淺談水電站綜合自動化系統(tǒng)在紅旗水力發(fā)電廠的應(yīng)用

2013-12-27 15:08:26 電力信息化　點擊量：評論 (0)

　紅旗水力發(fā)電廠位于黔東南州鎮(zhèn)遠縣涌溪鄉(xiāng)境內(nèi)的舞陽河上，屬州內(nèi)舞陽河流域梯級開發(fā)的6級電廠，于1981年投產(chǎn)發(fā)電，總裝機容量4×3600KW。電廠采用的電磁繼電器保護系統(tǒng)由于投運年限長、技術(shù)落后、設(shè)備老化、已嚴重影響電廠及電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。電廠于2002年進行技術(shù)改造，以湖南紫光測控有限公司研制的DCAP—3500型水電站自動化系統(tǒng)取代老系統(tǒng)。技改工程歷時30天，經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試后，通過了72小時連續(xù)試運行，系統(tǒng)的各項功能符合設(shè)計要求，系統(tǒng)正式投入運行。2003年12月，通過了省水利廳的驗收。現(xiàn)將綜合自動化系統(tǒng)簡介如下。

　一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　綜合自動化系統(tǒng)采用基于現(xiàn)場總線的分層分布、開放式可配置結(jié)構(gòu)，整個電廠在物理上分為兩層：電廠控制層和現(xiàn)地控制保護層。

　電廠控制層計算機監(jiān)控系統(tǒng)(或稱為上位機系統(tǒng))由一臺工業(yè)控制計算機、一臺打印機構(gòu)成。上位機系統(tǒng)主要用于電廠綜合自動化系統(tǒng)的組態(tài)、維護，電廠運行的監(jiān)視、操作、信息管理、優(yōu)化控制，全廠的事件事故記錄，事故報警，畫面顯示，報表打印及機組、開關(guān)站和公用輔助設(shè)備的遠方操作控制。

　現(xiàn)地控制保護層由紫光公司自主開發(fā)的DCAP—3500系列數(shù)字式保護測控單元及裝置、德國西門子S7—300可編程控制器(PLC)和一體化工作站等智能微機裝置組成。電廠控制層與現(xiàn)地控制保護層采用網(wǎng)絡(luò)通訊。DCAP—3500系列保護測控單元可根據(jù)對象分散或集中組屏布置(本方案為集中組屏方案)，它們可完成對各自對象的數(shù)據(jù)采集、繼電保護和自動控制的功能。水輪發(fā)電機組的順序控制由所配備的PLC完成。

　為實現(xiàn)“無人值班(少人值守)”的要求，全廠各公用輔機(如高、低壓氣機、集水井)采用PLC進行控制，各單元信號以接點方式送至公用PLC，實現(xiàn)全廠設(shè)備計算機遠方監(jiān)控。

　二、設(shè)備配置

　 1、電站控制層設(shè)備配置

　電站控制層設(shè)備有系統(tǒng)主機兼操作員工作站、廠長工作站、工程師兼培訓(xùn)工作站、通信工作站、語音報警工作站、打印機和UPS電源等，其軟件配置有系統(tǒng)軟件、基本軟件、應(yīng)用軟件及工具軟件。

　 2、機組現(xiàn)地控制單元(LCU)設(shè)備配置

　機組現(xiàn)地控制器(LCU)的設(shè)備有一體化工作站、可編程程序邏輯控制器(PLC)、溫度測量裝置、同期裝置、轉(zhuǎn)速測量裝置等。

　 3、此外還有其他設(shè)備配置，如保護測控單元設(shè)備、調(diào)速器裝置設(shè)備、勵磁調(diào)節(jié)控制裝置設(shè)備、公用輔機控制單元設(shè)備等。

　四、系統(tǒng)的主要功能

　 DCAP—3500水電站綜合自動化系統(tǒng)功能多且全面，現(xiàn)在僅介紹電站控制層的主要功能。

　 1、數(shù)據(jù)采集與處理

　數(shù)據(jù)分電氣模擬量(如電流、電壓、功率等)，非電氣模擬量(如溫度、壓力等)、脈沖量(如有功、無功電度)、一般開關(guān)量(如開關(guān)位置、導(dǎo)葉位置)和中斷開關(guān)量(如機組過速、溫度過高、保護動作等)五種。其中電氣量和非電氣量、開關(guān)量采集時間≤1S ，溫度量≤10S ，脈沖量采集連續(xù)無延遲，事件順序分辨率≤10MS,控制響應(yīng)時間≤1S。對采集的數(shù)據(jù)作必要的預(yù)處理后，存于實時數(shù)據(jù)庫，供給計算機系統(tǒng)實現(xiàn)畫面顯示，制表打印和完成各種計算、控制等特定功能使用。

