小水電站微機自動化,是改善和提高電站運行條件,保證電站安全可靠運行,提高水電站綜合經(jīng)濟效益的重要措施,也是技術(shù)進步的標(biāo)志。

1 虎跳水電站的微機自動化裝置

(1)水電站基本情況:

虎跳水電站位于珠江水系的黃華江二級支流上,電站裝機2×2500kw,年發(fā)電量1981萬kwh。電氣接線采用兩機一變擴大單元接線,從發(fā)電機出口電壓 6.3kv升至110kv并網(wǎng)運行。電站實現(xiàn)了全微機自動監(jiān)控,為流域梯級電站優(yōu)化調(diào)度,實現(xiàn)遠(yuǎn)程中心控制打下良好基礎(chǔ)。為當(dāng)?shù)匦∷娬窘ㄔO(shè)起到帶頭和示范作用。自2002年9月投入運行以來,效果良好。

(2)水電站微機系統(tǒng)配置:

電站的監(jiān)控部分采用sjk-3000微機監(jiān)控系統(tǒng),保護部分采用微機系列保護裝置,勵磁部分采用gec2-a1型的plc微機勵磁裝置,調(diào)速器采用tdbywt型步進電機plc微機調(diào)速器。

微機監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用分層分布式結(jié)構(gòu),由主控層和現(xiàn)地層組成,兩層設(shè)備功能各自獨立,互不影響,在主控層設(shè)備退出運行時,現(xiàn)地層能獨立完成全站運行。分布結(jié)構(gòu)使現(xiàn)地設(shè)備的控制彼此獨立運行,模塊化的軟件結(jié)構(gòu),檢修維護方便。主控層與現(xiàn)地層之間采用100m星型拓樸單以太網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行數(shù)據(jù)交換,數(shù)據(jù)傳輸速率高,實現(xiàn)主控層實時顯示現(xiàn)地層的動態(tài)數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)庫實時自動更新,歷史數(shù)據(jù)庫完整保存。主控層硬件由兩臺nuprorack615的工控機組成:一臺為主機,另一臺為備機的冗余配置,當(dāng)主機出現(xiàn)故障時能自動切換到備機工作,當(dāng)主機恢復(fù)正常時能自動切回到主機工作。兩臺微機均采用windows2000操作系統(tǒng)為平臺,載以南思監(jiān)控軟件nspro2.0組成監(jiān)控系統(tǒng)的主控層。nspro2.0監(jiān)控系統(tǒng)在虎跳水電站的應(yīng)用中,制作了運行監(jiān)視、主接線圖、開停機流程、保護定值、實時和歷史報表、實時和歷史曲線,歷史事件、輔機狀態(tài)等11個項目。

主控層系統(tǒng)具備:①電站運行安全監(jiān)視功能,包括機組運行狀態(tài)各電量、輔機狀態(tài)、越限報警記錄、事故記錄、故障狀態(tài)、溫度趨勢的監(jiān)視；②數(shù)據(jù)的采集及處理功能,實時采集現(xiàn)場各種監(jiān)測量,包括開關(guān)量、模擬量、測試量,并進行數(shù)據(jù)計算、越限報警、變位報警、電量累計、功率總計；③機組順序控制功能,系統(tǒng)接收運行人員開停機指令實現(xiàn)機組按順序自動啟、停機；④機組調(diào)節(jié)功能,實現(xiàn)發(fā)電控制及經(jīng)濟運行(agc),實現(xiàn)自動電壓控制或機組無功功率聯(lián)合控制(avc),以及人工指令控制；⑤定值設(shè)定,報表的生成與打印功能,包括事件列表、歷史報表等打印功能；⑥語音報警功能,當(dāng)出現(xiàn)設(shè)備變位、狀態(tài)異常、保護裝置動作時,通過多媒體系統(tǒng)進行語音報警；⑦人機交互界面友好,全中文顯示,簡捷、直觀、操作方便,即使不太熟悉計算機的運行人員也能在短時間內(nèi)掌握操作方法。

