水電站自動裝置工作結構

A. 水電站機組自動控制主要包括哪些方面的內容

水電站自動控制即來水源電站自動化，定義：用機械、電氣及電子設備，按預定程序對水電站主要設備進行自動操作和控制。應用學科： 水利科技（一級學科）；水力發電（二級學科）；水電站電氣迴路及變電設備（三級學科）
建議參看教材《水電站自動化(第3版)》，專門闡述水電站自動化的基礎理論和應用技術。全書共分六章，主要內容包括：水電站自動化的目的和內容、電子計算機在水電站的應用、水輪發電機的自動並列和勵磁的自動調節、頻率和有功功率的自動控制、輔助設備的自動控制以及水輪發電機組的自動程序控制等。書中取材以反映目前我國水電站的自動化技術為主，同時也適當介紹國內外的先進技術和發展趨勢。《水電站自動化(第3版)》為高等學校「水利水電動力工程」專業教材，也可作為有關專業的教學參考書，亦可供有關工程技術人員參考。

B. 水電站由那幾部分組成

水電站由以下六部分組成：

1、擋水建築物

2、泄水建築物

3、進水建築物

4、引水建築物

5、平水建築物

6、廠房樞紐建築物

(2)水電站自動裝置工作結構擴展閱讀：

實現水電站自動化技術的基礎之一是檢測水電站運行設備各項參數，其中控制設備、監測設備、控制節點是水電站輔助設備運行狀況自動檢測和監視的基礎，計算機接受輔助設定的。在實際運行過程中，雖然對部分對象進行控制時可發現其並未採取任何行動。

