水电站机电设备运行第一章教学提纲

第一章水力发电概述第一节水电站简介主题：水力发电基本概况（一）

目的：通过本次课建立水电站结构和组成的整体个观念，熟悉：水力机械系统和电气系统的组成和主要功能。重点：水力机械系统和电气系统的组成和主要功能难点：如何构建电站的整体教学内容：教材§1-1，§1-2，§1-3第一次课一、水电站形式及厂房布置

水电站是一个把水力能源转换为电能的的发电工厂。图1-1-1某河床式水电站平面布置图图1-1-3某引水式水电站平面布置图

图1-1-2某坝后式水电站平面布置图

某水电站厂房剖面图图1－1－5某电站厂房发电机层平面布置图平面布置二、水力发电过程及水轮发电机组其辅助设备系统某电站立式水轮发电机组水力机械系统图某电站立式水轮发电机组水力机械系统关系图

第二节水力机械的几大系统水轮发电机组用油系统图

调速器压力油路示意图

蝴蝶阀油压系统低压气系统图高压气系统图供水系统图排水系统图第三节电气部分八大系统一、电气主接线系统

包括一个水电站全部发电机、变压器、开关，电流互感器，电压互感器及与电网相联的并网出线回路。这个系统是全电站（变电站）的运行生产主干系统总图，反映电站的全貌。二、厂用（站用）电系统

厂用电变压器一般接自电气主接线发电机母线上，包括厂用变压器及全部厂用电的供电回路，厂用供电用户为：水泵、油泵，供直流电源设备等。三、直流系统

由厂用电系统厂用母线的供电回路引出经整流成直流送入直流母线和蓄电池，一般情况下由蓄电池供直流负荷用电，直流供电回路包括合闸回路、控制保护用电回路等。四、厂房照明系统

它引自厂用电供电图回路，包括正常照明和事故照明。五、防雷过电压保护系统包括防直击雷和侵入波过电压防护系统，由避雷针（线）和避雷器及独立接地体组成。六、接地系统

在水电站及变电站里由专门的埋入地下的接地体和房屋中钢筋相焊成一个接地网，所有电气设备外壳及变压器中性点接在这个接地网上七、继电保护和二次系统八、通讯系统

它包括电站的测量、控制、保护、信号及计算机监控系统，这个系统是保证电站安全自动连续运转生产最重要的部分，这个系统与电气一次系统有磁的联系包括电站（变电站）内部各生产管理部门及岗位之间的电话通讯联系，及与电网调度部门的通讯电话联系部分。电站电气几大系统关系方框图

第二次课主题：水力发电基本概况（二）目的：通过本次课掌握电气主接线运行方式和电气值班的日常工作，熟悉水电站监控系统重点：电气主接线运行方式和电气指标的日常工作内容难点：电气主接线的运行方式教学内容：教材§1-4，§1-5，§1-6第四节电站电气主接线的运行方式电气主接线运行方式是指在主接线图上的设备以不同运行状态的组合。设备的运行状态有正常运行、热备用、冷备用、故障、检修等形式。一、影响电气主接线运行方式的因素1、宏观因素1）要服从于大电网的宏观经济效益和大电网的技术安全可靠性要求。2）要考虑上网火电和水电的合理配置，以保证技术上的合理性，电网安全的可靠性。3）要考虑各水电站河流的水文特性、以及各电站所在河道洪水予报的时效性。4）要考虑每个电站在大电网中的地位和重要性。2、微观因素1）机组计划停机检修应安排在枯水季节，以保证丰水期设备完好，为满发创造最好的条件。2）丰水期尽量全部开机满发，充分利用水力资源为国家节约煤油等一次能源。3）及时准确作出本电站所在来水流域的长期和短期天气预报工作，掌握雨情、水性，及时向电网调度部门报告，尽量不要让水白白弃掉，而用于发电生产，创造水力资源利用的最大化。4）力争避开洪峰，即在洪水到来之前尽量把水库的水能通过发电转换为电能，转换为经济价值，在洪峰之前把水尽量由发电放空水库，迎接拦洪蓄水储能。5）及时与电网调度部门联系，力争按本电站经济效益最大化开机运行。作为孤立电站的本身，应服从于整体的效益和安全考虑。6）根据本电站在大电网里的地位和重要性，按电力调度部门命令，适时开机和停机或及时调整负荷。7）在一定水头下避开水轮机的汽蚀和振动区段，并尽量多使水轮机运行在水轮机效率最优区。以提高电站内部对水能的利用效率，用同样的水量发出更多的电能。二、电气主接线运行方式分析实例(见下图）1）全部机组及主变、线路都投入运行（丰水期、或电网负荷高峰时、或电网故障时）2）2台机带2台主变运行，1台机热备用（丰水期负荷低谷时）3）2台机带1台主变压器运行，1台机和1台主变处于热备用状态（腰荷及调峰）4）1台机带1台主变运行（枯水期）5）1台机带1台主变运行，1台机热备用，1台机和1台主变检修（枯水期检修）第五节水电站监控系统概概述随着现代计算机科学技术的迅猛发展，计算机在电力系统中的应用已越来越广泛，国内大型水电站全部采用了计算机监控系统，而计算机监控系统在国内中小型水电站中的应用，也是最近几年里才引起人们的注意。从一些国内外水电站使用计算机监控系统的情况来看，采用计算机监控方式不仅提高了水电站的自动化及监控水平，也提高了水电站设备运行的可靠性，同时降低了劳动生产强度，明显地提高了水电站的经济效益。小型水电站计算机监控系统举例老石坎水电站计算机监控系统集水电站的监测、控制、保护、电度量电费统计和管理于一体，采用分层分布式结构，模块化设计，以工业级计算机IPC为上位机，以可编程序控制器PLC、微机保护装置、智能交流电参数采集装置等构成现地控制单元（LCU），再加上各种变送器如水位变送器、压力变送器等，从而构成完整的水电站计算机监控系统。

