水电站自动化系统技术改造设计

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欢迎访问e展厅 展厅 7 工业PC/工控机展厅 DCS卡, 平板电脑, 工控板, 单板机, 监控系统, ... 摘要: 为了提高六甲水电站的自动化运行水平，对电站的控制系统进行了技术改造。介绍了六甲水电站自动化系统改造应用经验和体会、系统技术特点、运行情况和效益。 关键词: 自动化系统改造； 技术特点； 运行效果 引言 六甲水电站位于广西河池市金城江区六甲镇境内的龙江河上，属龙江河流域梯级开发的水电站，电站1#、2#发电机在1968年8月投产发电，3#、4#发电机在1993年8月投产发电,电站总装机容量为12250kW（2×5500kW+2×1250kW）。六甲水电站也象其它同年代老电站一样，采用电磁继电器保护系统，由于投运年限长、技术落后、设备老化、自动化程度低、可靠性差，维护工作量大，已严重影响电站及电网的安全稳定运行。 电站于2010年2月进行技术改造，以湖南长沙华能自控有限公司研制的DMP-300型水电站自动化系统取代老系统。技改工程历时6O天，通过了72h连续试运行，系统的各项功能符合设计要求。系统正式于2010年4月投运至今,设备运行稳定，基本实现了设计方案要求的功能。 1 综合自动化系统特点 综合自动化系统按“无人值班(少人值守)”的原则进行设计，采用分层分布开放式结构；采用最新的计算机硬件、软件及网络技术，按全计算机监控进行总体设计和系统配置；所有单元直接连在网络上，层次清晰，可靠性高，扩展性强，便于整体性优化；采用集中组屏安装方式。 机组控制采用模块式Schneider Premium PLC，监控界面采用菜单形式，并具有强大的实时图形界面显示，可方便进行机组控制和参数设置。 不同监控层的设备相互独立，局部故障不影响整个监控系统的运行。现地控制层在监控系统退出后仍能对机组进行正常控制操作。 主站采用Windows多任务操作系统，人机交互界面友好，全中文显示，主要完成全厂的运行自动化及其管理，包括历史数据存档、归类、检索和管理，运行报表生成与打印；具有人机接口功能，完成设备运行的实时监视与控制，来自现地控制单元LCU的实时信息直接在显示器上显示刷新；能与地调通信。 2 综合自动化系统结构 DMP-300型电站自动化系统采用全分布开放式的全厂集中监控方案。设有负责完成全厂集中监控任务的电站控制系统及负责完成机组、开关站公用设备监控任务的现地控制系统。现地控制系统以PLC为基础构成，现地控制系统的设备靠近被控对象布置。电站控制系统与现地控制系统之间的通信联系采用光纤双以太网的方式，各现地控制单元通过各PLC组成的冗余网络与后台相连。 系统配置如图1所示。电站控制层由2套德国控创品牌的互为备用的主机/操作员工作站及外围设备组成，是电站的实时监控中心，负责全厂的自动化功能（开停机自动流程控制、AGC、AVC等），历史数据处理（事故分析处理、各种运行报表和重要设备的运行档案、各种运行参数特征值等）及全厂的人机对话（全厂设备的运行监视，事故和故障报警，对运行设备的人工干预及监控系统各种参数的修改和设置等），实现实时图形显示、发布操作命令、各种报表生成打印、事故故障信号的分析处理等功能。 现地控制保护层由DMP-300系列数字式保护测控单元及施耐德Premium PLC装置组成。DMP-300系列保护测控单元集中组屏布置，可完成对各自对象的数据采集、继电保护和自动控制的功能。 2.l 控制单元(LCU)屏 现地控制器(LCU)屏的设备由一体化工作站、PLC、温度测量装置、同期装置、转速测量装置等组成。机组的顺序控制由机组LCU屏上的PLC来完成，其它的全站开关站和辅助设备的监控均由公用LCU屏上的PLC完成。 机组的顺序控制PLC与机组的温度信号装置、转速信号装置、水机自动化装置、调速器装置、励磁调节控制装置及油压控制装置、进水阀控制等设备的通信通过节点的方式实现。 全站公用辅助设备（如高低压空压机、渗漏排水泵）由分布在各公用设备上的PLC单独实现数据采集和自动控制功能，通过厂级双以太网方式与公用LCU屏上的一体化工作站通信。机组和开关站及公用设备现地控制单元还提供一套多串口通信装置与其他系统或智能设备通信的接口。 屏上PLC主要是用于替代原中控室常规控制屏，通过I/O接点的方式完成机组的开机、停机、投切励磁、分合灭磁开关、有功无功调节、全厂的同期装置控制及断路器分合闸操作等。