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[摘 要]水电站是将水的势能和动能转化为电能的发电站。水电站监控保护系统则是对这一能量转换过程全面地、系统地进行监视、控制和保护的设备系统。水电站监控保护系统的主要工作是监视和控制输水发电系统、水力机械设备及系统、电气设备及系统、泄洪闸门及水工建筑物等，确保水电站的安全高效经济运行。本文就水电站监控保护和通信系统进行分析介绍。
[关键词]水电站；监控保护；通信
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）37-0290-01
一、水电站监控保护和通信系统内容
水电站保护系统主要包括发变组保护、母线保护、电抗器和厂用电设备保护，如发电机纵差保护，机组过速保护，温度过高保护，油压装置事故低油压保护，主变瓦斯保护等。水电站内电气设备主要有水轮发电机、变压器、母线、断路器等，不同的电气设备有不同的继电保护配置要求。大中型水电站内的电气设备一般采用微机型继电保护装置。
水电站通信系统主要包括系统通信、站内通信、对外通信、施工通信和水情自动测报系统通信等。水电站的通信方式总体上可分为有线通信方式和无线通信方式两类，有线通信方式由电缆通信和光纤通信等实现，无线通信方式主要由电力载波通信、卫星通信、移动通信、微波通信、短波及超短波通信等实现。随着通信技术的不断发展和更新，光纤通信、卫星通信、移动通信在水电站通信领域得到越来越广泛的应用。
二、系统设计原则
1、实用性及可靠性原则
在远程监控系统工程中，首先考虑的是实用性和可靠性，遵循面向应用、注重实效、急用先上、逐步完善的原则，以确保使用的技术及设备成熟可靠。在系统的设计和实施工程中，应该充分考虑系统的可靠性。
2、先进性、成熟性与可扩展性原则
在满足实用性原则的基础上，并结合水力发电厂的实际情况，选用先进的设备、优化的结构、综合布线方式及多媒体控制技术，以适应新世纪现代生产管理发展的需要。系统建设适应行业发展，具有良好的可扩展性，充分保证能够将今后增加的新设备和新功能简单方便地与原有系统相结合。
3、开放性和标准化原则
系统中所采用的布线设计、通信协议、系统设备及布线材料都符合国际标准、国家标准、工业标准和各类标准及相关行业标准。充分利用不同网络的优势，将它们有机地结合起来，为信息交换和设备互操作创造有利条件。
4、经济性原则
在完成系统建设目标的基础上，力争用最少的投资，取得最大的效益。在网络设计、设备选型上，采用高性能价格比的方案和设备，不仅使资金的投入、产出比达到最大值，而且要降低整个系统的运行成本，以较低的人员与资金投入来维持系统的正常运行。
5、可维护性、可管理性原则
网络设计和设备选型应具备实施安装方便、配置方便等特点，尽可能采用先进的、直观的管理手段，能够合理配置、均衡和调整网络资源，监控网络运行状态，控制网络运行。
三、监控系统安全性设计
1）为了防止对监控系统的不正当利用，我们在进入监控分控系统时设置了各自的身份验证，只有通过了身份验证方可对各项功能进行操作。系统中，我们设置系统管理员具有最高管理权限，可以对各监控点进行授权，只有经过授权的分控点才可对监控点进行监视和控制。采用此办法，便可根本杜绝利用监控系统进行的一切不正当行为。
2）对于系统电源的管理，我们建议在主控中心统一为摄像机提供电源，以防止人为前端断电。同时可考虑为整个监控系统统一配备UPS不间断电源，保证在断电的情况下不影响监控系统正常工作。
3）数字录像的安全性策略：我们所采用的数字智能型控制主机具有掉电重启功能，以及权限设置、数据备份和视频丢失报警等功能。可對16路图像源任意授权，实施数字监控和录像。当前端设备遭破坏致使视频图像丢失时，系统会有报警提示，通知使用者出现错误的图像源等信息，并指导使用者进行设备调整；另外，系统还可设置视频移动感知报警，当监视画面上出现物体移动时，系统也有报警提示，通知使用者出现监控区域有移动物体，提醒使用者注意该物体是否为非法入侵；
四、通信网络安全性设计
水电站监控保护综合自动化系统，可实现站内设备的信息充分共享，并通过远动通信接口实现与外部系统的信息共享。水电站监控保护综合自动化系统通信网络由站内通信网络、远动通信接口以及与其它智能设备接口等三个部分组成。