该系统结构分三个层次：电站主控层、现地控制单元层（LCU）和通信网络层。电站主控层由操作员工作站（1个）、操作台以及其他办公设备组成，操作员工作站主要设备是上位机，上位机采用工控机；现地控制单元层（LCU）由PLC(GE90-30)、智能仪表、微机同期装置等构成。通信网络层由工业以太网、MOXA通信服务器、RS485总线以及交换机等组成。

上位机层功能（1）完成对水电站实时状态的采集与处理；（2）对实时运行参数的采集、处理及监控；（3）远方控制；（4）对被控对象运行参数进行调节，完成优化运行；（5）报警及事故记录、顺序事件记录和控制记录；（6）电站历史数据和状态的查询；（7）报表处理与打印；（8）事故追忆；（9）计算统计；（10）实时显示电站设备运行状态和参数等功能；（11）接受现地控制单元传来的数据；（12）向现地控制单元发出控制调节指令。现地控制单元层功能（1）完成对机组的自动开、停机操作；（2）完成对机组的有功、无功调节；（3）机组故障及事故报警；（4）实时显示机组温度及运行参数；（5）接收上位机的开、停机命令及有功、无功自动调节控制命令；（6）将采集的开关量和模拟量信息送至上位机等。通信网络层功能①上位机与南瑞的保护装置进行通信。②上位机与PM140E电参数测量仪进行通信。③上位机与GE公司的PLC进行通信。上位机通过总线网络发送停机、空转、空载、发电等控制操作命令到PLC。④上位机与福建三明的TDS1600温度巡检仪进行通信。⑤上位机与湖南威胜的电度表进行通信。⑥上述通信都在上位机后台通信程序（DcommServ.exe）中解析并返回数据包。上位机的操作大型水电站计算机监控系统举例第六节值班运行简述

值班运行的根本任务是根据电网调度命令或用户要求维持一个水电站或一个变电站的全部机电设备的投入切除和正常运转，保证安全发供电。从事值班运行，必须具备必要的专业知识和安全知识，熟悉生产现场的设备。1）监盘：专人专门注视控制盘上的仪表、信号、抄表、调整等。

2）调整：及时将偏移的参数，如：电压、电流、功率等调整到额定范围内。

3）抄表：每小时按专用运行值班日志抄表一次，有计算机监控系统的可以按要求适时打印，并检查有无异常。4）记录：按时间顺序及时记录各种异常及缺陷情况及中心调度和上级生产主管的生产指令，并记录处理结果。

5）巡视：按机电各系统、按已编制的现场巡视线路图，由二人对现场设备进行巡视。耳朵听、眼睛看，鼻子闻。注意：禁止手动现场设备。6）检测：有计算机监控系统的应定时对全部运行设备或选定的设备的采样参数进行检测，并监视运行参数情况，及时处理异常状况。

7）故障处理：当出现故障讯号，光字牌亮，预告讯号电铃告警时或语音告警时及时记录报告并分析处理。8）事故处理：当出现事故讯号喇叭告警时或语音告警时，及时记录并报告主管，由当值班长全权组织事故处理。

9）操作：根据电网有关调度命令或上级主管指令，先写好操作票，由二人进行操作。在事故操作时，则可不用操作票。10）检修开工：某设备要检修时，根据有关生产主管签发的工作票内容，写好