微机综合自动化技术在小型水电站的应用与评价

1、微机综合自动化技术在小型水电站的应用与评价摘要：从工程实际出发，简明介绍了微机综合自动化技术在西北口水电站的配置与应用，并总结了系统的运行效果及不足之处。关键词：水电站；微机综合自动化；配置与应用；效果评价1西北口水电站概述宜昌市西北口水电站装有3台6300kW水轮发电机组，第一期工程完成1#、2#机组的安装，工程于1992年6月20日建成并网发电；第二期工程完成3号机组的安装，主设备采用微机进行监控，工程于2001年6月20日建设完成，试运行成功后顺利并网发电。第三期工程完成1#、2#机组微机综合自动化改造，工程于2001年12月21日建成。3台机组机端电压均为6.3kV，其中1、2号机组通

2、过1号主变将电压升高为110kV,3号机组通过2号主变将电压升高为35kV和110kV。6.3kV母线采用单母线分段接线，110kV母线采用单母线接线。水电站共有出线二回，一回35KV线接至棠垭变电站，输送距离为6公里；另一回110KV线接至黄金卡变电站，输送距离为50公里。2微机综合自动化技术的发展概况及在水电站中应用的意义最初的微机技术在水电站自动控制领域中采用硬件“软化”技术，把由水电站常规电气设备完成的功能通过微机的软件完成，简化了系统的硬件接线，提高了系统工作的可靠性。但计算机各个功能单元之间基本上没有实现数据通讯，功能单元之间的协调工作是通过硬件接口电路来完成的随着科技的进步，微机

3、综合自动化技术迅猛发展，能够满足水电站的各种控制要求。水电站主设备和辅助设备的控制由分布在各地的计算机执行，利用通讯网络将各地的计算机连网，保证了数据能进行有效的传递。系统除了硬件接口电路外，还有软件接口电路，使得某一功能单元的数据信息能被其他功能单元或更高层次的微机监控系统所利用。外部通讯接口电路，使得微机监控系统能与外部计算机或与其他生产厂家提供的监控系统相连。微机监控系统集成度高，设备占用空间少，外部连接电缆数量少，增加了系统工作的可靠性。微机综合自动技术可以有效提高水电站的调峰能力，加快并网发电过程，提高供电质量，并为实现水电自动化调度奠定基础。3微机监控系统的配置与应用微机监控系统在

4、水电站中可与常规自动控制系统相结合，由计算机完成设备的参数巡检及定时记录，两者共同完成对设备的操作、控制和调节。目前较先进的组合方式是全计算机监控系统，即分层分布式计算机控制系统，按系统的结构和功能分为二个层次，上面一层称为上位机，一般由工控机担当；下面一层称为现地控制单元LCU，一般由工控机和PLC共同担当。图1西北口水电站网络结构的微机监控系统图西北口水电站装机容量不大，但在黄柏河流域处属于调峰电站，开停机频繁，对工作可靠性要求非常高，此次改造采用全计算机监控系统。根据水电站机组台数、升压站设备和辅助设备的数量，整个系统设置2台上位机和4台现地控制单元LCU2台上位机由工控机担当，4台现地

5、控制单元由PLC和IPC共同担当。网络结构的微机监控系统如图1所示。2台上位机是本站的2台主工作站，各用1台一体化工控机担当，PHI/550MHZ/128MB/15G型工控机，配有21CRT、通讯卡、网卡各1套，设置在中控室主控台，属于电站层控制系统。在此系统中，上位机没有直面控制设备，但它通过通信方式获得各设备的状态参数，可以完成现地LCU的控制功能，对设备进行全面调控，是水电站微机监控系统的核心。它的基本功能是对设备运行参数和状态进行实时显示、调控、数据管理、事件顺序记录、事故、故障报警记录、统计计算、数据通信及打印输出等。4台现地LCU，各由1台一体化工控机和PLC组成。PII/450M