現(xiàn)地層由微機監(jiān)控系統(tǒng)的公用屏、機組自動屏、測溫制動屏、同期屏、電表屏構(gòu)成。公用屏內(nèi)硬件主要由美國satecpm130p電量采集裝置,西門了 s7-300可編程控制器(plc),康泰克contecipc-m40一體化工控機組成。pm130p負(fù)責(zé)采集110kv(35kv)線路有功、無功、電壓、電流、功率因數(shù)、頻率等量,實時顯示和上傳給一體工控機；s7-300plc負(fù)責(zé)采集開關(guān)站,油、氣、水,保護裝置等設(shè)備開關(guān)量,執(zhí)行plc程序?qū)Ω鬏o機設(shè)備實施自動化控制,一體化工控機接收plc、pm130p、電表和保護設(shè)備上傳的信息,顯示運行數(shù)據(jù)并上傳至主控層計算機。機組自動屏內(nèi)硬件主要由美國satecpm130p電量采集裝置,西門子s7-300可編程控制器(plc),康泰克contecipc-m40一體化工控機組成。 pm130p負(fù)責(zé)采集機組有功、無功、電壓、電流、功率因數(shù)、頻率等發(fā)電機參數(shù),實時顯示和上傳給一體工控機,并上傳機組出力狀態(tài)至plc。plc機組自動屏中主要功能是:①實現(xiàn)機組開停機的自動控制,控制指令既可在屏上按鈕發(fā)出,也可由屏上工控機遙控,或由主控層工控機遙控發(fā)出；②實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)有功功率,準(zhǔn)確迅速執(zhí)行調(diào)節(jié)命令；③實現(xiàn)調(diào)速器油泵自動控制。一體化工控機負(fù)責(zé)收集plc、pm130p、溫度巡檢儀的上傳信息,實時顯示和上傳給主控層計算機,并下傳控制命令(遙控或遙調(diào))給plc。

(3)電站微機系列保護裝置:

微機系列保護裝置包括線路保護屏、變壓器保護屏、發(fā)電機保護屏。微機保護系統(tǒng)采用分層多cpu并列運行的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),每個cpu由單獨的開關(guān)電源供電,可靠性高,檢修維護方便。各模塊系統(tǒng)相關(guān)性少,工作運行獨立,單元管理機采用一體化工業(yè)控制計算機,集中人機接口和信息處理人機接口界面,可在線進行10進制方式的定值修改。故障報告及調(diào)試信息自動存入工控機硬盤,可隨時查閱和打印輸出,并具備軟硬件自檢功能,有更高可靠性。

(4)電站微機勵磁系統(tǒng):

電站采用gec2-a1型微機勵磁裝置,采用西門子全數(shù)字6ra70調(diào)節(jié)器,s7-200可編程控制器plc,操作單元采用西門子6英寸觸摸屏,簡體中文顯示各種運行狀態(tài)、參數(shù)設(shè)置、報警信息、在線幫助等畫面,操作直觀、簡便,準(zhǔn)確地了解勵磁系統(tǒng)現(xiàn)場運行情況。通過勵磁調(diào)節(jié)器上的rs-485接口,或可編程控制器上加以擴展,既可連接plc,也可直接連接上位機,與電站整體計算機監(jiān)控系統(tǒng)緊密連為一體。具有恒流、恒壓、恒功率因數(shù)等多種勵磁方式,在恒發(fā)電機電壓的運行方式中,可跟蹤電網(wǎng)電壓自動起勵。

(5)電站微機調(diào)速器系統(tǒng):

電站采用tdbywt型步進電機plc微機調(diào)速器,利用美國進口步進電機,配合三菱公司的plc進行控制工作,操作界面采用觸摸屏,簡體中文顯示各種運行狀態(tài)、參數(shù)設(shè)置、報警信息、在線幫助等畫面,操作方便直觀。該調(diào)速器采用交、直流兩用工作電源,電網(wǎng)失壓時工作有保證；運行調(diào)節(jié)準(zhǔn)確,響應(yīng)迅速,具有機頻自動跟蹤電網(wǎng)頻率,機組起動并網(wǎng)迅速準(zhǔn)確。設(shè)有rs-485接口,與上位機進行數(shù)據(jù)通訊,與電站整體計算機監(jiān)控系統(tǒng)緊密連為一體。

2 微機自動化運行的特點

電站在2002年9月26日投入運行以來,經(jīng)過一年的運行實踐,微機自動化系統(tǒng)裝置具有以下特點:

(1)微機自動化程度高,運行人員每班可以減少到2人,還可以實現(xiàn)無人值班,大大地降低勞動強度,使電站發(fā)電成本降低,效益顯著提高。

(2)開機令條件滿足后,主控機的鼠標(biāo)(或現(xiàn)地層工控機)發(fā)出開機令到成功并網(wǎng)不足2min,比常規(guī)的同期裝置要縮短8～10min,提高了水能利用效率。

（立幟）