中小型水电站辅助设备监控系统中智能仪表的应用分析
摘 要：结合目前中小型水电站辅助设备常规控制方式中的缺陷，实现了基于智能仪表的辅助设备控制，仪表与上位机通过RS-485串行通信方式进行连接，应用工控软件对机组辅助设备监控系统进行组态，实现辅助设备的上位机控制。
关键词：监控系统；辅助设备改造；智能仪表；组态软件
引言
目前，我国中小型水电站由于技术瓶颈或其他原因，现地控制系统仍以传统的继电器模拟式机械仪表为主，自动化水平仍然比较落后。面对中小型水电站的现行状况，研究并应用基于智能仪表的中小型水电站辅助设备监控系统是十分有必要的。
传统的水电站辅助设备控制接线一般采用的是继电器回路控制，然而继电器回路控制具有机械接点多、开闭次数有限、布线工艺复杂等各种缺陷。采用智能仪表的软接点对传统接线进行改造就能够优化，使复杂的接线变得简单，而且更方便施工。因此，智能仪表对于水电站辅助设备的改造具有重要意义。
1.中小型水电站计算机监控系统的结构
中小型水电站一般单机容量小，因此其监控模式无需采用大型的水电厂的模式应该根据中小型水电站的特点，选择适合的计算机监控模式。目前，计算机监控系统模式有以下几种：
（1）分层分布监控系统。该系统分为现地控制单元级和电站级，此类型的系统结构复杂，而且价格昂贵，一般应用与大中型水电站和区域骨干型中小水电站中。
（2）集中式监控系统。该系统本身不具有现地控制单元（LCU），它是由一台计算机来执行人机接口和远动功能的。计算机采用工控机，它可以取代传统监控系统中央信号系统以及测量表计系统，同时该系统还能适用于恶劣的工业环境，系统结构不复杂，价格便宜，另外其设计原则与传统的中小型水电站设计原则相同，也因此更加被接受。
（3）专功能控制装置。该装置是将励磁、调速、数据采集、控制等多为一体的发电综合控制装置，这种装置功能性强，少占用空间，其缺陷就在于通用性差，仅适用于小型发电站。
针对以上多种监控系统的结构模式，在实际的运用中则需要根据水电站的实际要求来选择。若要求可靠性高的中型水电站则可以选择分层分布监控系统，若为较小型水电站则可考虑集中控制监控系统，若为小型水电站则可选择专功能控
制装置，以便节约成本。
2.智能仪表监控系统的组建
水能发电机组自动控制单元选择使用PLC、工控机、智能仪表来构成，本文则介绍使用该系统并采用RS-485总线与上位机通信，以该方式来达到远程监控，实现辅助设备的自动控制。
2.1计算机监控模式选择集中式监控系统。系统采用SWP-TSR数字显示控制仪。智能仪表可以独立运行，不受中央或其他控制器故障的影响。实施控制软件则可选用功能完善的组态王监控组态软件，操作人员可以在工作站实时监控、控制设备运行状态、修正设定值等等操作。
2.2辅助设备的智能仪表组态。控制系统具有3路模拟量输入，9路继电输出，根据控制的对象要求可以确定不同的输入、输出的量。利用SWP系列智能仪表来作为辅助设备的控制，这样既能满足要求还能给控制系统预留相应的余量。
SWP-TSR系列智能仪表为中文界面显示仪表参数组态设置，同时具有良好的交互性，通过人机交互能够便捷的进行组态设置，其中具有以下组态：①系统组态，顾名思义即用于系统时间的组态，可以利用该组态进行时间间隔记录，时标选择，屏幕保护延时等多种功能的组态；②通道组态，用于对通道输入值进行组态设置；③报警组态，对各通道的报警参数进行组态，例如报警类型、声音输出、会差值等等的相关设置；④通讯组态以及画面组态；⑤仪表显示画面，SWP-TSR智能仪表中含有多个显示画面，例如开关及画面、多通道显示、报警显示、历史显示等等许多组态画面和参数画面。
2.3智能仪表与监控系统之间的连接。①智能仪表与计算机之间的分布式测控系统。该系统由智能仪表收集各种测量数据和参数，通过串行通信接口将信息传递给上位机，由上位机进行更为复杂的其他操作。②智能仪表与上位机的通讯连接。SWP-TRS系列的智能仪表可以采用RS-485接线与上位机进行通讯。但采用该接线方式时需要在两者之间增加通讯转换器，RS-485通讯线应该使用屏蔽双绞线，同时通讯线的长度不能超过1km。为了尽量减小信号反射和干扰，需要在两端增加120Ω的电阻。
3.监控系统的组态
组态软件是数据采集与监视控制系统（SCADA）的软件平台工具，能够为用户提供设备驱动、数据采集和处理、流程控制等组态工作的平台。它具有自主化，能够分局用户的需求扩充相应的功能，具有多任务、丰富驱动等优点。组态的过程包含以下几点：创建和编辑工程、定义外部设备、定义变量和变量类型、组态辅助系统画面几大部分。
4.结语
随着电子技术的发展，智能仪表也随之快速发展，同时智能仪表也越来越丰富，其附带的传感器的功能也越来越丰富，智能仪表的性能也越来越稳定。今后的水电站监控系统中智能仪表和智能传感器也将会新的发展方向。基于智能仪表的中小型水电站辅助设备将会具有更高的自动化管理水平，能够实现监测和控制的网络化，同时也将更便于集中管理，是企业管理信息化的必由之路。加之，智能仪表的应用能够增强系统工作的稳定性，也能够节约管理和维护的成本，还能够降低运行维护人员的劳动强度和劳动量，提高企业的运行效益。
目前智能仪表在中小型水电中的应用还不够普遍，同时各个厂家生产的仪表通信协议也还不够统一。随着今后的发展，智能仪表将更加方便的互联，将现场控制和参数信息传送至局域网或者广域网抑或更广的范围，这样就能在更远的距离实现监测控制，将中小型水电站的自动化推向更高的台阶。
参考文献：
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