基于四岭水电站的综合自动化系统应用研究

1、 本文由whx0910贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 第21 卷 第2 期 2009 年6 月 浙江水利水电专科学校学报 J .Zhejiang W . C at ons & H .C ydr ollege V .21 N .2 ol o Jun .2009 基于四岭水电站的综合自动化系统应用研究 赵 英 , 季绍 勇 ( 杭州 市余 杭区四 岭水 库管理 所, 浙江 杭 州 311100) 摘 要: 基于四岭水电站计算机监控系统的设计、 配置、 功能及特点, 认为微机综 合自动化技术 在中小型水 电站的应用, 可以实现电站的

2、遥控、 遥调、 遥信和遥测等远动功 能, 从而极 大地提 高水电 站运行 的可靠 性, 减 少水电 站自动 控制设 备 的安装调试时间, 提高水电站的自动化水平和运行管理水平. 关键词: 水电站; 综合自动化; 应用 中图分类号:TV736 文献标志码: A 文章编号:1008 - 536X( 2009) 02-0024-04 Appli cati on of I ntegr ated Aut o m on Syst e mi n S ng Hydr opo wer S ati on ati ili t ZHAO Y , JI Shao- yong ing (S iling Reservoir

3、 Adm tra inis tion O ffice of Yuhang , H angzhou 311100 , C hina) Abstract :The essay g ves an account of the app ca on of integrated au ation sys i li ti tom temin smll or m ia sca e hyd a ed te l ropower s tions i n ta rem control , rem regu tion and rem m ote ote la ote easurem t based on its des

4、ign , equ pm t , function and characteristic . The reli ability of en i en the systemis a i nvolvedi nthe essay a m a the i m rovem t of opera ng and m lso i ing t p en ti anaging in hydropow sta ons w short period deer ti ith bugg ng . i K w s : hydropow sta on ; i ntegra au ation ; app ca on ey or

5、d er ti ted tom li ti 1 电站概况 四岭新建电站位于风景秀丽的杭州市余杭区双溪 靠性. 新建电站使用了最新的计算机自动化控制系统, 实现了少人值班, 高经济效益的模式. 村内, 电站总装机1 260 kW, 分为两 组发 变 机组, 水 轮 机采用的是 临 海水 轮 机厂 生 产 的 型 号为 HL270- W J71 的卧式水轮. 四岭水库是一座 以灌 溉及 生活 用水 为 主的 水库, 水库容量也只有 2 838 万 m , 旱季 电站 经常 因 无水 而 处于停机状态, 在雨 季则 会因 抗洪 放空 水库 而 浪费 了 更多的水. 且老 电厂 水轮 机 型号 为 H

6、L240-70 , 于70 年 代建成, 属于上一代 水轮 机产 品, 其 运行 效率 低下, 这 无疑降低了电厂的收入. 同时, 手动操作发电机既费时 又费力, 其值班人数也较多, 这又无疑提高了水库的运 行成本, 也增加了许多不安全因素. 新建电站采用了最 新的计算机自动化控 制系统, 由运 行人 员直 接 操作 的 设备大大减少, 操作步骤大大简化, 发生误操作的可能 性大大降 低, 避免 了因 人为 因素而 降低 设备运 行的 可 收稿日 期:2009-01-10 作者简 介: 赵 电站 管理与 研究 . 英( 1963 - ) , 女 , 浙江 余 杭 人, 助 理 政 工 师. 从

7、 事 水 3 2 2 .1 系统结构 自动化控制系统的结构 全站的自动 化 系 统均 采 用 N -2001 型 号 的 自 动 JK 化系统, 该系统分层分布式系统, 其结构图见图1 . 该系统可以分为两个层次, 即: 上位机主控制层和 现地控制层. 上位机主控制层是 电 站的 监控 中心, 负责 完成 电 站机组的空转、 空载、 电 及停 机等 操作, 以及 采集 并 发 显示电站中各设备的 实时 参数, 并 记录 到 系统 的数 据 库中. 上位机主控层由两台计算机、 两台打印机、 一套语 音报警装 置和一 个 GPS 卫星 校时系统 组成. 两台计 算 机一台作为主机, 另一台热备,

