行
业
产
品
功
能
北极星电力网技术频道 作者:佚名 2007/12/26 21:53:27
芦下坝水电站综合自动化系统的技术改造王世兴，郑庆豪(芦下坝水电厂，福建永定364100)关键词：技术改造；可编程逻辑控制器；综合自动化系统；保护测控单元箱；芦下坝水电站
摘要：芦下坝水电站始建于1970年，装机容量为2×6500kW，1988年通过技术改造增容至2×8750kW。为提高水电站运行的可靠性，电站采取了行之有效的技术改造措施，如：可编程逻辑控制器(PLC)的应用；综合自动化系统按无人值班(少人值守)原则设计，选用具有良好可靠性、可扩充性和可移植性的DCAP-3500水电站综合自动化系统等。经过技术改造，在同类电站中已具有较先进的技术水平，为提高电站的管理水平奠定了坚实的基础。
芦下坝水电站位于福建省永定县境内，1970年动工兴建，1974年9月全部投产，装机容量为2×6500kW，属径流开发，在1987年底和1988年底，利用枯水季节分别对2台机组进行增容技术改造为2×8750kW。发电机出口电压6.3kV；2台三圈主变，2台厂变，2回110kV线路，2回35kV线路；一座向近区供电的隔河口变电所，包括3台变压器，8回10kV线路，1回6kV线路。多年来，电站一直重视技术改造、推进技术进步工作，为提高电站的效率和可靠性，采取了比较行之有效的技术改造措施。1可编程逻辑控制器（PLC）的应用
1.1问题的提出
同其他70年代投产的中小型电站一样，运行生产中占有十分重要地位的许多设备自动化程度低、可靠性差，维护工作量大，其中励磁装置（励磁系统为ZL-74／17-6型励磁机配S-LKZ-1型调节装置）、机组自动化、调速控制器、保护、直流系统等故障率高，不适应目前水电厂对运行可靠性的要求。1997年电站从实际出发，根据行业标准《SL193—97小型水电站技术改造规程》，制定了分步实施设备技术改造(以下简称技改)的五年规划。
1.2PLC的应用
1998年底和1999年底枯水期，结合机组年检转轮改造工作，经过充分的调查研究，以好用、适用、够用的原则，分别对1、2号机的励磁系统、水机自动化系统（包括微机转速信号装置和智能温度巡检装置）和调速控制器进行了技改，开始运用了可编程控制器技术。设备采用重庆西南水电控制设备厂的产品和日本三菱公司近年推出的高性能小型FX2系列PLC。励磁装置改为自并励励磁型式，其中主整流电路采用单桥三相全控静止整流器的整流电路，调节器采用PLC-2型可编程励磁调节器。设备的技改均考虑到了与计算机监控系统相联的接口，为本厂的微机全控作好了准备。
在积累了微机装置运行经验的基础上，2001年底，作为我厂第一期综合自动化系统改造工程，对1号机组、1号主变系统、35kV系统、110kV线路保护测控进行了技改，取消常规设备的全计算机监控系统。从2002年1月19日投运至今，系统运行相对稳定，为今后工程的实施奠定了基础。原有技改的励磁调节器、水机自动化、调速控制器、三菱PLC升级为FX2N并装上通讯模块后纳入了上位机的监控。
1.3PLC控制程序的特点
PLC是依靠固写在其中的控制程序来完成对一个生产过程的逻辑控制的，程序编写的优劣对运行有较大的影响。因为PLC为顺序扫描的工作方式，因此对于过程控制、扫描周期和响应时间必须认真考虑。通常，编写用户程序有以下步骤：
(1)熟悉被控设备的工艺过程。
(2)根据工艺过程编制被控设备的控制流程图。
(3)划分流程图为几个功能模块，我厂机组LCU屏上的PLC软件流程主要有合（分）灭磁开关、同期合发电机断路器以及机组状态转换流程（停机到空载、空载到停机、空载到发电、发电到空载、停机到发电、发电到停机）。
