虎跳水电站的微机自动化技术

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　　小水电站微机自动化，是改善和提高电站运行条件，保证电站安全可靠运行，提高水电站综合经济效益的重要措施，也是技术进步的标志。 1虎跳水电站的微机自动化装置 (1)水电站基本情况： 虎跳水电站位于珠江水系的黄华江二级支流上，电站装机2×2500kw，年发电量1981万kwh。电气接线采用两机一变扩大单元接线，从发电机出口电压6.3kv升至110kv并网运行。电站实现了全微机自动监控，为流域梯级电站优化调度，实现远程中心控制打下良好基础。为当地小水电站建设起到带头和示范作用。自2002年9月投入运行以来，效果良好。 (2)水电站微机系统配置： 电站的监控部分采用sjk-3000微机监控系统，保护部分采用微机系列保护装置，励磁部分采用gec2-a1型的plc微机励磁装置，调速器采用tdbywt型步进电机plc微机调速器。 微机监控系统应用分层分布式结构，由主控层和现地层组成，两层设备功能各自独立，互不影响，在主控层设备退出运行时，现地层能独立完成全站运行。分布结构使现地设备的控制彼此独立运行，模块化的软件结构，检修维护方便。主控层与现地层之间采用100m星型拓朴单以太网络结构进行数据交换，数据传输速率高，实现主控层实时显示现地层的动态数据，数据库实时自动更新，历史数据库完整保存。主控层硬件由两台nuprorack615的工控机组成：一台为主机，另一台为备机的冗余配置，当主机出现故障时能自动切换到备机工作，当主机恢复正常时能自动切回到主机工作。两台微机均采用windows2000操作系统为平台，载以南思监控软件nspro2.0组成监控系统的主控层。nspro2.0监控系统在虎跳水电站的应用中，制作了运行监视、主接线图、开停机流程、保护定值、实时和历史报表、实时和历史曲线，历史事件、辅机状态等11个项目。 主控层系统具备：①电站运行安全监视功能，包括机组运行状态各电量、辅机状态、越限报警记录、事故记录、故障状态、温度趋势的监视；②数据的采集及处理功能，实时采集现场各种监测量，包括开关量、模拟量、测试量，并进行数据计算、越限报警、变位报警、电量累计、功率总计；③机组顺序控制功能，系统接收运行人员开停机指令实现机组按顺序自动启、停机；④机组调节功能，实现发电控制及经济运行(agc)，实现自动电压控制或机组无功功率联合控制(avc)，以及人工指令控制；⑤定值设定，报表的生成与打印功能，包括事件列表、历史报表等打印功能；⑥语音报警功能，当出现设备变位、状态异常、保护装置动作时，通过多媒体系统进行语音报警；⑦人机交互界面友好，全中文显示，简捷、直观、操作方便，即使不太熟悉计算机的运行人员也能在短时间内掌握操作方法。 现地层由微机监控系统的公用屏、机组自动屏、测温制动屏、同期屏、电表屏构成。公用屏内硬件主要由美国satecpm130p电量采集装置，西门了s7-300可编程控制器(plc)，康泰克contecipc-m40一体化工控机组成。pm130p负责采集110kv(35kv)线路有功、无功、电压、电流、功率因数、频率等量，实时显示和上传给一体工控机；s7-300plc负责采集开关站，油、气、水，保护装置等设备开关量，执行plc程序对各辅机设备实施自动化控制，一体化工控机接收plc、pm130p、电表和保护设备上传的信息，显示运行数据并上传至主控层计算机。机组自动屏内硬件主要由美国satecpm130p电量采集装置，西门子s7-300可编程控制器(plc)，康泰克contecipc-m40一体化工控机组成。pm130p负责采集机组有功、无功、电压、电流、功率因数、频率等发电机参数，实时显示和上传给一体工控机，并上传机组出力状态至plc。plc机组自动屏中主要功能是：①实现机组开停机的自动控制，控制指令既可在屏上按钮发出，也可由屏上工控机遥控，或由主控层工控机遥控发出；②实现自动调节有功功率，准确迅速执行调节命令；③实现调速器油泵自动控制。一体化工控机负责收集plc、pm130p、温度巡检仪的上传信息，实时显示和上传给主控层计算机，并下传控制命令(遥控或遥调)给plc。 (3)电站微机系列保护装置： 微机系列保护装置包括线路保护屏、变压器保护屏、发电机保护屏。微机保护系统采用分层多cpu并列运行的系统结构，每个cpu由单独的开关电源供电，可靠性高，检修维护方便。各模块系统相关性少，工作运行独立，单元管理机采用一体化工业控制计算机，集中人机接口和信息处理人机接口界面，可在线进行10进制方式的定值修改。故障报告及调试信息自动存入工控机硬盘，可随时查阅和打印输出，并具备软硬件自检功能，有更高可靠性。 (4)电站微机励磁系统： 电站采用gec2-a1型微机励磁装置，采用西门子全数字6ra70调节器，s7-200可编程控制器plc，操作单元采用西门子6英寸触摸屏，简体中文显示各种运行状态、参数设置、报警信息、在线帮助等画面，操作直观、简便，准确地了解励磁系统现场运行情况。通过励磁调节器上的rs-485接口，或可编程控制器上加以扩展，既可连接plc，也可直接连接上位机，与电站整体计算机监控系统紧密连为一体。具有恒流、恒压、恒功率因数等多种励磁方式，在恒发电机电压的运行方式中，可跟踪电网电压自动起励。 (5)电站微机调速器系统： 电站采用tdbywt型步进电机plc微机调速器，利用美国进口步进电机，配合三菱公司的plc进行控制工作，操作界面采用触摸屏，简体中文显示各种运行状态、参数设置、报警信息、在线帮助等画面，操作方便直观。该调速器采用交、直流两用工作电源，电网失压时工作有保证；运行调节准确，响应迅速，具有机频自动跟踪电网频率，机组起动并网迅速准确。设有rs-485接口，与上位机进行数据通讯，与电站整体计算机监控系统紧密连为一体。 2微机自动化运行的特点 电站在2002年9月26日投入运行以来，经过一年的运行实践，微机自动化系统装置具有以下特点： (1)微机自动化程度高，运行人员每班可以减少到2人，还可以实现无人值班，大大地降低劳动强度，使电站发电成本降低，效益显著提高。 (2)开机令条件满足后，主控机的鼠标(或现地层工控机)发出开机令到成功并网不足2min，比常规的同期装置要缩短8～10min，提高了水能利用效率。 (3)由于采用分层式结构，主控层和现地层设备各自独立，互不影响；主控层(上位机)设备退出运行时，现地层(下位机)能独立而完全满足运行要求，并采用了避错、容错、纠错等技术，实现了较高的可靠性。 (4)由于采用分布式结构，模块化系统硬件及功能分布，现地设备的控制独立，各设备独立运行，若某一装置故障不影响其它装置运行，检修维护方便。 (5)微机系统安装了南思监控软件，具有友好的人机界面，界面可根据文字提示随意切换；全中文显示，简捷、直观、操作方便，即使不熟悉计算机的运行人员也容易掌握操作方法。 (6)微机保护装置，与常规继电保护相比，具有更高的精准度和灵敏度，自动化程度高，故障报告记录准确。硬件模块化设计，每个cpu由单独开关电源供电，故障报告记录准确，可靠性更高，检修维护简便。 (7)电站的电气二次线设计工作量小，控制连接电缆少，微机设备装置占用空间小；施工安装工作量较少，现场调试也非常简单，但微机监控保护装置要比常规保护装置价格偏高些，有待进一步降低生产成本，以适应大众化需求。 (8)微机自动化(包括微机励磁装置、微机调速器在内)系统装置的电源，必须具备两套工作电源，由交流220v主供，直流220v备用，另配置一套ups电源。装置本身具有交、直流电源自动切换功能。直流电源逆变功能。当电网失电时，确保微机系统仍能可靠工作。 (9)微机系统装置投运至今，运行状态良好；数据采集及时、准确；操作保护装置安全可靠，是现代技术应用的成功之例。 3结束语 水电站实施微机综合自动化，通过近几年的实践，是十分成功的，人们切身体会到微机自动化的许多好处。它可提高设备安全运行的可靠性，减轻劳动强度，实现少人值班或无人值班，达到减人增效的直接效益。随着我们全面建设小康社会，人们生活水平不断提高，人们不愿长期生活在深山老林的水电站中，可把电站的生活基地建设在城镇，以解决生活方面的问题，提高人们的生活质量。因此，电站采用微机自动化是必然之路，蕴藏着无限商机，发展前景是广阔的。





文章关键词： 微机