8、这样大大的提高了上位 机主控制层的可靠性. 现地控制层 的 中 心 是 PLC, 采 用 的 是 GE 公 司 的 90/ 30 系 列. 现地 控 制层 各 单元 接 收 上位 机 传来 的 控 制命令, 并实施主要的控制操作, 同时还要采集一些上 第2 期 赵 英等: 基于四岭水电站的综合自动化系统应用研究 25 位机不采集的设备的 数据, 并 通过 通讯 口及 相 关设 备 与主控制层交换信息. 现地控制层具有更高的独立性, 它可以在主控层不运行的情况下独立对电站的各设备 状态进行监视、 调整和控制等 1 - 3 . 图1 系统结构图 3 3 .1 监控系统的软件功能 监控画面功能 (

9、1) 电气主接线状态画面 画面显示电气主接 线所 有 开关 的状 态, 发 电机 出 3 .2 数据采集和处理功能 自动实时采集和处理来自各现地控制层及调度系 统的数据. 主要包括: 机 组、 主变、 母线、 kV 线 路、 35 厂 用电、 全厂公用系统 的电 气模 拟 量、 非电 气模 拟 量、 脉 冲量、 开关量的采集, 对 这 些数 据进 行处 理, 包 括越 限 处理、 报警处理及事故追忆处理, 处理后的数据以一定 的格式存入实时数据 库, 形成 实时 数据 库 和历 史数 据 库, 以备系统调用和 随时 查询, 并对 监视 的模 拟 量、 开 关量、 脉冲量进行统计分析计算 含变位

10、、 ( 越限等 作为 ) 历史数据存入历史数 据库, 并 作为 报表 输 出的 主要 数 据来源. 当出现异常事件记录和出现事故时, 计算机监 控系统根据目前的情况自动做出处理. 3 .3 生产报表功能 计算机监控系统进 行 电气 量参 数报 表, 非 电气 化 量参数报表, 温度、 日发电量、 厂用电量统计报表, 生产 综合统计报表等. 3 .4 4 口的电气 和 励 磁 参 数, 主 变 压 器高、 压 侧 的 电 气 参 低 数,35 kV 线路出口 的电气 参数,6 kV 和35 kV 母线 的 电气参数, 厂用变压器的电气参数, 电气主接线上所有 开关的分、 合闸操作按钮状态. 主接

11、线的运行状态和操 作均在该画面上进行. 当 运行 参数 超出 正常 范 围或 开 关跳闸时, 相 应 的数 值 和 开 关 颜色 变 化, 语 音 设 备 报 警. ( 2) 监控系统运行状态画面 画面显示监控 系统 继 电保 护、 PLC 和 测 量装 置 的 工作状态和参数. ( 3) 电站所有需要监测的各种 参数的 实时和历 史 曲线图、 棒型图画面. ( 4) 各种运行和管理报表及表格画面. ( 5) 电站的平面图、 动画等显示 . 运行安全监视 水电站运行安全方 面 的监 视涉 及正 常工 况、 常 异 工况、 紧急状况的监视, 监视的内容包括越、 复限, 故障 及事故, 异常趋势等

12、. 计算机监控系统为运行值班人员 26 浙江水利水电专科学校学报 第21 卷 对全厂各主、 辅设备 的运 行状 态进 行实 时监 视 提供 了 手段和工具 5 . ( 1) 越、 复限监视 主要对异常情况 进行 监视, 如过 压、 过流、 温度 异 常升高等. 监视的参数通常包括电气模拟量、 非电气模 拟量、 温度量等. 对这些 参数 设 置允 许运 行的 范围, 如 高限、 高高限、 低限、 低低限等, 一般情况下当越高限或 低限时, 发报警信号; 而 当越 高 高限 或低 低限 时, 则 动 作跳开关或停机. 在出现参数越、 复限后要进行的处理 包括越限报警, 越、 复限时的自动显示、 记

