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第二届“中国小水电论坛”论文专辑SMALLHYDROPOWER2011No6,TotalNo162

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中小型水电站完全无人值班自动化系统的研究

袁江锋文建辉苗红雷(华自科技股份有限公司湖南长沙410205)

【摘要】我国中小型水电站已实现了“少人值班”的综合自动化系统，还没有实现“完全无人值班”的运行模式；经水利部试点，在湖南省慈利县赵家垭水电站、吉林省临江市贾家营水电站及云南省师宗县冒水洞水电站等初步实现了水电站“完全无人值班”的运行模式，水电站值班放在距电站30~70km外的县城。在试点的基础上，讨论了各种情况下的“完全无人值班自动化系统”的设计模式。图11幅。

【关键词】中小型水电站完全无人值班自动化系统设计

1完全无人值班自动化系统

1.1概述

中小型水电站综合自动化系统在国内已发展了十余年，水电站自动化水平已取得长足的进步。但从目前国内情况来看，变电站已从“综合自动化系统”发展到“完全无人值班自动化系统”,目前正向“数字化变电站”发展；而中小型水电站则刚刚开始进行“完全无人值班自动化系统”的试验。

自从水电站采用“综合自动化系统”以来，“少人值班”已在我国的水电站得到广泛的应用。由于计算机监控技术、网络通信技术和水电站各种配套设备性能质量不断进步，质量不断提高，而且人们的观念和管理水平也在不断进步，这为水电站“完全无人值班”的实现提供了良好的条件。为了适应电力工业发展的需要，提高设备安全运行和自动化水平，改变我国电厂管理用人多、效率低的落后局面，赶上世界先进水平，水电站实现“完全无人值班”是改革的必由之路。为此，2009年水利部提出中小型水电站“完全无人值班”的试点。

笔者认为，“完全无人值班”水电站应该是在水电站内没有值班人员，更没有技术人员，只是留有安全值守人员，然后用远距离通讯的方式，将值班工作的监控中心安置在生活条件较好的县城或城市(见图1)。

收稿日期：2011-08-18

作者简介：袁江锋(1979-),男，工程师，主要从事电力系统发配电自动化系统技术研制工作。

图1远程监控屏

1.2形式

根据水电站的类型，水电站“完全无人值班”可以有3种形式：

1)梯级水电站全部实现“完全无人值班”,将各级水电站连成网络，然后将调度监控中心设置在远离水电站的城镇。

2)单座水电站实现“完全无人值班”,将监控中心设置在远距离的县城。

3)400V电压的小水电站实现“完全无人值班”,不用设置远距离的监控中心，利用GPRS网或3G网，甚至可用手机实现水电站的自动控制。

1.3条件

水电站要实现“完全无人值班”,应该具备下列4个条件：

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1)性能优良的一次设备。

2)合理设计的二次设备(包括可靠的通讯通道)。

3)相应配套的无人值班管理制度。

4)普遍提高的人员素质。

1.4要求

在设计完全无人值班水电站自动控制系统时，应考虑下面的一些要求：

1)完全无人值班水电站应以“安全运行、可靠控制”为第一重要原则，因此，在关键部分均采用双重冗余设计。

2)计算机监控系统采用双网结构，采用分层分布开放式结构，满足业主要求的安全可靠、经济实用、技术先进、功能齐全和便于扩充等基本原则。

3)可编程控制器PLC根据水电站容量，采用有2个以太网通讯模块的PLC;要求更高时，PLC可采用双CPU、双电源、双通讯模块的配置。

4)通讯通道采用双网结构(或环行网络结构),为可靠起见，应架设2根单模光缆，不宜采用1根光缆中用不同光纤的结构。

5)实现“完全无人值班”以后，上位机的结构不再是放在计算机桌上的计算机系统，而是采用嵌入式工控机作主机，并且是和以太网交换机、光端机等安装在屏柜上，组成远动监控屏。

由于水电站的规模大小不同，情况各异，不能用统一的结构来设计自动化控制系统。因此，将中小型水电站粗略的分成三类：第一类是单机容量在10000kW以上，可以称为中型水电站；第二类是单机容量在10000kW以下，可以称为小型水电站；第三类是容量很小的400V电压的水电站，可以称为小小型水电站。这种分类不符合国家的分类标准，只是说明不同的单机容量，为了得到较好的性价比，其自动化控制系统设计时的不同。

2系统设计

2.1小型水电站设计原则

对于单机容量在10000kW以下的水电站，由于投资较少，又想实现水电站的“完全无人值班”,可以有下面的设计原则：

1)水电站自动化LCU屏采用有以太网接口