被控對象依然能夠達到良好的控制效果，但需要說明的是，控制對象自身發生改變仍然可能使得控制效果難以達到預計目標。

C. 水電站自動化設備包括哪些

自動化設備是個比較籠統的概念
比如：
自動裝置：繼電保護、自動同期裝置等；
自動元件：感測器、測溫儀等。

D. 水電站自動化系統的簡介

水電站的綜合自動化是建立在以計算機監控系統為基礎之上的，對整個電站(甚至梯級電站或整個流域)從水文測報；機組啟、停控制，工況監視；輔助、公用設備的啟、停控制，工況監視；負荷的分配，直到輸電線路運行全過程的自動控制，並能准確地與上一級調度部門進行實時數據通信等全方位自動監測的控制系統。一般包括5個子系統。
2.1計算機監控系統
2.1.1概述
這部分是綜合自動化系統的核心和基礎。根據計算機在水電站監控系統中的作用及其與常規監控設備的關系，一般有以下三種模式：
（1） 以常規控制設備為主，計算機為輔；
（2） 以計算機為主，常規控制設備為輔；
（3） 取消常規控制設備的全計算機監控系統。
根據水電站的裝機容量大小、在電網中的作用和各自的具體情況可分別選用不同模式的監控系統。一般新建電站和具備條件(資金、技術和發電許可等條件)的電站適合選擇第三種模式，以便達到一步到位的目的。對於受其它條件限制的老式水電站的改造，可分別考慮第一、第二兩種模式作為過渡。這其中各種模式針對各自電站的具體情況，在設計時也略有不同。
2.1.2實例
值得說明的是，隨著多媒體技術在水電站的應用，語音、動畫、可視化、視像功能也用於計算機監控系統。設計時應根據多媒體系統的結構，解決好與監控系統的連接問題。
2.1.3計算機監控系統的主要功能
梯級電站中心計算機監控系統應具備遙測、遙控、遙信、遙調(即「四遙」)的功能。
2.2工業電視監視系統
工業電視系統是現代化管理、監視的重要手段，它的主要用途是及時而真實准確地反應被監控對象的實際信息，從而為決策提供依據。
水電站的監控人員藉助於工業電視監控系統的輔助監視作用，親眼見到了實況，就能放心地對設備進行控制操作，能大大提高設備遠方操作的安全性及生產管理效率和自動化水平。並在一定程度上起到安全保衛的作用。
一般水電站工業電視系統不與計算機監控系統結合，工業電視監視系統前端設備獲取的信息經本系統網路傳送到主控室或分控室主機；在梯級水電站，各站的信息經獨立於計算機監控系統的通信通道分別由各水電站傳送到梯調中心。若工業電視系統結合於實時計算機監控系統，並由實時監控系統傳送信息到梯調中心，有可能對監控系統產生影響或干擾，不利於安全運行。另一方面是由於傳輸速率不同，工業電視監視系統要求的傳輸速率遠遠高於計算機監控系統，為達到傳輸要求必將大大增加投資。
工業電視監視系統獨立於實時計算機監控系統還有利於電站分期實施，水電站可先實施計算機監控系統，以後再做工業電視監視系統。
2.3消防監控系統
通過設置在主、副廠房、主變區、各主要機電設備的重要部位、油庫、主要建築設施等場所的探測器，消防系統能實現對水電站主要場所進行24h不間斷的火情監測。當探測器(感煙、感溫、紅外火焰、紫外、纜式感溫探測器)檢測到有火情時，通過系統匯流排，自動向中央控制室的集中報警控制器報警。集中報警控制器在接收到報警後，經過信息處理，在報警控制器上以數碼顯示方式顯示出火災的部位，並通過串列通信介面，在水電站消防計算機監視系統的crt上，自動顯示出火災的部位編號及該層的平面布置圖，提示出火災的處理措施，同時根據火情發生的部位，經確認及延時後，自動或手動對該部位及相關部位的防火排煙設備、滅火設備進行相應的控制，實施滅火等措施。所有的火情信息由水電站消防計算機監控系統主機經信息處理後送至計算機監控系統。該系統與計算機監控系統採用非同步通信方式實現通信。系統的構成如此所示。
另外還要求消防系統同時能實現對通風、防火排煙設備、二氧化碳滅火系統以及水噴霧滅火系統的控制。
2.4基礎自動化元件及自動裝置
2.4.1自動裝置
自動裝置是獨立於計算機監控系統之外，能單獨發揮作用，對相應設備進行自動控制和調節的裝置或迴路的邏輯組合。在水電站綜合自動化系統中，必須要有快速、靈敏、安全、穩定、可靠的自動控制設備與計算機監控設備相配套，才能取得很好的經濟效益。
計算機監控系統應與水機調速器、勵磁調節器、微機型繼電保護裝置及其它自動裝置介面。
2.4.2基礎自動化元件
基礎自動化元件是監視水電站主、輔設備運行工況、判斷和處理異常狀態、執行控制操作的耳目和手腳，其運行狀況直接影響著機組及輔助設備的自動控制和安全保護性能。一般應以國產為主，進口為輔的原則進行配置、選型。
2.5水文自動測報系統
我國多數水電站兼有防洪、灌溉等任務，在水庫調度工作中，不僅要搞好水庫的發電經濟調度，創造經濟效益，同時還要及時、正確地掌握水情、汛情，搞好防洪渡汛工作。水文自動測報系統一方面要及時、准確、快捷地採集水情，另一方面還要通過計算機在較短的時間內作出洪水預報。該系統對水電站的防洪、排沙、發電、調峰、調頻、灌溉、航運、漂木等均有十分重要的意義。
水文自動測報系統按規模和性質的不同可分為水文自動測報基本系統和水文自動測報網。水文自動測報基本系統由中心站(包括監測站)、遙測站、信道(包括中繼站)組成。水文自動測報網是通過計算機的標准介面和各種信道，把若干個基本系統聯接起來，組成進行數據交換的自動測報網路。
水文自動測報基本系統的功能框圖如此所示。
其通信方式一般有超短波通信、短波通信、衛星通信等，可根據電站規模及當地條件選擇不同的通信方式。
3.結束語
我國具有得天獨厚的水能資源，其理論蘊藏量為6.76億kw，年發電量59200億kw.h，技術可開發量為3.78億kw,居世界首位。逐漸加大開發力度，利用好豐富的水能資源，對於我國的現代化建設和可持續發展戰略的實施，具有十分重大的意義。
水電站實施綜合自動化系統，以達到「無人值班」(少人值守)的目標，是水電站現代化管理的發展方向，是科技進步的標志，是我國電力管理部門對水電站現代化提出的要求，在電力體制改革後也是水電站自身生存和發展的需要。
在綜合自動化系統實施改造時，應先從基礎自動化元件、自動裝置著手，先使手腳變得靈活，再對大腦進行手術。一旦大腦改變，便形成一套完整的綜合自動化系統。即使在近期內不能實現計算機監控，也能很好地實現小系統或常規方式的自動控制。對新建水電站，應以一步到位的方式設計並實施綜合自動化系統，因水電站一般投資較大，這部分增加的投資在電站總投資中所佔比例不大，但所起的作用和發揮的效益卻是巨大的。
水電站在考慮綜合自動化系統時，應加強與其他水電站和科研單位間的信息交流，吸取國內外的先進經驗，結合自身實際，因地制宜，力求實用，避免少走彎路，以提高水電站綜合自動化系統的經濟效益。同時應積極採用新技術、新工藝、新產品，為其可靠運行及其功能的正常發揮創造條件，進一步提高水電站的安全運行水平。