13、录和打印. 存 入数据库的内容包括: 越限名称、 越限时间、 越限值、 上 限值、 下限值和越限性质. ( 2) 事故及故障状态显示 计算机监 控系 统 定 时 扫 查 各 事 故 及 故 障 状 态 信 号, 一旦发生状态变化, 立即弹出报警窗口并发出音响 报警, 提醒值班人员, 同 时将 这 些事 故、 故障 信 息记 录 下来, 便于日后追查. 而现地控制单元的顺控程序在系 统出现事故或故障的情况下, 能够自动执行顺控流程, 完成预先设计好的处 理. 系统 也会 将某 些在 运 行期 间 超过一定范围的遥测值记录下来, 并弹出报警窗口, 提 醒值班人员对即将出 现故障 的 部位 进行 巡

14、查, 以免 发 生重大的事故. 在人机界面中除了报警窗口外, 光字牌 画面也可以直观地反映各设备的运行情况. ( 3) 趋势分析 对计算机监控系统的各种电气参数、 压力、 发电机 定子温度、 承 温度、 变 油温 等 进 行 趋 势 记 录 和 分 轴 主 析, 设置变化率报警, 即 在正 常 情况 下, 这些 量 的变 化 速率在一个给定的范 围内, 当 趋势 变化 速率 超 过限 值 时发出报警信号. 这是一种预警信号, 以便运行人员及 时采取措施, 防患于未然. 3 .5 设备操作及监视 对于电站计算机监 控系 统 而言, 最 主要 的 任务 就 是对系统中的自动化 设备进 行 控制 和

15、监 测. 可 以完 成 的控制操作主要有: 机组 开机 操 作, 机组 停机 操作, 断 路器分闸、 合闸操作, 机 组运 行 模式 切换 操作, 机组 功 率调节操作, 主阀的开、 关操作, 电站辅助设备的启动、 停止操作等. 对一些重要设备的 控制 操 作, 需要 在正 确 输入 操 作员的代码和操作员 密码之 后 才能 进行. 控 制 操作 一 般都带有防误操作的 操作闭 锁, 在 操作 条件 不 满足 的 情况下, 操作命令无法下发. 所有的控制操作均被登录 在系统日志中, 登录 的内 容包 括: 操 作者、 作 日期 和 操 时间及操作对象等. 对于那些与控制设 备无 关的 命令(

16、如 光字 牌复 归 等 以及一些在机组出现事故时需立即发出的命令 如 ) ( 紧急停机等 不需要通过操作权限检查即可发出. ) 监视设备操作的画面主要有: 机组主操作画面、 机 组工况转换流程、 机组单元接线、 油气水系统等. 3 .6 视频监视功能 电厂分别 在 升 压站、 房 大 门 内 侧 平 台、 电 机 厂 发 层、 中控室、 开关室、 进厂大门等处安装了视频探头. 对 电站进行实时监视及录像. 3 .7 事件统计 计算机监控系统 可以 方便 地对 电站 的 有功 电量、 无功电量、 水头等参 数进 行统 计 计算. 其 中, 电 量的 统 计可以根据要求形成 日电 量报 表、 月电

17、 量 报表 及年 电 量报表, 其中, 每个报 表的 统计, 又可 以按 峰、 谷 进 平、 行分类统计. 3 .8 软件的自诊断与远程诊断 监控系统的诊断功能主要包括自诊断和远方诊断 两部分. 自诊断是用来对各子系统运行状态进行监视, 实现主备切换, 以及对损坏的部件进行定位, 使维护人 员容易查找和迅速处理故障, 并恢复正常运行. 4 四岭水电站综合自动化系统 的主要 特点 ( 1) 四岭水电站自动化系统 采用典型 的分层分 布 式结构, 即电站控制层和现地控制层. 现地控制层设备 在站内相互独立且分 布式 布置, 仅 通过 站 内以 太网 互 联. 系统功能齐全、 配置灵活、 具有极高的

