计算机监控系统在长滩岭水电站的应用
北极星电力网技术频道  
作者:电力论文3
2007/12/24 18:42:52
1 现状
清远市地处粤北山区,小水电资源丰富,水力资源理论蕴藏量155万kW,可开发水力资源为115.81万kW,到2001年底,全市有小水电站746座,装机容量达60万kW,其中单机容量在1000kW以上的水电站就有52座。这些小水电站大多采用简单、常规的控制保护装置,手工操作,运行水平低,运行人员多,事故频繁。因此,如何提高运行水平,减少电站的运行人员,增加电站的技术含量是当前小型水电站急需解决的问题。
为了使小型水电站满足多发、多供、高效、安全的要求,必须推广微机监控技术。清远市先后有6座小型水电站应用了计算机技术,经历了单片机-"四合一集控台"-综合自动化-PLC可编程控制器技术几个阶段,其中长滩岭电站采用了PLC可编程计算机监控系统达到了少人值守的目的,经过两年的运行,社会、经济效益显著。
2 计算机监控系统简介
长滩岭水电站位于阳山县,装机容量2×3200kW,年发电量2200万kW.h,主结线为两机一变扩大单元接线,电站于2000年4月份投产,该站采用了水电站"少人值守"自动化系统。其系统原理如图1所示。
图1 长滩岭水电站监控系统框图
2.1 分层分布式监控系统
该系统采用分层分布式结构,有就地控制层和站级控制层。就地控制层采用微机单元箱(LCU)实现对各设备进行就地控制,可与站级计算机进行通信,也可脱离上位机独立工作,实现实时采集控制对象的数据,如模拟量、开关量等,通过对数据处理完成对控制对象的监测、控制和记录。LCU由CPU智能模块及PLC可编程控制器组成;站级控制层采用双微机完成全站机组运行状态的监控,定时采集各控制单元的各类数据,以供显示、打印或报警,并按预先设定的操作程序向LCU发出指令,通过MODEM与上级计算机系统进行通信并执行调度指令。
2.2 微机控制装置的配置
(1)主控计算机操作台。设有:主控计算机一台,打印机1台,17英寸彩显1台,WKT5控制、保护、通信软件和Windows98操作系统;自动准同期装置1套(实现机组自动准同期并网),组合同期表一套(以实现手动同期,作为自动准同期的备用),智能式全电子电能表一套。
(2)机组自控屏两块。屏上装设:①32位数字温度巡检仪1台,测量机组的轴承温度和定子温度;②PLC可编程控制器一台,用于水轮机自动化控制;③简易常规控制、保护、信号设备,如转速数字信号装置、剪断销信号装置、手动操作开关(备用)、信号灯、常规测量仪表等,用于常规手动控制与监测。
(3)机组保护屏和主变保护屏各1块。机组保护屏:屏内装设发电机主保护单元2个,发电机后备保护单元2个,发电机转子接地装置2台,中央信号单元1个;主变保护屏:屏内装设主变主保护单元1个,主变后备保护单元1个,完成对两台机组和主变压器的保护功能,实现中央信号和报警音响。
(4)电子计量屏、交流屏、免维护直流电源屏各1面。
2.3 系统的功能
(1)控制:
以计算机综合自动化为主,简易常规控制为辅的模式。在中控室集中操作、集中监视,通过彩色显示器界面完成对机组、主变、辅助设备的控制,并实现对设备运行参数进行监视,还可用常规把手、按钮进行操作和调节。
(2)保护:
①水轮机保护:机组过速、调速器油压过低、轴承温度过高和事故时剪断销剪断作用于跳闸、灭磁和停机。调速器油压降低和轴承温度升高作用于信号。
②电气保护:机组保护有差动速断、谐波制动的差动保护和失磁作用于跳闸、灭磁、停机;机组后备保护有复合电压闭锁过电流、过电压作用于跳闸、灭磁、停机。过负荷、转子一点接地、定子一点接地作用于信号;主变压器主保护有差动保护及差动速断保护;后备保护有:复合电压闭锁过电流和过电压作用于跳闸,过负荷、轻瓦斯和零序(单向接地)作用于信号。
(3)机电设备运行参数检测:
所有机电设备的主要运行模拟量和状态开关量参数均由微机系统进行实时检测记录,存入其数据库,并经处理后供显示。这些参数包括:
①电量参数:发电机的三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率、有功电量;发电机转子的电流、电压;高压母线线电压和相电压;主变低压侧三相电流、有功功率、无功功率、有功电量、无功电量等。
②非电量参数:调速器油压、定子铁芯温度,上导、下导、水导轴承温度。
③机电设备运行状态参数:机组断路器开关状态、水轮机及发电机电气保护开关量状态、主变压器开关量状态、事故和故障信号状态、主变断路器开关状态,油、汽、水系统工作状态、励磁系统和调速器工作状态等。
(4)集控台监控及微机其它功能:
监控计算机主要功能是对电站全部自动化装置进行全面监控协调和管理,对各自动化装置发出指令及接收各自动化装置回送的数据,并进行记录、处理、显示、打印:①实时显示电气主结线和运行工况流程。
②趋势显示及记录:对机组、主变的重要运行参数,如负荷、温度等作历史记录、存档,并以趋势曲线显示,曲线时间座标可在12h至24h之间分档,以便分析短时间状态变化和长时间变化趋势。
③报警处理:保护动作和运行参数越限,实时推出报警画面,并伴有事故或故障信号显示及音响。
④事故、故障、保护动作开关量等事件发生的时间顺序记录。
⑤按年、月、日班进行日志打印制表。
⑥统计管理功能。
3 应用效果
(1)实现了"少人值守",减少了运行值班人员。
(2)改善了运行人员的劳动强度,取消机旁值班人员,运行人员在中控室监控,大大改善了工作环境。
(4)继电保护准确率高,能通过对设备的故障率分析预测设备的故障发生率,为运行提供参考;故障发生的位置、故障的类型可直观、准确显示出来,避免故障扩大,减少人工检查的工作量。
(1)计算机监控系统和常规系统重复设置,造成资源浪费的问题。部分采用了微机监控系统的电站同时又设置了一套完整的常规系统,造成资源浪费。为使电站可靠运行,部分重要功能需重复设置,以供备用。对于小型水电站,由于受规模和投资的限制,不宜采用投资太大的重复设置,建议采用计算机监控为主,仅保留简化的常规设备作为后备,这样,当微机系统因故退出时,能由简化的常规设备控制,保证机组正常运行。