E. 變電站自動化系統的系統舉例

XNR－800系統設計了系列化的測控裝置：微機保護裝置和綜合一體化的保護測控裝置。不同規模、不同一次接線、不同要求的變電站實現綜合自動化，可以方便的應用這些面向對象設計的裝置。
為了更好地滿足用戶的需求，XNR－800型系統已形成系列化產品如下：
（一）、差動保護部分
1、XNR－891 二圈變壓器差動保護測控裝置（不帶操作迴路）
2、XNR－892 二圈變壓器差動保護測控裝置（帶操作迴路）
3、XNR－893 三圈變壓器差動保護測控裝置
4、XNR－894 線路差動保護測控裝置
5、XNR－896 電動機差動保護測控裝置
6、XNR－897 線路光纖縱差保護測控裝置
7、XNR－898 發電機差動保護測控裝置
8、XNR－899 發變組差動保護測控裝置
（二）、後備保護部分
1、XNR－882 二圈變壓器（高/低）後備保護測控裝置
2、XNR－883 三圈變壓器（高/中/低）後備保護測控裝置
3、XNR－888 發電機後備保護測控裝置
4、XNR－889 發電機接地保護測控裝置
5、XNR－885 主變後備保護操作裝置
6、XNR－886 主變非電量保護測控裝置
7、XNR－881 線路距離後備保護測控裝置
（三）、負荷保護部分
1、XNR－871 線路保護測控裝置
2、XNR－872 變壓器保護測控裝置
3、XNR－873 電動機保護測控裝置
6、XNR－876 電容器保護測控裝置
7、XNR－877 電抗器保護測控裝置
8、XNR－878 線路距離保護測控裝置
9、XNR－879 母聯保護測控裝置
（四）、輔助保護部分
1、XNR－862 備自投保護測控裝置
2、XNR－863 母線PT保護測控裝置
3、XNR－861 通訊管理總控裝置
4、XNR－864 電容器自動投切保護測控裝置
5、XNR－867 低壓減載保護測控裝置
6、 NPS－637 低周減載保護測控裝置
7、 NPS－638 電壓無功自動投切保護測控裝置
（五）、低壓保護部分
1、XNR－881 線路保護測控裝置
2、XNR－882 發電機保護測控裝置
3、XNR－883 電動機保護測控裝置
XNR－800型分層分布式結構示意圖如下：
常規水電站通訊示意圖
110KV變電站通訊示意圖 漢字顯示：該裝置採用大屏幕液晶直接顯示電流、電壓、功率等所需的電氣量，並且將保護動作的各種信息顯示在屏幕上，並記錄其動作時間及大小。指示明確：保護裝置上有六個指示燈，可以指示保護裝置的工作狀態、監視元件的狀態及對斷路器的跳合位監視。操作方便：保護裝置的保護投退、定值整定、數據查詢、開入檢測、開出試驗等都可在保護裝置的面板上直接操作，大大提高了操作的方便性。保密性強：保護裝置的保護投退、定值整定、開出試驗等設計到數據改動及繼電器的開出都需要輸入密碼，從而大大提高了操作的安全性。定值整定：所有的保護定值都通過操作菜單直接整定，在微機上及監控微機上進行定值整定都需要輸入操作密碼及許可權，保證了整定值的安全性。開出操作：按照圖紙對應的繼電器迴路，所有的繼電器開出都可通過面板直接開出操作，但都需要輸入其相應的密碼。數據顯示：保護裝置所採集到的：測量電流、母線電壓以及由此計算的線電壓、有功功率、無功功率、功率因數、頻率等電氣量都集中顯示在液晶屏上。采樣性能：保護電路和測量電路具有獨立的采樣迴路，既保證了監測精度，又保證了保護的抗飽和性能。出口獨立：所有出口繼電器都單獨使用一個通道，方便保護的投入和退出。遙控分合、保護合閘、保護跳閘、事故信號、預告信號及其特殊信號出口都獨立。軟體開放：通過軟體編輯的菜單，可查尋保護裝置所採集的各種電氣量，還可檢查出負荷的運行狀態，以及一些參數設置。事件記錄：能夠記錄最新60條以上事件信息，主要元件任何變位都有信息記錄，並且具有斷電保持功能，該信息可在事件記錄中查詢。自保功能：每個斷路器對應一個操作迴路，緊急時可直接對開關進行操作；另外，裝置具有斷路器跳合閘線圈保護功能，避免因機械拒動而燒毀斷路器線圈。抗擾性能：裝置機箱均採用密閉式，內部雙層屏蔽，減少了電磁對裝置的干擾。防震性能：保護裝置所有板件都是通過硬插件緊密相連，並有固定螺絲固定，避免了保護裝置在長途運輸中出現松動及脫落現象。替代性強：保護裝置功能強大，具有「四遙」功能，完全可替代常規繼電器的保護，數字式的輸入方式，大大減少了維護量。設計靈活：根據現場情況，可設計成集中組屏式，也可分散安裝於開關櫃上。
