综合自动化系统在中小型水电站中的应用

中图分类号：TV742文献标识码： A 文章编号：

摘要：随着现代科学技术的进步，综合自动化系统的管理水平也在不断地提高，并且逐渐应用于水电站运行的控制和操作中，对水电站的运行具有重要的作用。因此，文章结合工程实例，通过介绍某水电站综合自动化系统的实际应用，对系统的配植、数据收集和监控等进行深入分析。为同类似案例分析提供借鉴。

关键词:水电站；综合自动化系统；控制调节

Abstract: along with the progress of modern science and technology, integrated automation system management level is in constant improving, and gradually applied in the control and operation run hydropower station, the operation of hydropower station has an important role. Therefore, based on the engineering example, through the introduction of a hydropower station is the practical application of integrated automation system, the system of distribution plant, data collection and monitoring and analysis. To provide a reference for the similar with case analysis.

Keywords: hydropower station; Integrated automation system; Control regulation

近些年，随着我国社会经济的快速发展和人们生活质量的不断提高，社会对电力的需求日益增加，同时对于电能质量的要求也越来越高。但是，由于当前我国电力行业长期存在自动化水平低的原因，难以满足社会对高质量电能的需求。因此，为提高电能的质量和发电效率，应将综合自动化系统应用于水电站的日常运作当中。综合自动化系统能够有效地将水电站各部分功能进行一体化的管理，实现水电站少人上班、自动控制、安全管理和经济运行。从而更好地发挥水电站的综合功能。

1水电站综合自动化系统的应用

某水电站是一座小型综合水利枢纽工程，水电站采用了计算机监控模式,主控台上配置一台监控计算机在线运行,实现水电站的高度自动化和智能化,主要包括自动记录、自动报表、自动报警、设备自动检测、运行参数管理、自动发水电控制、自动水电压控制和经济运行等功能。

2系统配置

(1)主控配置:配置主频1000MHz、内存256MB、硬盘40G的计算机,并附超高速缓冲存储器、光驱、软驱、高分辨率的CRT等。

(2)现地保护控制单元层:该控制单元采用可靠性高的一体化PLC可编程控制器,具有当地监控功能,可脱离上位机系统独立运行；同时还采用独立的微机自动准同期装置。采用脉冲输入或与水电度表直接通信方式进行水电量采集,机组LCU与微机调速器、励磁调节器、温度巡检仪、继水电保护设备等都有通信方式和硬件接口方式。通信为就地监控层和现地保护控制单元层可编程控制器进行直接连接,实现可编程控制的在线控制与在线编程。

(3)监视工作站:为随时了解水电站运行情况及故障事故处理,该工作站也配置了主频l000MHZ、内存256MB、硬盘40G的计算机,以及高分辨率21d的CRT。

(4)通讯网络:系统采用符合国际工业标准1TCP、IP通信协议,竞争式的通信方式,接口标准符合IEEE80213,采用10/100Mbps以太总线网络。

(5)打印机:配一台LBP-810中英文激光打印机,打印运行报表和运行事件(操作、运行参数和保护整定值修改、运行参数越限、复限、系统故障、事故及保护动作信息等)纪录及命令打印。

(6)供水电方式:计算机监控系统对水电站的安全运行至关重要,因而必须保证监控系统供水电的可靠性,不可中断,而且也不能受其它用水电设备的影响。

(7)系统与其它自动装置的接口YWT-l800型微机调速器、静止可控硅微机励磁调节器、继水电保护装置、微机同期装置、微机转速信号装置等其它自动化装置,它们与系统之间接口满足以下功能:能从主控级计算机下送控制、调节命令和数据到自动装置,例如送运行方式、改变命令等；确保励磁装置和继电保护装置的运行状态、报警信号等能通过LCU传到上级计算机。

3系统监控功能

计算机监控系统的主要目标是接受上级调度中心的调度指令,实现站内经济运行,自动监测和循环控制；提高水电站运行的安全运行水平和经济效益,改变运行条件及提高水电能生产的质量。其主要有以下几种功能。

3.1数据采集与处理

系统定时采集全站生产过程中的模拟量、脉冲量和开关量,并对采集的数据进行越限检查、复限检查和状态检查,同时记录并保存检查结果,以供管理系统实现画面显示、制表、打印及完成各种计算、控制等功能时使用。

3.2水电站运行监视

计算机监控系统通过CRT对全站各主机设备及辅机设备的运行状态进行实时监视,对各运行参数据进行实时显示。监视的设备包括全厂水电气系统、机组、油、水、气系统、直流系统。监控系统还对部分参数以及计算数据进行范围监视控制,对这些参数量值及梯度值可预选设定其限制范围,当它们越限时可作出相应的处理。处理包括越限报警,越复限时的自动显示,记录打印；对于重要参数及数据还应进行越限后至复限前的数据存储及召唤显示,频繁报警和打印记录。

3.3控制与调节

计算机监控系统根据水电站的运行情况实现自动发水电控制、自动水电压控制和经济运行,对全站的运行进行控制及调节。控制及调节的内容包括机组的开停操作,有功功率、无功功率调节,断路器操作等。

机组的有功和无功调节由现场控制单元LCU实现,给定值由上位机发出,经自动检测和调整,可实现闭环运行。另外,由调度中心发出的负荷调节指令经监控系统计算调整后,根据机组的各种限制工况,前池水位等合理地分配到各机组现地控制单元执行。

1)水电站自动水电压控制

计算机监控系统按照给定的条件和要求自动控制水电站母线水电压和全站无功功率,进行机组间无功功率的分配,其调节原则如下。

(1)无功调节首先主调机组承担,剩余部分由参加调节的机组分担。

(2)参加无功调节的机组按机组承担无功负荷的能力成比例的分配,或者考虑机组有功负荷的大小,按一定的功率因数分配机组的无功功率。

(3)机组的无功功率调整与升压变压器的抽头调节相配合,在调整分接头之前最大限度的利用发水电机的水电压调整范围。

(4)考虑机组的最大和最小无功功率的限制。

2)水电站自动发水电控制

计算机监控系统按照给定的条件和要求自动控制水电站的有功功率。根据前池水量或水电力系统的要求,考虑水电站及机组的运行限制条件,以经济运行为原则,确定水电站机组运行台数,运行机组的组合和机组间负荷的分配,同时兼顾避免频繁地启、停机组。