6、HZ/64MB/6.4G型工控机，配有2块采集控制模板及17CRT、通讯卡、网卡各1套。采用日本欧姆龙公司生产的OMRONC200HX型PLC，配有电源模块，CPU模块，4块16点开关量输入模块，4块16点开关量输出模块。现地LCU的数量是根据水电站的装机台数、升压站及辅助设备的数量来确定的。3台机组各装1台现地LCU,属于机组层控制系统。机组LCU具备监控、保护、报警、记录、显示和通讯等功能。顺控功能能完成机组开停机控制、有功和无功调节，这种调节可以在现地手动操作，也可以受控于上位机。根据水电站实际需要，顺控功能还将机组冷却水、蝶阀等设备的控制纳入其中。一旦机组事故，保护功能可作用于机组停机

7、、跳闸和灭磁，提高了保护动作的可靠性。通讯功能使得机组LCU与微机励磁装置、调速器、温巡装置及上位机等设备实现通讯。升压站设备及油、水、气等辅助设备共用1台公用LCU，属功能单元层控制系统。公用LCU主要是对开关站设备进行保护、控制、电量监视、数据采集、越限报警、事故报警、对辅助设备进行监控及与上位机通讯等。4台现地LCU都可以作为独立的监控装置运行，当与上位机失去联系时，如现地LCU与上位机的通道发生故障或上位机本身故障时，现地LCU能脱机单独完成对所属设备的监控和调节，提高了设备的利用率和运行的可靠性。机组的励磁和频率调节系统也属于功能单元层控制系统，两者均有独立的PLC对设备进行监控，它

8、们与上位机和相应机组LCU之间已实现了通信联系。在上位机和现地机上均可对相关参数进行调节，并可查看相应机组的频率、励磁电压、励磁电流和导叶开度等数据。所有现场机电设备的运行实时信息都必须由LCU进行采集和处理，然后把信息逐级送到上位机，让运行人员通过人机联系全面了解设备的运行工况；上位机的指令也通过上位机下传至LCU，由LCU来执行。上位机和LCU之间的这种联系是通过星形以太网络来完成。4运行效果评价西北口水电站微机综合自动化系统已运行多年，实践证明该系统能够满足基本的功能：一是在控制方式方面，采用PLC对机组及部分辅助设备进行微机控制，技术先进。二是在操作方式方面，采用现地操作和远方操作相结

9、合的方式，操作方便。三是在监控方式方面，采用组态王工控软件开发的监控系统，可以对设备参数和状态实时监控，系统界面友好，运行、维护和检修方便。但该系统在运行中还存在美中不足，为了更好地完善系统功能，今后还应做好如下工作。4.1对误差补偿技术的研究在参数设置正常的情况下，机组辅助设备启动时，有时不响警铃，也没有报警窗口推出；有时监控系统有报警窗口推出而辅助设备拒动。出现这种现象说明变送器测量误差较大，导致上位机与现地控制不同步。建立动态误差补偿机制，提高测量精度，是确保设备安全运行的有效措施，对误差补偿技术的研究是一个亟待解决的课题。4.2在机组LCU故障的情况下保证机组正常启停的研究西北口水电站

10、所有机组的启停都必须经过PLC完成，若现地LCU因故不能运行，则无法进行开机并网操作，也无法完成机组的正常停机和事故停机操作，影响了系统工作的可靠性，因此对机组LCU故障的情况下保证机组正常启停的研究也是一个重要的研究课题。建议在进行机组微机监控系统设计时，采用微机监控系统为主、继电器控制为辅的操作模式，即在微机监控系统中，增加手动操作机组开停机和增减负荷的功能，用较少的投资保证系统工作的可靠性。4.3对运行中出现的其他问题的研究按正常程序进行微机开机操作时，有时开机流程显示正常，而发电机无任何响应，需重发开机令，机组才能正常开机并网。公用LCU有时会无故自动退出运行，致使部分运行数据丢失，导致计量失准。工控机因故退出系统后再重新投入运行时，对一直保持运行状态的断路器等设备会重新记录一次动作状态，导致开关量动作记录次数与实际不符。电度量计量不准确