PLC在执行上述各顺控程序受阻时，均能报警及给出受阻步骤。 2.2 DMP-300系列保护测控单元 微机保护采用分布式单元机箱结构，各保护单元均相对独立，通过站内现场总线互联。在功能分配上，采用能下放尽量下放的原则，保护单元箱能完成的功能绝不依赖通信网，各保护单元箱上均配有操作面板和必要的手动操作开关及信号灯，运行人员可通过就地单元箱上的操作面板或人机接口，对相应电气设备进行操作，各保护单元故障或退出运行时，不影响其它单元及上层监控。 保护单元由主控板、继电器板、电源模块及薄膜按键、液晶显示器、分合闸按钮、机壳等组成。箱体为全金属封闭结构，内置屏蔽隔离板，将微机部分与继电器板完全屏蔽隔离，抗干扰能力强。 本次改造采用单元箱集中组屏的方式布置中控室，替代原有的控制屏及继电器保护屏，将常规的分立保护、监控、自动控制等合为一体，大大减少了设备之间的连线。所有单元箱上的同类插件均可完全互换。保护装置上具有人机接口设备，用于运行监视，保护装置的调试，整定值的设定及记录，事故显示、确认以及对保护装置的电源、电压、功率、相位等实测值进行显示与记录，方便调试和核查。人机对话时自动闭锁保护出口回路，使人机对话中出现的错误不影响保护系统。 2.3 发电机保护测控屏 改造前，1、2#发电机保护、测量、控制及信号装置由常规电磁继电器电路组成，屏上装有8块电气仪表、8个控制开关、6个信号灯、20个光字牌、28个各式电磁继电器。 改造后，发电机保护测控屏上只有3个单元箱，分别为差动保护、后备保护、发电机失磁接地保护装置，根据规程规范所要求应在中控室监视的电气参数均能在单元箱显示，而且具有信号传输等自动化功能。 在LCU屏上配有断路器的硬接线，作为保证设备安全的最后防线。即使计算机系统完全失去作用，也能保证机组解列停机和切除故障。 保护单元箱具有保护功能、仿真调试功能，无需仪表即可进行全面检测，省去了常规单个继电器繁重的校验和维护。 2.4 SID-2CM-V多点微机自动准同期装置 全站在公用现地控制屏（5LCU）上配置一套深圳智能设备有限公司生产的SID-2CM-V多点微机自动准同期装置及选线装置，替代原有的手动准同期装置，在机组同步并网过程中，自动调节机组的频率和电压，满足同步条件时，自动发出合闸脉冲。同期装置有4个通道可供4台发电机或4条线路并网复用，具备自动识别并网性质的功能；自动显示断路器合闸回路实际动作时间，并保留最近的8次实测值；在需要时可作为智能同步表使用；具有三相TV二次断线报警功能；具备自动识别差频或同频并网功能；控制器内置完全独立的调试、检测、校验用试验装置；可接受上位机指令实施并列点单侧无压合闸或无压空合闸。 3 培训仿真系统 本系统提供培训仿真功能，电厂运行维护人员在工作站上通过交互式培训，学习掌握对监控系统的操作和对电站运行和事故处理等方面的知识。培训系统包括学习系统、正常操作训练、事故处理训练、监控系统开发训练、顺控流程的离线调试和学员成绩评价等系统。 4 系统运行情况及效益 （1）实现了电站运行“无人值班”(少人值守)，提高了电站运行的自动化管理水平，减轻了运行人员的劳动强度。 （2）系统对运行设备的每一项操作均实行严格的安全条件检查和安全分析判断，在操作控制流程中严密把关，从而防止了各种因素引起的误操作，增强了运行设备操作的安全可靠性。 （3）人机接口功能强，操作控制简洁、方便、灵活。 （4）系统与上级调度中心计算机系统进行通信，实现遥信、遥测、遥控、遥调功能。 （5）系统中EDC、AGC、AVC经济运行功能的投运，对电站的节能增发、经济效益和电网电能质量的提高起到了积极作用。例如，现在机组同期是又快又准，在发出开机命令之后，只需1min，机组就能带上预定负荷，提高发电效率。 （6）采用多种智能技术实现了水电站的有功功率自动控制、机组励磁控制、机组调速控制；实现了线路、发电机和主变压器的故障诊断与分析。 5 结语 六甲水电站自动化系统改造于2010年4月投运至今已有一年，电气设备运行稳定、系统软硬件技术先进、应用功能强、运行性能好、易于操作，使六甲水电站自动化运行水平有了全面的提高，为电站实行“无人值班”（少人值守）创造了良好的条件，对提高老电站运行的安全性、可靠性、劳动生产率和经济效益等有着现实的意义。

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