、防洪、灌溉、發電等目的。梯級調度影響最大的是來水問題,需要開展水電站流域的水情水文預報,以便合理安排水電站的發電計劃,提高水量和水頭的利用效率,應根據具體情況制定梯級調度的計劃,並根據情況的變化及時修改調度計劃。在水電站完全無人值班的情況下,梯級調度系統的網絡結構可以采用以下幾種方案。

    1、雙星型以太網

    每個水電站都具有兩條通訊通道,兩條通道均采用光纖傳輸,保證了傳輸速度、傳輸帶寬,確保了通訊通道的可靠性。示意圖如下所示。

    雙星型以太網的梯級調度系統

    2、環形以太網

    每個水電站具有一條通訊通道,將流域內的水電站接成環形,保證通訊通道任何一處中斷,調度信息均可傳輸到調度中心。通訊通道仍采用光纖通訊,示意圖如下所示。

    環形以太網的梯級調度系統

    3、雙環形以太網

    如果要進一步提高梯級調度的通訊可靠性,可采用雙環形以太網結構,這種結構的可靠性極高,但需較大的投資。

    爲保證水電站的“運行安全,控制可靠”,采用雙環形以太網結構,可以保證任何時刻、網絡任何一處出現故障均不影響水電站安全運行與可靠控制。

    雙環形以太網采用國際先進、可靠的通訊模塊,采用1000Mbps時,可以保證在50ms內自動切換網絡。示意圖如下所示。

    雙環形以太網的梯級調度系統

    4、衛星通訊網

    如果水電站敷設光纖困難,梯級調度系統可以考慮采用衛星通訊網絡。

    衛星通訊的電波覆蓋面積大,通信距離遠,傳輸頻帶寬,通信容量大,通信穩定性好、質量高。衛星通信一般使用1~10千兆赫的微波波段,有很寬的頻率範圍,提供每秒幾十兆比特甚至每秒一百多兆比特的中高速數據通道。衛星通訊不受地理環境和氣候的影響,可以數據傳輸、視頻會議、傳真、網絡電話等等。

    衛星傳輸的主要缺點是傳輸時延大,當信息從地球站發往同步衛星,又從同步衛星發回接收地球站,這“一上一下”無線電波就需要走16萬公裏,需傳輸0.5333秒鍾的時間。

    水電站梯級調度衛星通訊系統

    三、完全無人值班水電站監控系統

    完全無人值班水電站的監控系統,通常分三種情況設計。

    1、單機容量1萬kW以上的水電站

    這類水電站規模較大,遠程監控中心的計算機系統可以設計得複雜一些,如果是梯級開發的水電站,要組成水電站無人值班梯級調度系統,則從網絡的可靠性和網絡速度都應仔細考慮。

    系統由雙星型以太網或雙環形以太網組成,根據水電站規模配置各種工作站、視頻工作站、服務器等,可以選用LED顯示屏、DLP數字拼接牆,如果要接Web或其他MIS系統等,應注意加安全隔離裝置。爲通訊可靠,應采用兩根光纖通訊通道,或其他類型兩個通訊通道。

    單機容量1萬kW以上的監控系統

    2、單機容量1萬kW以下的水電站

    這種水電站的遠程監控中心可以設計得簡易些。系統由雙以太網或單環形以太網組成,根據水電站規模配置各種工作站、視頻工作站、服務器等,如果要接Web或其他MIS系統等,應注意加安全隔離裝置。爲通訊可靠,一般采用兩根光纖通訊通道,或其他類型的通訊通道。

    單機容量1萬kW以下的監控系水電站梯級調度衛星通訊系統之一

    單機容量1萬kW以下的監控系統之二

    3、小小型(迷你型)400V水電站

    可基于移動互聯網實現手機監控方式,不用設置遠程監控中心。

    四、遠程控制的通訊通道

    遠程控制的通訊通道的性能良好是完全無人值班水電站“安全運行,控制可靠”的保證,應根據水電站的情況選擇通訊通道,有下列通訊通道可供選擇。

    1、光纖通訊

    光纖通訊具有通訊容量大、速率高、通訊可靠、傳輸距離遠、不怕雷擊等優點,可以自行架設或租用通訊公司的光纖,應該是首選的通訊通道。

    2、GPRS和3G/4G網

    GPRS和3G/4G網都是通訊公司的網絡,客戶租用是按流量計費。GPRS的帶寬爲115kbps,3G的帶寬爲2Mbps,

    4G的寬帶可達到100Mbps。前者可傳輸數據,3G可傳輸數據和圖像,4G可傳輸數據和高清圖像。

    3、無線擴頻

    無線擴頻的帶寬爲2~20Mbps,能夠傳輸數據和圖像,具有通訊可靠、誤碼率極低、抗電磁幹擾性能強等優點,而且使用的是國際自由頻道,可傳輸距離約30~60公裏,更遠的距離要加中繼站。