1）站内通信网络
鉴于以太网优越的综合性能及在工业控制领域运用中高占有率，水电站监控保护综合自动化系统选用以太网为基础构建通信网络。
整个网络采用分层分布的体系，站用层使用100M以太网，间隔层使用10M以太网。均采用集线器（交换机）的星型拓扑结构，传输介质根据需要选择双绞线或光纤。
现地层的保护装置、测控装置、自动装置等具备以太网接口的设备直接接入现地层以太网，其它分布布置的智能设备通过规约转换器、测控装置或低压保护装置转接入现地层以太网。根据设备所属区域连接到适当的现地层集线器（交换机）。然后再将所有现地层集线器（交换机）接入站用层集线器（交换机）。
水电站监控保护综合自动化系统还使用TCP/IP通信规约栈，在保证传输效率的基础上实现了整个通信系统的健壮性和兼容性。
2）远动通信接口
水电站监控保护综合自动化系统利用专门的通信服务器完成变电站自动化系统和各种外部网络的互连，可以收集变电站内所有保护、测控、IED装置的信息，使用各种标准通信规约以一对多的方式进行发送，并对各上位机下达的各种控制命令进行分析后发往对应的设备正确执行。
系统通信服务器在软件上兼容多种厂商/国家/国际的远动通信规约，也能在较短时间内实现使用者特殊的规约要求。另外ZR3000型系统在硬件上提供多种通信接口方式，不仅兼容目前各种调制解调标准的模拟通信，还能以高达64Kbps的通信速率接入各种数字通信网络，也可通过标准的10M以太网口和外部通信，基本上能够适应将来一段时间内电力系统通信网络的技术发展。利用GPS OEM板进行二次开发，远动接口能为全站统一提供高精度的卫星时钟，并能在没有GPS的时候采用来自某个主站的信道时间统一全站时钟。
五、结束语
在满足实用性原则的基础上，并结合发电总厂的实际情况，选用先进的设备、优化的结构、综合布线方式及多媒体控制技术，力争将系统的技术水平定位在一个高层次上，以适应新世纪现代生产管理发展的需要。为确保系统建成后顺利运行及适应未来技术发展的需要，在安防系统工程设计中，必须坚持长远规划分布实施的原则，将系统建设成为一种具有高起点，易于扩充、升级和管理，易于使用的安防系统。
参考文献
[1] 刘国阳.水电站监控保护和通信系统[N].中国能源报.2013（22）.
[2] 葛宣.葛洲坝集团安装瀑布沟水电站500千伏GIS系统运行成功[N].中国水利报.2009（01）.
[关键词]水电站；监控保护；通信
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）37-0290-01
一、水电站监控保护和通信系统内容
水电站保护系统主要包括发变组保护、母线保护、电抗器和厂用电设备保护，如发电机纵差保护，机组过速保护，温度过高保护，油压装置事故低油压保护，主变瓦斯保护等。水电站内电气设备主要有水轮发电机、变压器、母线、断路器等，不同的电气设备有不同的继电保护配置要求。大中型水电站内的电气设备一般采用微机型继电保护装置。
水电站通信系统主要包括系统通信、站内通信、对外通信、施工通信和水情自动测报系统通信等。水电站的通信方式总体上可分为有线通信方式和无线通信方式两类，有线通信方式由电缆通信和光纤通信等实现，无线通信方式主要由电力载波通信、卫星通信、移动通信、微波通信、短波及超短波通信等实现。随着通信技术的不断发展和更新，光纤通信、卫星通信、移动通信在水电站通信领域得到越来越广泛的应用。
二、系统设计原则
1、实用性及可靠性原则
在远程监控系统工程中，首先考虑的是实用性和可靠性，遵循面向应用、注重实效、急用先上、逐步完善的原则，以确保使用的技术及设备成熟可靠。在系统的设计和实施工程中，应该充分考虑系统的可靠性。
2、先进性、成熟性与可扩展性原则
在满足实用性原则的基础上，并结合水力发电厂的实际情况，选用先进的设备、优化的结构、综合布线方式及多媒体控制技术，以适应新世纪现代生产管理发展的需要。系统建设适应行业发展，具有良好的可扩展性，充分保证能够将今后增加的新设备和新功能简单方便地与原有系统相结合。
3、开放性和标准化原则
系统中所采用的布线设计、通信协议、系统设备及布线材料都符合国际标准、国家标准、工业标准和各类标准及相关行业标准。充分利用不同网络的优势，将它们有机地结合起来，为信息交换和设备互操作创造有利条件。