(4)根据确定的功能模块，利用PLC厂家提供的过程程序开发软件进行编程，目前电站使用三菱和西门子公司的PLC均为梯形图编程。编程用梯形图语言，则与继电器原理相类似，形象直观，便于专业人员调试和运行人员掌握。
(5)执行程序，看是否满足被控设备的工艺要求，如不满足，可将梯形图调出现场修改，直至满足运行要求为止。
1.4PLC现场运行调试
厂家将模拟调试好的程序（一般存放在笔记本电脑中）传送到现场使用的PLC存储器中，接入PLC的实际输入接线和负载。进行现场调试的前提是PLC的外部接线一定要准确无误。比如有功功率调节脉宽、无功功率调节脉宽、闭环调节的设值上限、闭环调节自动切换为开环调节的功率突变值、发电转空载允许解列的有功无功负荷值、空载过压限制值等应现场调试，发现问题现场解决。如果系统调试达不到指标要求，通常只需修改用户程序即可达到调整目的。现场调试后，便可将程序固化在有长久记忆功能的可擦可编程只读存储器（E-PROM）卡盒中投入使用。对于投运后出现的一些可在实验室解决的问题，厂家技术人员可以不到现场而将修改好程序的E-PROM邮寄，由用户更换即可。
2综合自动化系统技术改造
2.1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）”原则进行设计。选用的DCAP-3500水电站综合自动化系统，是湖南紫光测控公司结合国内外2000年最新计算机硬件技术、软件技术、电子技术、网络技术为水电站监控保护开发的一种全新的、全分布开放式总线型综合自动化系统，系统具有良好的可靠性、可扩充性和可移植性，特点如下：
(1)系统采用分层分布式开放系统结构，主机兼操作员工作站采用Windows2000开放式操作系统，全图形化操作。监控系统的全部微机智能设备都直接接入网络，可获得高速通讯能力和资源共享能力。各设备的运行信息可直接在工作站的CRT上显示，控制命令可直接由工作站下达给各设备。
(2)网络上接入的每一个设备都具有自己特定的功能，实现功能的分布。即使某个设备出现故障，不会影响整个系统性能。
(3)为了满足系统“无人值班（少人值守）”对系统可靠性的要求，整个系统的重要设备采用冗余技术。
(4)DCAP-3500系统通讯规约丰富，支持本系统与远程调度系统、电厂MIS系统、水情测报系统、大坝监测系统、设备巡视管理系统、电视监控系统及模拟屏等系统通讯。
(5)系统任何冗余设备的切换均由软件实现，取消硬件切换装置，将系统硬件故障率降至最低。
(6)所有计算机系统在失电被动停机时，存储器无数据丢失。
2.2综合自动化系统结构
DCAP-3500水电站综合自动化系统分为现地控制保护层和电站控制层。电站控制层由2台工业控制微机（作为操作员工作站，互为热备用）、1台打印服务器作为电站级的上位机；现地控制保护层为DCAP-3000系列数字式保护测控单元装置、公用LCU屏（装配有西门子S7-300型PLC、工控一体化机、同期单元等智能微机装置）组成。电站控制层与公用LCU屏上的工控机采用以太网联接、与其他现地层采用RS-485总线联接，实现网络通讯。
该系统功能包括测量、控制、保护、信号四大部分。系统正常运行时，通过站控级上位机实现机组的开停机、断路器事故报警、事故状态、位置记录、打印制表等功能。各现地保护测控单元和PLC具有相对独立性，上位机退出运行时，各单元可独立运行，通过一体化工作站的人机联系实现操作与控制，仍可实现机组的开停机、断路器投退、机组电气运行参数的调整、保护投退、保护参数设置、各种运行参数的采集、各种设备运行状态监视等功能。
2.2.1机组及公用LCU屏
