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洮河峡城水电站自动控制系统设计
来源:摩托车技术  作者:佚名  2017-12-03 09:11:46

      洮河峡城水电站是以发电为主的无调节小型水电站,电站共装3台容量为12.5 MW的轴流转桨式机组,年平均发电能量1.427亿kWh,年利用小时数3 805h。洮河峡城水电站由甘肃省电力调度通信中心进行调度,调度自动化信息同时送往定西地调,并由甘肃省电力投资公司临挑基地实行运行管理。
    1 计算机监控系统
    1.1系统设计原则
    水电站综合自动化按无人值班(或少人值守)原则进行设计,监控采用全计算机监控方式,即控制、保护、监测全部利用微机实现,减少设备维护量,便于运行管理,提高水电站运行的经济效益。计算机监控系统采用分层分布式结构。当主控计算机故障退出运行或通道故障现地控制单元(LCU)和主控计算机通信中断时,各现地控制单元应能独立运行,进行控制和监视,保证水电站的安全运行。
    1.2系统功能
    计算机监控系统能实现如下功能:中央集中控制室能一个指令完成机组启动、并网或停机;机组自动控制由PLC(可编程控制器)实现,巡回检测采用微机监测装置;全厂运行工况集中自动检测和调控;根据电力系统要求自动调整机组运行参数,实现水电站经济运行;事件顺序记录;出现事故后的追忆记录;自动诊断和自动恢复功能;数据采集与处理功能等。
    1.3系统结构及配置
    水电站计算机监控系统分为水电站主控级和现地控制级两层,水电站主控级计算机和现地控制单元之间采用以太网总线,网络介质为光纤。现地控制单元与所属分散单元(包括机组的保护系统、励磁系统、调速系统、温度和机组辅助设备等)之间采用实时、可靠的现场控制总线连接。
    (1)水电站主控级配置。包括主机躁作员工作站(2套),工程师工作站(1套),通信工作站(1套),GPS时钟系统(1套),打印设备,网络设备,UPS电源装置。
    (2)现地控制级配置。水电站共设置5个现地控制单元,包括机组现地控制单元3套,公用现地控制单元1套,升压站现地控制单元1套。各现地控制单元直接完成生产过程的实时数据采集及预处理。

    2 机组励磁系统
    水电站发电机励磁系统设备包括:晶闸管整流器、电压调节器、磁场断路器、灭磁电阻、过电压保护设备、晶闸管换相过电压保护设备、控制保护设备、测量表计、变送器、信号设备和其他附件等。励磁系统选用自并激晶闸管励磁装置,励磁调节器采用PLC,可对调节器进行调试、整定或运行监视,具有串行通信接口。
    机组励磁系统可完成下列功能:起励控制,停机控制,强励控制,增减励磁控制,过励保护,自动跟踪,欠励限制,数据采集,串行通信等。
    在机组旁,操作员可利用励磁屏面板上的操作按钮,在中控室,可通过计算机监控系统进行励磁系统起励、灭磁开关跳合、励磁电压升降调节等操作。励磁系统接收操作命令后,在现地励磁屏及中控室操作站LCD监视画面上显示其运行状态及相关参数。
    3 机组调速系统
    每台水轮发电机组配一套微机型调速装置和调速器电气柜。其控制部分可实现机组的开停机、负荷增减、转速调整、功率给定、开度限制及锁定控制等功能。调速系统主要技术指标与性能要求均应符合调速器装置技术规程规范。调速系统应能满足与水电站计算机监控系统通信的要求。
    4 机组辅助设备、全厂公用设备及闸门的控制
    机组辅助设备、全厂公用设备及闸门现地控制单元均以PLC为核心装置,现地控制单元均以现场总线方式和1/O方式与公用设备LCU相连。控制方式有现地和远方控制,远方控制在中控室操作员工作站上进行。
    机组辅助设备、全厂公用设备及闸门的控制包括机组调速器油压及漏油装置自动监控、机组供水系统自动监控、低压空气压缩系统自动监控、中压空气压缩系统自动监控、厂内渗漏排水系统自动监控、厂内通风系统自动监控、厂内消防系统自动监控、泄洪闸门自动监控、溢流坝闸门自动监控、尾水闸门自动监控等。
    4.1远方控制
    正常情况下,机组辅助设备、全厂公用设备及闸门是由中控室运行值班人员用主控级计算机的监视器和键盘进行人机对话,实时进行远方监控,进行必要的控制操作,操作过程应有事先提示,实时状态应有不间断反映,对运行故障应能及时报警。
    4.2现地控制
    在设备投运初期或在上位操作员工作站系统发生故障等情况下,应能在现地控制单元对各设备进行控制,运行故障、状态应能报警或显示,并将控制、状态信号送人计算机系统以便监视。
      现地控制与远方控制应相互闭锁并在现地切换。现地控制时,应将控制信号、运行状态信号传送至上位操作员工作站。
    4.3与水电厂计算机监控系统的联系
    现地控制单元通过公用LCU连接到主厂房计算机监控系统的光纤以太网上,网络协议满足计算机监控系统要求,即网络要求支持IEEE 802.3标准和水电站计算机监控系统应用层通信要求,接收水电站监控系统主机发来的控制命令,同时将辅助设备的运行状况上传给监控系统主机,作为机组安全、正常运行的判定条件。
 

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