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【摘要】随着我国社会经济的快速发展，我国计算机技术、信息技术以及网络技术也在快速的发展，智能化电气同样也在不断的发展和进步。在水电厂自动化的领域中，光电式互感器以及智能化开关等机电一体化设备技术的出现，使得我国水电厂努力向着数字化的方向发展。我国水电厂自动化也要发展为一个集计算机、通信以及电力电子等为一体的综合系统。本文论述了我国数字化水电厂自动化系统的特点，分析了自动化系统的结构以及网络选型，这些对我国水电厂自动化的相关行业人员来说，起到一定的借鉴作用。
【关键字】
中图分类号：TM6 文献标识码：A 文章编号：
1前言
经过近几年的发展，水电厂自动化技术已经发展到了一定的水平。现阶段，我国城乡电网的中低电压水电厂实现了无人值班，高压以及超高压水电厂也采用了大量先进的自动化技术，这在一定程度上提高了我国电网的建设水平，加大了输配电与电网调度，降低了水电厂建设的总体造价。随着智能化开关与光电式电流电压互感器等技术的日趋成熟，计算机告诉网络的开发应用对我国水电厂自动化技术有着深刻的影响。水电厂自动化系统的全数字化将成为趋势。
2数字化水电厂自动化系统的特点
一般来说，水电厂自动化系统的特点主要有以下几点。
（1）一次设备的智能化
一次设备中被控制的操作驱动回路和被检测的信号回路均是采用微处理技术设计的，这样也就简化了控制回路和常规机电式继电器的结构。数字公共信号网络和数字遥控器也逐渐取代了传统的导线连接。也就是说，水电厂的二次回路中，常规继电器以及逻辑混录将逐渐被可编程序所代替，光纤和光电数字也将取代常规的强电模拟信号与控制电缆。
（2）二次設备的网络化
在水电厂中，常规的二次设备有继电保护装置、在线检测装置、防误闭锁装置、电压无功装置、测量控制装置、故障录播装置、以及测量控制装置和运动装置等。这些装置都基于标准化和模块化的微处理机设计和指导的。而设备的连接则是采用高速网络通信，常规功能装置中重复的I/O现场接口将不再出现在二次设备中，二次设备通过网络来实现数据的共享和资源的共享。而过去的那些常规的功能装置也在数字化系统中逐渐转变为逻辑的功能模块。
（3）自动化运行管理系统
数字化的水电厂运行管理自动化系统主要包括数字记录电力生产运行设备的状态以及设备产生的数据、状态记录统计无纸化；分流交换以及数据信息分层的自动化；水电厂在运行的过程中，生产设备出现故障时，能够即时、自动提供设备的故障分析报告，自动指出故障的原因，同时提出故障处理的办法；数字化系统能够自动的发出水电厂设备的检修报告，也就使得常规的水电厂生产设备由状态检修转变为原有的定期检修。
3水电厂自动化系统的结构
一般来说，水电厂自动化系统的结构在逻辑上，主要包括以下三个层次。
（1）过程层
所谓过程层，就是指一次设备与二次设备之间的结合面，也就是电气设备中的智能化部分。其功能主要分为电气量检测、设备状态参数检测以及操作控制的执行与驱动这三类。
①电力运行过程中的电气量检测
电力运行过程中的实时电气量检测与传统的功能一样，主要是对电流、电压以及谐波分量进行检测。与传统不同的地方是，传统的电磁式电流互感器和电压互感器以及被先进的光电电流互感器和光电电压互感器所代替；传统模拟量被采集数字量代替。这种电气量检测具有较强的抗干扰和较好的绝缘性与抗饱和性。
②设备运行过程中的状态参数检测
一般来说，水电厂自动化系统中需要进行状态参数检测的设备主要有断路器、母线、电容器以及变压器等。而需要在线检测的主要有温度、绝缘、压力以及机械特性和工作状态。
③操作控制的执行与驱动
一般而言，操作控制的执行和驱动主要包括变压器分接头的调节和控制，断路器、刀闸的合分控制。在过程层中，这些操作控制的执行和驱动都是被动进行的。
