探究水电站实验平台的创建

系统软件功能

水泵机组自动化软件功能水泵机组在无故障工况下，闭合全部刀闸与保护用断路器；电动闸阀与旁通电磁阀均处于关闭状态。水泵监控系统发出运行指令后；启动真空泵，当给水泵充水达到启动条件时，监控系统发出一号软启动器指令，停止真空泵，并按软启动规律启动水泵机组。当完成启动过程后，监控系统再发出旁通电磁阀开通指令，随后再发出电动闸阀开通指令，电动闸阀全部开通后，自行保持全开状态，旁通电磁阀关闭。这一自动开机过程即完成，处于正常抽水运行工况。监控系统处于实时在线监控状态。实时在线监控状态下实时监测的数据有：电压、电流、有功、功率因数、水塔水位、泵出口压力、地下水库水位、水泵瓦温、电机定子温度、泵与各断路器的运行状态。当需停止水泵运行时，由监控系统发出停运指令，先关闭电动闸阀，完成后再转到软停机进程，由软启动器完成对电动机的停机过程。监控系统则处于热机备用工况，时刻监测着泵站的全部参数并准备再次启动与自动运行。水电机组自动化软件功能水电机组计算机监控系统采用分层分布结构，由中央监控和现地监控组成。主要具有数据采集、数据处理及安全监视、控制与调节、人机联系、运行管理、系统诊断自恢复等功能。电站的人员可通过工作站完成机组的工况自动转换、测量机组的转速、各处温度、电信号、液压信号、机组状态等自动测量与显示、机组的功率调节、打印制表、参数设置、辅机系统的自动控制、实验计算等功能[3,4]。

实验平台的应用

该实验平台由水力系统、动力设备及电气与自动化系统三部分组成，能够真实模拟水电站发电过程，可以达到一键开机和无人值守。实验电站建成后，能够实现电能的正常生产，系统能够并网运行。实验电站的主要设备均由教师自主研发完成，如此规模的实验电站在国内高校中尚属首次。该系统建成后可进行以下教学实验和科学研究：（1）水轮发电机组的开机、停机过程试验；（2）水轮发电机组的发电运行试验；（3）水轮发电机组的空载扰动及甩负荷试验；（4）调速器的静特性试验；（5）调节系统的动特性试验；（6）励磁系统的静特性试验；（7）励磁系统的动特性试验；（8）水轮机的能量试验；（9）水轮机蜗壳测流试验；（10）发电机的自动准同期并列试验；（11）保护动作试验：（12）发电机机组振动监测研究：实验电站除满足课程实验外，还可以补充学生在电站实习时，无法实际操作的不足，如开停机过程、甩负荷、同期并列等，同时学生所编制的调速器、励磁、监控等相关程序也可在此进行验证。实验电站对水电站中的水轮机过渡过程、水轮机调节系统、励磁调节系统能够进行试验研究、监测分析等，为水电站在线监测与故障诊断研究提供试验条件。在进行各种科学研究和实验中，能够满足水电站的安全要求，实现各种过程的自动控制。

结语

实践证明，该实验平台的开发建设是成功的。既为水利水电类专业的本科生和水电站的技术人员培训提供认识实习、教学实验和运行培训基地，亦为水利水电工程重点学科对水电站动力设备及其控制系统运行特性的进一步研究提供强有力的技术手段，也可为水利水电工程学科硕、博士研究生论文研究提供实验平台，同时亦是水电工程建设部门考察西安理工大学水电站动力设备及其控制系统教学科研水平及开发能力的一个窗口。更重要的是，通过水电站动力设备及其控制系统的建设，将使西安理工大学成为西北乃至全国水利水电动力工程实验研究和中小水电站水轮发电机组及其控制系统定点开发基地，扩大了西安理工大学在水利水电教学及科学研究领域的影响，使教学和学科建设迈上一个新台阶。

作者：南海鹏 于向阳 吴罗长