摘　要　低压微型小水电机组的全自动化控制因其主机组，辅机设备的限制。一直被忽略，笔者在微机自动化的实践中与合作单位共同分析，综合这类典型机组(以李溪电站轴流机组)的实际，提出一种新型方案，研制出新型智能控制器，现将其硬件原理、软件结构整理。供同行参考。

关键词　智能　控制器　控制仪软件

一、低压微型小水电机组全自动化控制系统现状

低压微型小水电机组是指机端电压0．4kV，单机容量小于500kW的小机组。当前，这类机组的常规控制系统共同特点是：

以一个BXP-□／400控制屏完成机组的控制、保护、测量，内部安装以下主要部件：相应容量的主开关(电动空气开关或手动空气开关)、过流保护、过压保护继电器(或高周波继电器)、电压表和电流表(机组电压、电流)、调速器“开大”“关小”控制按钮、励磁装置“启动”和“增磁”“减磁”按钮(或调节电位器)；

外加手／电动调速器的控制箱和手／电动转换机构；

可控硅励磁装置(内装灭磁开关，灭磁电阻及其控制电路)；

闸门控制箱；

同期小屏或公用自准同期装置(上有系统电压、频率表和被控机组电压、频率表)。

二、低压微型小水电机组全自动化需要解决的问题

按照水利部SL229-2000《小型水力发电站自动化设计规定》的要求，低压微型小水电机组要实现“无人值班、少人值守”的自动化控制模式。必须做到：

1．一条指令(或一个按钮)能完成自动开机或自动关机

自动开机的过程如下：

自动停机的过程如下：

事故停机过程如下：

2．设有与机组实际情况相符的电量。非电量和运行状态测量

主要包括：

机组运行时的电压、电流、频率、有功功率、功率因素、励磁电压、励磁电流；

机组的各轴承及线包温度；

有关的油压、水压、气压；

有关的油位、水位；

主空气开关、灭磁开关状态(断开或闭合状态)；

继电保护状态。

3．设有小水电机组继电保护规范规定的主要继电保护

如过电流保护、过电压保护，失磁保护等。

4．设有水机和电气事故或故障的报警信号

经过分析，我们认为要使用“微电脑设备”解决微小水电机组自动化的问题是可行的，但又是有一定难度的，这主要是因为：

微小水电机组虽小，但全自动化功能却要求完全满足，否则就无法做到“无人值班、少人值守”；

自动化装置不能像中大型机组那样由一个分布式微电脑系统组成，否则不仅设备大，价格昂贵，运行较复杂，而且一旦装置本身出现故障，业主无法承担恢复维修工作。

分析上述功能要求，结合多年运行实践，我们决定把微小水电机组的控制、负荷调节、保护、测量、信号，全部集成在一个由DSP(信号处理器)为核心的微电脑智能控制仪中，以下介绍这种控制仪的硬件和软件。

三、微小水电机组智能控制仪的硬件和软件

1．控制仪外特性

控制仪面板如图1。

图1　控制仪面板图

液晶显示器上显示机组的运行参数和状态，分页显示，由面板按钮△▽上下翻页按钮；

远控 停机　发开机令，开机完成后，其上红灯亮

远控 停机　发停机令，停机完成后，其上绿灯亮

其他按钮为系统复位、保护复归、画面切换和参数设定等用途。

信号灯：TX：通信指示(绿色)，灯亮表示正与上位计算机通信；

GZ：装置故障指示，灯亮表示装置本身有故障，同时液晶显示故障类型；

GJ：告警信号指示，小水电机组事故或故障告警，同时液晶显示告警类型；

BH：保护动作信号指示;灯亮表示保护动作，同时液晶显示保护动作类型；

控制仪背后布置如图2：

B11-B16:开关量输入接点YX3～YX6可接入6个状态量

B17：开关量接入公共接点MND

2．控制仪硬件框如图3

控制仪软件为结构模块化，在DSP并发系统上开发、测试，实验室中试模拟，试验电站试运行，最后定型，其结构框图如图4。

图3　控制仪硬件框图

图4　控制仪软件总框图

各模块是相互独立、并行运行的独立进程，整体上软件模块划分清晰，结构化设计合理，功能齐全。软件可移植和可再用性强，便于开发和调试、易于维护、易于修改完善。

这种新型小水电机组智能控制仪已将小水电机主要控制、保护、测量、同期、调节负荷、信号指示、辅机控制等集成在一只单元DSP智能单元中，在李溪电站技术改造中得到应用，经半年多的运行实践证明，单元装置稳定可靠，功能强，真正做到每机一控制单元，实现全自动化。可覆盖大量小水电机组(除高水头冲击式机组外)，值得推广。

来源：中国农村水电及电气化