4、经济性原则
在完成系统建设目标的基础上，力争用最少的投资，取得最大的效益。在网络设计、设备选型上，采用高性能价格比的方案和设备，不仅使资金的投入、产出比达到最大值，而且要降低整个系统的运行成本，以较低的人员与资金投入来维持系统的正常运行。
5、可维护性、可管理性原则
网络设计和设备选型应具备实施安装方便、配置方便等特点，尽可能采用先进的、直观的管理手段，能够合理配置、均衡和调整网络资源，监控网络运行状态，控制网络运行。
三、监控系统安全性设计
1）为了防止对监控系统的不正当利用，我们在进入监控分控系统时设置了各自的身份验证，只有通过了身份验证方可对各项功能进行操作。系统中，我们设置系统管理员具有最高管理权限，可以对各监控点进行授权，只有经过授权的分控点才可对监控点进行监视和控制。采用此办法，便可根本杜绝利用监控系统进行的一切不正当行为。
2）对于系统电源的管理，我们建议在主控中心统一为摄像机提供电源，以防止人为前端断电。同时可考虑为整个监控系统统一配备UPS不间断电源，保证在断电的情况下不影响监控系统正常工作。
3）数字录像的安全性策略：我们所采用的数字智能型控制主机具有掉电重启功能，以及权限设置、数据备份和视频丢失报警等功能。可對16路图像源任意授权，实施数字监控和录像。当前端设备遭破坏致使视频图像丢失时，系统会有报警提示，通知使用者出现错误的图像源等信息，并指导使用者进行设备调整；另外，系统还可设置视频移动感知报警，当监视画面上出现物体移动时，系统也有报警提示，通知使用者出现监控区域有移动物体，提醒使用者注意该物体是否为非法入侵；
四、通信网络安全性设计
水电站监控保护综合自动化系统，可实现站内设备的信息充分共享，并通过远动通信接口实现与外部系统的信息共享。水电站监控保护综合自动化系统通信网络由站内通信网络、远动通信接口以及与其它智能设备接口等三个部分组成。
1）站内通信网络
鉴于以太网优越的综合性能及在工业控制领域运用中高占有率，水电站监控保护综合自动化系统选用以太网为基础构建通信网络。
整个网络采用分层分布的体系，站用层使用100M以太网，间隔层使用10M以太网。均采用集线器（交换机）的星型拓扑结构，传输介质根据需要选择双绞线或光纤。
现地层的保护装置、测控装置、自动装置等具备以太网接口的设备直接接入现地层以太网，其它分布布置的智能设备通过规约转换器、测控装置或低压保护装置转接入现地层以太网。根据设备所属区域连接到适当的现地层集线器（交换机）。然后再将所有现地层集线器（交换机）接入站用层集线器（交换机）。
水电站监控保护综合自动化系统还使用TCP/IP通信规约栈，在保证传输效率的基础上实现了整个通信系统的健壮性和兼容性。
2）远动通信接口
水电站监控保护综合自动化系统利用专门的通信服务器完成变电站自动化系统和各种外部网络的互连，可以收集变电站内所有保护、测控、IED装置的信息，使用各种标准通信规约以一对多的方式进行发送，并对各上位机下达的各种控制命令进行分析后发往对应的设备正确执行。
系统通信服务器在软件上兼容多种厂商/国家/国际的远动通信规约，也能在较短时间内实现使用者特殊的规约要求。另外ZR3000型系统在硬件上提供多种通信接口方式，不仅兼容目前各种调制解调标准的模拟通信，还能以高达64Kbps的通信速率接入各种数字通信网络，也可通过标准的10M以太网口和外部通信，基本上能够适应将来一段时间内电力系统通信网络的技术发展。利用GPS OEM板进行二次开发，远动接口能为全站统一提供高精度的卫星时钟，并能在没有GPS的时候采用来自某个主站的信道时间统一全站时钟。
五、结束语
在满足实用性原则的基础上，并结合发电总厂的实际情况，选用先进的设备、优化的结构、综合布线方式及多媒体控制技术，力争将系统的技术水平定位在一个高层次上，以适应新世纪现代生产管理发展的需要。为确保系统建成后顺利运行及适应未来技术发展的需要，在安防系统工程设计中，必须坚持长远规划分布实施的原则，将系统建设成为一种具有高起点，易于扩充、升级和管理，易于使用的安防系统。
参考文献
[1] 刘国阳.水电站监控保护和通信系统[N].中国能源报.2013（22）.
[2] 葛宣.葛洲坝集团安装瀑布沟水电站500千伏GIS系统运行成功[N].中国水利报.2009（01）.