18、可靠性, 符合 综合自动化技术的发展趋势. ( 2) 开放式、 易扩展 性的设计. 通过采用国际 国内 公认的标准 规 范及 接 口方 式( 如: M odbus P 、 232 、 lus RS RS485 等 , 方便 的 与其 它 相关 的 智能 设 备 相联, 并 进 ) 行信息交换; 另充分考虑 到 水电 站扩 建、 造等 因素, 改 间隔层设备基于模块 式标 准化 设计, 可 根 据要 求随 意 配置, 电站控制层设备配置组态非常灵活. ( 3) 系统设计有标准 的SCADA 功能, 同时 可以 配 置自动发电控制 AGC) 、 动电压 控制( AVC) 、 ( 自 防误 操 作、

19、 设备维护管 理、 话语 音报 警、 电 GPS 等 多 种高 级 功 能. ( 4) 开放的硬 件 环镜, 计算 机 可 以采 用 各种 符 合 开放标准的 R ISC 工 作站、 各种 工业 用计 算机、 通用 等 公司的可编程控制器, 并保持对其它设备的接入开放. 第2 期 赵 英等: 基于四岭水电站的综合自动化系统应用研究 27 5 5 .1 四岭电站采用计算机自动化控 制系 统的优点和遇到的问题 优点 ( 1) 可转变电站运行人员的职能 电站常规的自动控 制系 统, 运 行人 员必 须 进行 操 笔不小的费用, 装机 越小, 台数 越多, 人 员 工资 等支 出 在单位电能成本中所

20、占的 比例 就越 高. 而 采用 计算 机 监控系统, 由于装机减少 了 一半, 其 自动 化 程度 又高, 还可实现少人甚至无 人值 守, 从而 降低 了 电力 生产 成 本, 提高了电站经济效益. 5 .2 遇到的问题及解决办法 四岭电站在计算机监控技术中遇到的主要问题是 电站运行人员文化程 度都 较低, 在 接受 和 应用 计算 机 技术上尚有一定难度. 四岭水库管理所考虑本电站运行人员文化程度都 较低的实际情况, 在设备 安装 前就 安排 电 站运 行人 员 到临安青山殿水库培训、 学习; 设备采购时在保证计算 机监控设备先进性、 可靠性的前提下, 尽量购置性价比 高、 操作便利、 使

21、用简单 型 计算 机监 控装 置, 以 适应 运 行人员文化程度较差的实际情况. 作, 对机组进行调节, 对 设备 进 行巡 视检 查, 在 整点 时 对电站设备的运行状 态及运 行 参数 进行 记录. 电站 常 规控制系统不能把运行人员从重复的机械操作中解脱 出来. 电站实现计算机监控后, 可转变电站运行人员的 职能, 把运行人员从 对电 站设 备的 操作 向对 电 站设 备 的管理进行转化, 使 电站 运行 人员 有更 多的 时 间和 精 力花在电站设备的维 护和保 养 上, 保证 电站 设 备的 可 用性和完好性, 延长电站设备的使用寿命及检修周期. 电站设备的一些重复操作、 调节、 运行状态及参数的记 录则可由计算机监控系统在不须运行人员干预的情况 下自动完成. ( 2) 可进一步提高电站设备运行的可靠性 电站自动控制系统 要保 证 电站 设备 可靠 运行, 首 先必须保证自身能可 靠运行. 常规 自动 控制 系 统是 由 继电器或静态集成电 路等构 成, 控 制系 统动 作 的准 确 性是通过动态试验得到证实和验证的. 系统运行时, 若 某一部分发生故障, 运行人员不易发现. 若此时电站设 备再发生事故, 就有可能造成拒动或误动的严重后果, 这是常规控制设备的 缺点. 电 站