1水电站的微机自动化装置1.1水电站基本情况西藏西曲河二级水电站位于金沙江右岸较大的一级支流西曲河上，电站装机2×12500kW，年发电量991万kW·h。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35kV并网运行。电站实现了全微机自动监控，为西曲河梯级电站优化调度，实现远程中心控制打下良好基础，给当地小水电站建设起到带头和示范作用。自2005年10月投入运行以来，效果良好。1.2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，2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2台互为热备用的工控机组成，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。2台微机均采用WindowsXP操作系统为平台，载以南思监控软件NSPR02.0组成监控系统的主控层。NSPR02.0监控系统在西曲河二级水电站的应用中，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。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，西门子S7—300可编程控制器(PLC)，康泰克CONT—ECIPC—M40一体化工控机组成。电量采集装置负责采集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化工控机；可编程控制器负责采集开关站和油、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；一体化工控机接收电量采集装置(PLC)、可编程控制器(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电量采集装置、可编程控制器(PLC)和一体化工控机组成。电量采集装置(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。1.3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、变压器保护屏和发电机保护屏。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，单元治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人工控机硬盘，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。1.4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，能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，或在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。1.5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自2005年10月投入运行以来，经过1a多的运行实践，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)开机条件满足后，主控机(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，具有较高的可靠性。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)微机系统安装的监控软件，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轻易把握操作方法。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)电站的电气二次接线设计工作量小，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2套工作电源，由交流220V主供，直流220V备用，另配置1套UPS电源。装置本身具有交、直流电源自动切换功能和直流电源逆变功能；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，通过近几年的实践表明是十分成功的，我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。