水利工程論文-DMP300F水電站微機(jī)自動化系統(tǒng)在和慶水電站的應(yīng)用.doc

水利工程論文-DMP300F水電站微機(jī)自動化系統(tǒng)在和慶水電站的應(yīng)用摘要：型水電站微機(jī)綜合自動化系統(tǒng)采用先進(jìn)的分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，集保護(hù)、遙控、遙測、遙信、遙調(diào)五大功能于一身，實(shí)現(xiàn)電站微機(jī)綜合自動化。系統(tǒng)在和慶水電站的應(yīng)用表明：系統(tǒng)也適合中、小型水電站的微機(jī)綜合自動化改造。關(guān)鍵詞：小水電水電站自動化自動化系統(tǒng)技術(shù)改造應(yīng)用1和慶水電站技改概況和慶水電站是松濤灌區(qū)東干渠渠道一宗跌水電站，裝機(jī)容量31250KW，站內(nèi)布置發(fā)電機(jī)3臺、主變壓器4臺、35KV線路2回、10KV線路8回。建站于1975年，二次設(shè)備原采用半導(dǎo)體繼電保護(hù)及水機(jī)自動操作裝置（均為半導(dǎo)體裝置在亞熱帶的試研產(chǎn)品），至今已運(yùn)行近30年，設(shè)備陳舊，保護(hù)方式落后，自動化水平低，大部分元器件目前已屬淘汰產(chǎn)品，且元器件老化嚴(yán)重，運(yùn)行性能較差，拒動、誤動現(xiàn)象時有發(fā)生，嚴(yán)重威脅機(jī)組的運(yùn)行安全。2DMP300F系統(tǒng)概述DMP300F型水電站微機(jī)綜合自動化系統(tǒng)是長沙華能公司在總結(jié)我國微機(jī)電站運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)國內(nèi)外電力運(yùn)行發(fā)展趨勢，以實(shí)現(xiàn)無人值班、少人值守的分布式保護(hù)、控制、測量和通信單元的一體化系統(tǒng)。DMP300F系統(tǒng)應(yīng)用先進(jìn)的微機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)、微機(jī)監(jiān)控，集保護(hù)、遙控、遙測、遙信、遙調(diào)五大功能于一身，采用分布式結(jié)構(gòu)，對電站進(jìn)行全方位的控制和管理，實(shí)現(xiàn)電站微機(jī)綜合自動化。系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用分層管理模式。系統(tǒng)的底層是分布式單元機(jī)箱，上層是以Win/NT為軟件平臺的當(dāng)?shù)乇O(jiān)控層，主要完成對各單元裝置實(shí)時數(shù)據(jù)的采集；完成實(shí)時數(shù)據(jù)的加工和管理；實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)管理站功能。分布式單元機(jī)箱采用模塊化設(shè)計(jì)，面向一次設(shè)備，以一次設(shè)備為對象設(shè)置保護(hù)測控一體化。每個裝置都采用80C196高性能16位處理器為核心，獨(dú)立完成該單元的保護(hù)、測量、信號、控制等功能，與目前廣泛應(yīng)用的發(fā)電廠微機(jī)綜合自動化系統(tǒng)相比較，該系統(tǒng)具有硬件保護(hù)和監(jiān)控之間的銜接更加緊密、系統(tǒng)整體可靠性更高等優(yōu)點(diǎn)：2.1、高可靠性：-采用高性能的單片機(jī)80C196，盡量減少硬件，插件模塊化。-系統(tǒng)采用信號隔離技術(shù)，軟、硬件濾波，屏蔽接地等一系列措施，抗干擾能力強(qiáng)。-采用集中組屏方式，全密封小箱體和大機(jī)柜構(gòu)成雙重屏蔽，增強(qiáng)了裝置的抗干擾能力。-采用現(xiàn)場總線構(gòu)成通訊網(wǎng)絡(luò)，傳輸無瓶頸，抗干擾能力強(qiáng)。-保護(hù)和監(jiān)控具有各自獨(dú)立的交流采樣回路，保證了檢測精度和保護(hù)裝置所要求的抗飽和性能。2.2、維護(hù)調(diào)試方便簡單-具有大屏幕漢字液晶顯示，調(diào)試、顯示方便。-采用模塊化結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)元件，互換能力強(qiáng)。3DMP300F在和慶水電站的應(yīng)用根據(jù)和慶水電站的具體情況，發(fā)電機(jī)、變壓器及線路各保護(hù)單元采用微機(jī)保護(hù)，控制和保護(hù)單元均有獨(dú)立的CPU構(gòu)成，采用一對一結(jié)構(gòu)，每個回路有獨(dú)立的CPU完成。采取集中組屏方式，各保護(hù)單元相對獨(dú)立，能完成其保護(hù)功能，并通過通信接口向后臺監(jiān)控系統(tǒng)傳送保護(hù)信息。3.1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則-和慶水電站采用以計(jì)算機(jī)監(jiān)控為主、簡化常規(guī)控制為輔的監(jiān)控方式及微機(jī)保護(hù)，組成電站微機(jī)綜合自動化系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)功能相同的單元采用一致的機(jī)型配置。