（2）间隔层
间隔层的设备的功能主要有以下几种。
①汇总实时数据信息；
②对设备进行保护控制；
③实施闭锁功能；
④对同期进行操作和控制；
⑤优先控制数据的采集、统计的运算以及控制命令的发出；
⑥通信功能。
（3）站控层
站控层的任务主要是：
①通过两级高速网络来汇总全站的实时数据信息，同时还要按时登录历史数据库；
②将相关数据信息按照已定的规约送向调度和控制中心；
③对调度或者控制中心的相关控制命令进行接受；
④具有全站操作闭锁控制功能；
⑤具有站内监控以及人机联系的功能；
⑥具有在线维护间隔层和过程层中的设备的功能；
⑦具有自动分析和操作水电厂故障的功能。
4水电厂自动化系统中的网络选型
对于水电厂自动化系统来说，网络系统是其命脉所在。其信息传输的快速性与可靠性都决定了系统的可用性。在传统的水电厂自动化系统中，单套保护装置的保护算法与信息采集的运行通畅是在单个CPU的控制下进行的，这样也就使得同步采样、A/D转换、控制命令的输出、运算等整个过程简洁而快速的进行。然而在数字化的系统中，信息的采样、控制命令与保护算法的形成则是由网络上多个CPU相互配合共同完成的。怎样更好更快的对命令的快速输出进行控制和保护一个复杂的问题，其中最基本的条件之一就是网络的适应性，而最关键的技术则是制定一个合适的通信协议并提高网络通信的传输速度。
如果使用传统的现场总线技术，数字化的技术要求不能够得到完全的满足。数字化水电厂自动化的技术要求也就不能得到满足。现阶段，随着以太网的快速发展，以太网已经进入到工业自动化过程控制的领域，广泛地被应用在自动化控制领域中。以太网采用的为固话OSI七层协议以及传输速率可达100MHz的嵌入式以太网接口芯片和控制芯片开始大量出现。数字化水电厂自动化系统的两级网络都将采用以太网技术，从理论上来说，这种技术是可行的。
5数字化水电厂自动化系统在发展的过程中存在的问题
就目前而言，数字化水电厂自动化系统的研究正在自下而上在这三个层次中逐步发展。其研究重点主要放在过程层中，例如智能化开关设备、状态检测以及光电互感器等技术与设备的开发与研究。国外对过程层也进行了深入的研究，也获得了一定的成熟经验。我国一些大专院校、有关厂家以及科研院所等都投入了相当数量的人力来进行与之相关的开发和研究。在某些重要的方面，我国也获得了一些实质性的研究成果。从总的发展形势来看，目前我国的数字化水电厂自动化系统的发展仍然存在有以下几点问题。
（1）在研究与开发的过程中，不同专业之间的协作能力不够强，这点需要加强，譬如在进行智能化电气的研究时，一般至少要有光、机、电这三个专业的人才相互配合进行研究。
（2）在材料器材方面，要对其中的一些缺陷及时的进行改进。
（3）测试方法、检验标准以及试验设备这三个方面，尤其是电磁干扰与兼容（EMC）方面，其试验与控制还存在着一定的薄弱环节，要对这些薄弱环节及时进行改善。
6结束语
现阶段，水电厂自动化系统中的计算机监控系统已经日趋成熟，已经成功的应用于一些中大型水电厂和新建水电厂之中。数字化水电厂自动化是一个系统的工程，我国的水电厂自动化虽然已经有一定程度的发展，但是仍然存在着许多问题。要想实现全部数字化水电厂自动化的功能，就要对这些技术问题进行攻关、进行解决。随着我国对水电厂自动化系统研究和开发的逐渐深入，相信在不远的将来，我国数字化水电厂自动化系统会呈现一个蓬勃发展的趋势。
【参考文献】
[1]杨国有.水电厂自动化发展趋势的技术措施探讨[J].黑龙江科技信息,2008,5(24):70-72.
[2]蒙柄全，张国华，韦家武.水电厂自动化发展趋势的技术探讨[J].城市建设理论研究（电子版）,2011,8(32):18-20.