運行可靠：完善的自檢體系，硬體檢測直到繼電器跳閘出口，均採用可靠的元器件 本系統由電源及繼電器模件、交流采樣模件、CPU及開入量模件、匯流排模件、人機介面模件等組成。CPU採用DSP晶元，斷路器操作模件代替了原來開關櫃的全部操作。
各裝置設有獨立箱體，液晶顯示屏、按鍵、運行指示燈、斷路器位置指示燈、電源指示燈均裝於面板上便於操作、觀察。NPS－600系統採用模塊化設計，即由相同的硬體構成不同種保護。
1)、硬體組成
NPS－600型微機保護測控裝置由下列模件組成：交流采樣模件，CPU及開入量模件，電源及繼電器模件，匯流排模件，液晶顯示模件，全封閉金屬機箱。各模件之間有金屬屏蔽板，減少電磁干擾的影響。
各模件功能簡述如下：
1、電源及繼電器模件：提供裝置各種工作電源，直流或交流185－265V輸入，輸出±5V，+24V。二組電壓均不共地，且採用浮地方式，同外殼不相連。
+5V用於CPU及外圍晶元
+24V用於驅動繼電器
同時此模件安裝出口繼電器及中央信號繼電器，用於斷路器控制和中央信號報警。
2、交流采樣模件：將交流電壓、電流轉變為弱電信號，以便模數轉換。保護CT與測量CT分開，保證保護要求的抗飽和特性與測量精度。交流模件共可以裝13路交流輸入迴路?據用戶所要求的保護功能及測量功能而配備。其原理圖如下：
3、CPU及開入量模件：該模件是整個裝置的核心部分，完成模擬量、開關量的採集、處理，各種保護判據的運算，判斷，然後產生相應的控制出口，發信號及通訊傳輸等。
其原理及與相關插件的關系示意圖如下所示：
同時，此模件可接入開入量，所有接入微機保護的開入量，可將開入量的一端作為公共端短接後接入微機保護的公共端，另外一端作為信號輸入接到對應編號的端子上，所提供的開入量均做無源接點接入即可，保護裝置內部已經提供了公共端電源。
4、 匯流排模件：各模件之間用可靠得接插件與匯流排板相連接，通過匯流排板相互傳遞數據。
5、人機介面模件：人機介面模件裝有大屏幕液晶顯示器、鍵盤和指示燈，完成人機之間的對話，例如顯示電壓電流、保護事件，修改定值等。
超高壓變電站自動化系統主要模式
超高壓變電站自動化系統的結構模式從早期的以集中為主，發展到現在的以相對分散和分層分布分散為主，經歷了一個探索、改進和完善提高的過程，在模式設計和實際的工程建設中都有應用。
所謂集中模式，指的是保護、監控、通信等自動化功能模塊均在控制室集中布置，各模塊從物理上聯系較弱甚至毫無聯系。早期的系統，包括許多引進的產品，主要採用這種結構模式，目前仍有為數不少的這樣的系統在運行。
相對分散模式，指的是自動化系統設備按站內的電壓等級或一次設備布置區域劃分成幾個相對獨立的小區，在該小區內建設相應的設備小室，保護、監控等設備安裝於設備小室中，主站通信控制器、直流、錄波等設備仍集中安裝在控制室，各小室之間以及與控制室之間均通過工業匯流排網路互聯。這種模式從90年代後期開始得到大量應用。
分層分布分散模式亦即全監控，指的是參照中低壓變電站綜合自動化的結構模式，除主變、母線和高壓線路的保護測控、中央信號、通信仍採用集中組屏外，出線、電容器的保護、監控等設備完全按設備間隔安裝於就地的設備小室或直接安裝在一次設備上，各模塊之間採用標准局域匯流排和通信規約互聯。當然，也可按集中組屏的方式安裝這些模塊。這種模式在最近有迅速發展的勢頭。
隨著新技術的發展、新標準的制訂、新應用需求的提出，還會出現與之相適應的新的系統結構模式。