　 2、電廠安全運行監(jiān)視

　安全運行監(jiān)視包括狀態(tài)變化監(jiān)視、越限監(jiān)視、趨勢分析和監(jiān)控系統(tǒng)異常監(jiān)視。

　安全運行監(jiān)視是綜合自動化系統(tǒng)的重要功能之一，綜合自動化系統(tǒng)實時監(jiān)視電站各類設(shè)備的運行狀態(tài)和參數(shù)，當(dāng)它們發(fā)生異常、運行狀態(tài)發(fā)生變更或參數(shù)超越設(shè)定值等時計算機系統(tǒng)即時報告值班人員進行處理，同時進行實時記錄，以便分析查驗。值班運行人員可通過設(shè)在中控室的監(jiān)控系統(tǒng)人機接口設(shè)備，監(jiān)視全廠的生產(chǎn)過程和設(shè)備運行情況，顯示和打印各種運行參數(shù)。

　系統(tǒng)安全監(jiān)視功能包括如下部分：事件順序記錄、故障報警記錄、參數(shù)越限報警與記錄、電氣主設(shè)備操作記錄、事故追憶、計算機系統(tǒng)綜合信息記錄、實時監(jiān)視、語音報警、遠方診斷維護功能、模擬光字牌。

　 3、電站設(shè)備的操作與控制調(diào)節(jié)

　 (1)、運行人員可以通過操作控制菜單，選擇控制對象然后選擇操作性質(zhì)，系統(tǒng)提示確認。當(dāng)運行人員確認后，自動彈出過程監(jiān)控畫面，供運行人員了解過程的執(zhí)行情況。通過計算機監(jiān)控系統(tǒng)操作控制的設(shè)備有：

　 ①、機組的操作控制

　 ②、斷路器、隔離開關(guān)投切操作

　 ③、勵磁系統(tǒng)的操作控制

　 ④、直流系統(tǒng)的操作控制

　 ⑤、輔助設(shè)備的操作控制

　 (2)發(fā)電機組的控制調(diào)節(jié)

　監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)預(yù)定的原則或運行人員實時輸入的命令進行機組正常啟動與停機，斷路器跳合、隔離開關(guān)分合等順序操作。同時監(jiān)控系統(tǒng)可由運行人員或遠方調(diào)度的給定值或增減命令進行機組出力的手動或自動調(diào)節(jié)。具體分為以下幾個方面：

　 ①自動發(fā)電控制(AGC)

　 ②、自動電壓控制(AVC)

　 ③、運行人員操作臺控制

　 4、綜合參數(shù)統(tǒng)計、計算、分析

　計算機系統(tǒng)可根據(jù)實時采集的各類數(shù)據(jù)進行周期、定時或召喚計算分析，形成各種計算機數(shù)據(jù)庫與歷史數(shù)據(jù)庫，幫助運行人員和管理人員對電廠設(shè)備的運行進行全面監(jiān)視與綜合管理。

　 5、打印記錄

　系統(tǒng)打印功能分為隨機打印、定時自動打印和召喚打印三種。

　 6、屏幕顯示

　彩色屏幕實時顯示廠內(nèi)主系統(tǒng)的運行狀態(tài)，主設(shè)備的操作變化過程，事故和故障以及有關(guān)參數(shù)。顯示的主要畫面有以下幾類：單線圖類、曲線圖類、棒圖類、報警畫面類、操作指導(dǎo)畫面類、表格類。

　 7、事故處理指導(dǎo)和恢復(fù)操作指導(dǎo)

　在設(shè)備出現(xiàn)故障或事故時，監(jiān)控系統(tǒng)能及時提供事故處理和恢復(fù)正常運行的指導(dǎo)性意見，運行人員可按指導(dǎo)性意見操作，使設(shè)備盡快恢復(fù)正常。

　五、系統(tǒng)運行情況及效益

　紅旗水力發(fā)電廠綜合自動化系統(tǒng)的投運，使運行管理、安全監(jiān)測、自動控制實現(xiàn)了計算機化。

　 1、實現(xiàn)了電廠運行“無人值班”(少人值守)，提高了電廠運行的自動化管理水平，減輕了運行人員的勞動強度。

　 2、系統(tǒng)對運行設(shè)備的每一項操作均實行嚴格的安全條件檢查和安全分析判斷，在操作控制流程中嚴密把關(guān)，從而防止了由于各種因素引起的誤操作，增強了運行設(shè)備操作的安全可靠性。

　 3、人機接口功能強，操作控制簡潔、方便、靈活。

　 4、系統(tǒng)與上級調(diào)度中心計算機系統(tǒng)進行通訊，實現(xiàn)遙信、遙測、遙控、遙調(diào)功能。

　 5、系統(tǒng)中AGC、AVC經(jīng)濟運行功能的投運，對電廠的節(jié)能增發(fā)、電廠的經(jīng)濟效益和電網(wǎng)電能質(zhì)量的提高起到了積極作用。例如，現(xiàn)在機組同期是又快又準(zhǔn)，在發(fā)出開機命令之后，只在一分鐘，機組就能帶上預(yù)定負荷。

　 6、事故處理安全可靠、快速準(zhǔn)確。

　綜上所述紅旗電廠進行綜合自動化改造后，全面提高其自動化運行水平和管理水平，提高勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益，促進節(jié)能增發(fā)，也有助于提高地方電網(wǎng)的自動化水平和經(jīng)濟運行水平。

責(zé)任編輯：和碩涵

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