[3]陈基培.水电厂自动化发展趋势的技术措施探讨[J].新建设：现代物业上旬刊,2011,4(8):169-171.
[4]朱思学.水电厂自动化发展趋势的技术探讨[J].黑龙江科技信息,2009,16(24):132-135.
【关键字】
中图分类号：TM6 文献标识码：A 文章编号：
1前言
经过近几年的发展，水电厂自动化技术已经发展到了一定的水平。现阶段，我国城乡电网的中低电压水电厂实现了无人值班，高压以及超高压水电厂也采用了大量先进的自动化技术，这在一定程度上提高了我国电网的建设水平，加大了输配电与电网调度，降低了水电厂建设的总体造价。随着智能化开关与光电式电流电压互感器等技术的日趋成熟，计算机告诉网络的开发应用对我国水电厂自动化技术有着深刻的影响。水电厂自动化系统的全数字化将成为趋势。
2数字化水电厂自动化系统的特点
一般来说，水电厂自动化系统的特点主要有以下几点。
（1）一次设备的智能化
一次设备中被控制的操作驱动回路和被检测的信号回路均是采用微处理技术设计的，这样也就简化了控制回路和常规机电式继电器的结构。数字公共信号网络和数字遥控器也逐渐取代了传统的导线连接。也就是说，水电厂的二次回路中，常规继电器以及逻辑混录将逐渐被可编程序所代替，光纤和光电数字也将取代常规的强电模拟信号与控制电缆。
（2）二次設备的网络化
在水电厂中，常规的二次设备有继电保护装置、在线检测装置、防误闭锁装置、电压无功装置、测量控制装置、故障录播装置、以及测量控制装置和运动装置等。这些装置都基于标准化和模块化的微处理机设计和指导的。而设备的连接则是采用高速网络通信，常规功能装置中重复的I/O现场接口将不再出现在二次设备中，二次设备通过网络来实现数据的共享和资源的共享。而过去的那些常规的功能装置也在数字化系统中逐渐转变为逻辑的功能模块。
（3）自动化运行管理系统
数字化的水电厂运行管理自动化系统主要包括数字记录电力生产运行设备的状态以及设备产生的数据、状态记录统计无纸化；分流交换以及数据信息分层的自动化；水电厂在运行的过程中，生产设备出现故障时，能够即时、自动提供设备的故障分析报告，自动指出故障的原因，同时提出故障处理的办法；数字化系统能够自动的发出水电厂设备的检修报告，也就使得常规的水电厂生产设备由状态检修转变为原有的定期检修。
3水电厂自动化系统的结构
一般来说，水电厂自动化系统的结构在逻辑上，主要包括以下三个层次。
（1）过程层
所谓过程层，就是指一次设备与二次设备之间的结合面，也就是电气设备中的智能化部分。其功能主要分为电气量检测、设备状态参数检测以及操作控制的执行与驱动这三类。
①电力运行过程中的电气量检测
电力运行过程中的实时电气量检测与传统的功能一样，主要是对电流、电压以及谐波分量进行检测。与传统不同的地方是，传统的电磁式电流互感器和电压互感器以及被先进的光电电流互感器和光电电压互感器所代替；传统模拟量被采集数字量代替。这种电气量检测具有较强的抗干扰和较好的绝缘性与抗饱和性。
②设备运行过程中的状态参数检测
一般来说，水电厂自动化系统中需要进行状态参数检测的设备主要有断路器、母线、电容器以及变压器等。而需要在线检测的主要有温度、绝缘、压力以及机械特性和工作状态。
③操作控制的执行与驱动
一般而言，操作控制的执行和驱动主要包括变压器分接头的调节和控制，断路器、刀闸的合分控制。在过程层中，这些操作控制的执行和驱动都是被动进行的。
（2）间隔层
间隔层的设备的功能主要有以下几种。
①汇总实时数据信息；
②对设备进行保护控制；
③实施闭锁功能；
④对同期进行操作和控制；
⑤优先控制数据的采集、统计的运算以及控制命令的发出；
⑥通信功能。
（3）站控层