    無線擴頻采用超短波傳輸,工作頻率爲2.8G和5.8G,只能直線傳播,不能繞過高山和高大建築物(需加中繼站)。

    4、載波通訊

    載波通訊不用架設專用電纜,借用電力架空線傳輸信息,但速度慢、誤碼率高、易受電力線路運行方式的影響,不宜在無人值班水電站使用。

    5、衛星通訊

    衛星通訊的優點是省去敷設光纖網絡,需要租用衛星公司的通訊通道。其他優缺點見前面的介紹。

    五、無人值班水電站的網絡與結構

    1、單機容量1萬kW以上的水電站

    爲保證水電站的“運行安全,控制可靠”,我們采用雙星型以太網和雙環形以太網的冗余結構,可以保證任何時刻、網絡任何一處出現故障不影響水電站安全運行與可靠控制。

    機組LCU屏應采用雙CPU、雙以太網模塊、雙電源的PLC;電量反饋回路宜采用兩條通道反饋。LCU屏采用交直流雙路供電;微機調速器、微機勵磁系統等只有RS485通訊口的設備,應用一台通訊管理機轉換成雙以太網口;根據水電站所在地區,設計防雷系統。其結構示意圖如下。

    2、單機容量1萬kW以下的水電站

    這些水電站容量較小,機組LCU屏可以采用單CPU的PLC,但是爲保證通訊通道的可靠性,仍宜采用雙通訊通道,故應采用雙以太網模塊的PLC,用雙星型以太網(如右圖);如機組LCU屏用單以太網模塊的PLC,則采用單環形以太網結構。結構示意圖如下。

    3、小小型(迷你型)400V水電站

    采用小型PLC作控制,配備GPRS或3G通訊模塊,利用手機進行遠距離簡易控制與監測。其結構示意圖見本冊P3(400V小小型水電站完全無人值班結構圖)。

    六、視頻監視系統

    水電站實現“完全無人值班”後,爲保證安全運行,應安裝工業視頻監控系統,推薦采用全數字化網絡視頻監控解決方案。

    視頻監視畫面數字化網絡視頻監控系統,將系統中信息流(包括視頻、音頻、控制等)從模擬狀態轉爲數字狀態,從根本上改變視頻監控系統信息采集、數據處理、傳輸與轉儲、系統控制等過程的方式和結構形式。其采用了以網絡爲傳輸媒介,基于TCP/IP協議,以計算機技術爲核心的數字視頻圖像監視系統。特點是現場攝像機的模擬視頻信號及控制信號在現場即被轉換爲數字信號發送、接收、控制、存儲與顯示,是“全數字、網絡化”的系統,在統一的管理平台上管理和控制,從而達到數字化、網絡化、多級別的管理模式。

    1、數字化網絡視頻監測系統的特點

    與其它産品相比,本系統大大簡化了用戶在使用過程中的複雜程度。突出體現在方案設計、實施過程、使用過程、售後服務過程等四個方面。

    方案設計時:方案設計非常簡便,只需要參考監控點數量和存儲周期即可,而無需考慮更多問題;

    實施過程中:用戶只需要添加前端設備信息和簡單設置後,就可以直接使用,而不需要像其它産品那樣,還要安裝各種操作系統、安裝應用軟件、安裝磁盤陣列、加載硬盤、調試服務器、加載前端設備等複雜的工作過程;

    使用過程中:操作便捷,用戶的普通值班人員,只要會使用以前模擬矩陣的鍵盤,就可以完全操作本系統,還可使用電腦來操作;

    服務過程中:簡化用戶工作,並能判斷故障原因是前端設備問題,或後端軟件問題,還是後端硬件問題。而且售後服務是面向一個廠家,不會出現各廠家推诿問題。

    系統可以完全脫離計算機獨立運行工作,這對于售後服務來說一是工作簡化,二是售後服務成本更低,可以完全不用考慮人爲因素的問題。

    另外該系統還具備相應的擴展性,支持今後的二次開發,可以擴展智能人物識別、車輛識別等功能。

    2、視頻監測系統的基本功能

    1、用戶管理功能,包括登陸密碼更改;可加入、編輯和刪除用戶;可進行權限分配,系統管理員級,可對所看到的監控點進行控制。操作員級,可對部分監控點進行控制。浏覽用戶級,僅可進行視頻觀看,不能對設備進行任何操作和設置。

    2、圖像浏覽與控制功能,可以選擇1、4、9、16、25等顯示方式,可方便地遠程控制“上/下/左/右/變焦/聚焦”

    3、錄像及資料回放功能,可以設置多種錄像方式、如定時、報警錄像、手動錄像等;可檢索、播放、下載錄像資料。

    4、流媒體分發功能,實現音視頻數據流的分發作用,以滿足多用戶同時監視的需求。

    5、完善的報警功能,報警處理策略包括:報警後聲音和燈光啓動;報警錄像和預錄功能;報警自動切換圖像;報警自動調出電子地圖等功能。

    6、電視牆顯示,支持數字矩陣切換功能,在監視器上輪巡多個監控點圖像。

    7、電子地圖設置,每個監控點和報警點都在地圖上生成特定的圖標;可以快速定位。


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