LCU屏采用IPC PLC组合结构方式，充分利用IPC软件支持和网络通讯优势和PLC操作稳定可靠的特点。机组的顺序控制用机组LCU屏上PLC完成，其他的全站开关站及公用辅助设备监控均由公用LCU屏上所配的PLC完成。机组顺序控制PLC与机组的温度信号装置、转速信号装置、水机自动化装置、自动准同期装置、励磁调节器、机组调速器及其油压控制设备、前池快速闸门装置均通过接点方式实现。全站公用辅机控制PLC分布在各公用辅机设备（如高低压气机、渗漏水泵）旁，单独实现数据采集和自动控制功能，通过RS-485总线与公用LCU屏上的一体化工作站通讯。
屏上公用PLC主要用来替代原中控室控制台，通过I／O接点方式完成1、2号机组的开机、停机、紧急停机、投（切）励磁、合（分）灭磁开关、有功调节、无功调节、全厂同期装置的控制等。PLC执行上述各顺控程序受阻时，均能报警并给出受阻步骤。
2.2.2DCAP系列数字保护测控单元
DCAP-3000系列保护测控单元箱采用超小型机箱设计，外形尺寸为219mm×178mm×270mm。所有DCAP系列单元箱的硬件均由相同的3块插件和底板组成，只是CPU的软件不同。三块插件分别为POWER插件、I／O插件、采用双CPU系统设计模式的CPU插件；底板上下两侧装有输入和输出接线端子，中间安装小CT和小PT，CT采用单匝穿孔的安装方式，能有效避免CT断线故障，实现了强电和弱电的隔离。
单元箱可根据对象分散或集中组屏布置，本厂技改采用集中组屏，替换原有对象的分立元件组成的控制台及其继电保护屏，已将常规的分立的保护、监控、自动装置、故障录波合为一体，大大减少了设备之间的连线。所有机箱上相同类插件可完全互换，除软件外不需任何调整。装置还能分析出外部电流、电压的幅值、频率、相序以及接线错误，方便核查，在调试状态能对所有功能进行模拟试验。
2.2.31号发电机保护测控屏
技改前1号发电机的测量、控制、保护、信号装置由常规的控制台加电磁型保护屏构成。控制台上装有9块电气仪表、8个控制开关、6个信号指示灯和14个光字牌；保护屏上共有26个各种电磁式继电器。
技改后，发电机保护测控屏仅有3个单元箱（分别为差动保护、后备保护、转子接地保护单元箱）、2个断路器位置信号指示灯、2个控制开关（一个为近方／远方控制权选择用、另一个为保留硬接线的出口断路器分闸控制开关）。凡SDJ9-87《电测量仪表装置设计技术规程》中规定应在中控室监视的参数均可在单元箱显示，还增加了电度、转子接地电阻、零序电流、零序电压等测量并具有信号传输等自动化功能。
其他测控屏上都配有断路器控制的硬接线，作为保证设备安全的最后一道防线。即使计算机完全失去作用，也能保证机组解列停机、切除故障。
单元箱具有保护功能、仿真测试功能，现场调试时，无需仪表即可对其进行全面的检测，省去了单个继电器繁重的校验和平时维护工作。
2.2.4DCAP-3511自动准同期单元
&nbs[1][2]下一页
广告直拨： 媒体合作/投稿：陈女士 13693626116
关于北极星 | 广告服务 | 会员服务 | 媒体报道 | 营销方案 | 成功案例 | 招聘服务 | 加入我们 | 网站地图 | 联系我们 | 排行
京ICP证080169号京ICP备09003304号-2
京公网安备11010502034458号电子公告服务专项备案
网络文化经营许可证 [2019] 5229-579号广播电视节目制作经营许可证 (京) 字第13229号出版物经营许可证新出发京批字第直200384号人力资源服务许可证1101052014340号
Copyright © 2022 Bjx.com.cn All Rights Reserved. 北京火山动力网络技术有限公司 版权所有