站控层的任务主要是：
①通过两级高速网络来汇总全站的实时数据信息，同时还要按时登录历史数据库；
②将相关数据信息按照已定的规约送向调度和控制中心；
③对调度或者控制中心的相关控制命令进行接受；
④具有全站操作闭锁控制功能；
⑤具有站内监控以及人机联系的功能；
⑥具有在线维护间隔层和过程层中的设备的功能；
⑦具有自动分析和操作水电厂故障的功能。
4水电厂自动化系统中的网络选型
对于水电厂自动化系统来说，网络系统是其命脉所在。其信息传输的快速性与可靠性都决定了系统的可用性。在传统的水电厂自动化系统中，单套保护装置的保护算法与信息采集的运行通畅是在单个CPU的控制下进行的，这样也就使得同步采样、A/D转换、控制命令的输出、运算等整个过程简洁而快速的进行。然而在数字化的系统中，信息的采样、控制命令与保护算法的形成则是由网络上多个CPU相互配合共同完成的。怎样更好更快的对命令的快速输出进行控制和保护一个复杂的问题，其中最基本的条件之一就是网络的适应性，而最关键的技术则是制定一个合适的通信协议并提高网络通信的传输速度。
如果使用传统的现场总线技术，数字化的技术要求不能够得到完全的满足。数字化水电厂自动化的技术要求也就不能得到满足。现阶段，随着以太网的快速发展，以太网已经进入到工业自动化过程控制的领域，广泛地被应用在自动化控制领域中。以太网采用的为固话OSI七层协议以及传输速率可达100MHz的嵌入式以太网接口芯片和控制芯片开始大量出现。数字化水电厂自动化系统的两级网络都将采用以太网技术，从理论上来说，这种技术是可行的。
5数字化水电厂自动化系统在发展的过程中存在的问题
就目前而言，数字化水电厂自动化系统的研究正在自下而上在这三个层次中逐步发展。其研究重点主要放在过程层中，例如智能化开关设备、状态检测以及光电互感器等技术与设备的开发与研究。国外对过程层也进行了深入的研究，也获得了一定的成熟经验。我国一些大专院校、有关厂家以及科研院所等都投入了相当数量的人力来进行与之相关的开发和研究。在某些重要的方面，我国也获得了一些实质性的研究成果。从总的发展形势来看，目前我国的数字化水电厂自动化系统的发展仍然存在有以下几点问题。
（1）在研究与开发的过程中，不同专业之间的协作能力不够强，这点需要加强，譬如在进行智能化电气的研究时，一般至少要有光、机、电这三个专业的人才相互配合进行研究。
（2）在材料器材方面，要对其中的一些缺陷及时的进行改进。
（3）测试方法、检验标准以及试验设备这三个方面，尤其是电磁干扰与兼容（EMC）方面，其试验与控制还存在着一定的薄弱环节，要对这些薄弱环节及时进行改善。
6结束语
现阶段，水电厂自动化系统中的计算机监控系统已经日趋成熟，已经成功的应用于一些中大型水电厂和新建水电厂之中。数字化水电厂自动化是一个系统的工程，我国的水电厂自动化虽然已经有一定程度的发展，但是仍然存在着许多问题。要想实现全部数字化水电厂自动化的功能，就要对这些技术问题进行攻关、进行解决。随着我国对水电厂自动化系统研究和开发的逐渐深入，相信在不远的将来，我国数字化水电厂自动化系统会呈现一个蓬勃发展的趋势。
【参考文献】
[1]杨国有.水电厂自动化发展趋势的技术措施探讨[J].黑龙江科技信息,2008,5(24):70-72.
[2]蒙柄全，张国华，韦家武.水电厂自动化发展趋势的技术探讨[J].城市建设理论研究（电子版）,2011,8(32):18-20.
[3]陈基培.水电厂自动化发展趋势的技术措施探讨[J].新建设：现代物业上旬刊,2011,4(8):169-171.
[4]朱思学.水电厂自动化发展趋势的技术探讨[J].黑龙江科技信息,2009,16(24):132-135.