-微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用全分布開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，滿足于水電站要求的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、先進(jìn)性、功能齊全、便于擴(kuò)充等基本原則。-網(wǎng)絡(luò)通訊采用現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)，掛在網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)均采用開放系統(tǒng)軟件Win/NT。易滿足今后計(jì)算機(jī)高速發(fā)展的要求，兼容性、擴(kuò)充性、互換性好。-各保護(hù)單元全部采用微機(jī)保護(hù)，均采取集中組屏方式放于中央控制室，各保護(hù)單元相對獨(dú)立，能獨(dú)立完成其保護(hù)功能，并通過通訊接口向后臺監(jiān)控系統(tǒng)傳送保護(hù)信息。-所有保護(hù)均設(shè)有軟、硬壓板，保護(hù)參數(shù)可就地/遠(yuǎn)方進(jìn)行修改、查詢（保護(hù)參數(shù)的修改需具有管理員資格）。-系統(tǒng)采用信號隔離技術(shù)，軟、硬件濾波、屏蔽接地等一系列抗干擾措施。-系統(tǒng)具備防誤操作功能和完備的自診斷、自恢復(fù)功能，保護(hù)裝置設(shè)有防誤閉鎖裝置以防止跳閘出口的誤開放。-計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以手動優(yōu)先、下層優(yōu)先的方式或指定的方式設(shè)置必要的硬件和軟件，使運(yùn)行操作人員能方便地在各控制層之間、計(jì)算機(jī)控制與簡化常規(guī)控制設(shè)備之間選定對設(shè)備的控制權(quán)，對無控制權(quán)的控制設(shè)備進(jìn)行閉鎖。3.2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和慶水電站綜合自動化系統(tǒng)采用分層分布、開放式結(jié)構(gòu)，主要由主控制級（上位機(jī)）、現(xiàn)地控制單元（LCU）、連接網(wǎng)絡(luò)、公用屏、脈沖計(jì)量屏、直流電源系統(tǒng)等組成。主控制級由計(jì)算機(jī)以及中控室有關(guān)設(shè)備組成，負(fù)責(zé)全站的自動化功能、歷史數(shù)據(jù)處理以及全站的人機(jī)對話。主控制級計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的主要配置為：P4主機(jī)1臺；21寸高分辨彩色顯示器1臺；寬行打印機(jī)1臺；1000VA逆變電源1臺；MTC-3監(jiān)控系統(tǒng)軟件1套。現(xiàn)地控制單元分為機(jī)組控制單元、開關(guān)站及公用設(shè)備控制單元。電站共設(shè)置4套現(xiàn)地控制單元，即3臺機(jī)組各設(shè)置1套，開關(guān)站及公用設(shè)備設(shè)置1套。各現(xiàn)地控制單元直接完成生產(chǎn)過程中的實(shí)時數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理，完成單元狀態(tài)的監(jiān)視、調(diào)整和控制以及與上位機(jī)的通信聯(lián)絡(luò)等功能。機(jī)組LCU可以監(jiān)控發(fā)電機(jī)的各種電氣量（機(jī)端電壓、定子電流、勵磁電壓、勵磁電流、有功功率、無功功率、頻率等）、發(fā)電機(jī)定子鐵芯及繞組溫度、發(fā)電機(jī)各軸瓦的溫度、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)水閘門升降、導(dǎo)葉開度位置、發(fā)電機(jī)斷路器及隔離刀閘的位置、發(fā)電機(jī)出口PT隔離刀閘的位置、滅磁開關(guān)的位置等。機(jī)組自動操作控制功能由可編程序控制器構(gòu)成的機(jī)組順控裝置（PLC）來實(shí)現(xiàn)，正常時PLC與微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器和微機(jī)調(diào)速器一同接受上位機(jī)或中控室運(yùn)行人員通過計(jì)算機(jī)鍵盤手動發(fā)出的命令，或它們各自帶有觸摸屏操作控制面板操作發(fā)出的命令，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)對機(jī)組實(shí)行控制和調(diào)節(jié)。每臺機(jī)組LCU配置一套微機(jī)溫度巡檢裝置、一套微機(jī)轉(zhuǎn)速測速裝置和一套微機(jī)自動準(zhǔn)同期裝置，用于機(jī)組測溫、測速和自動準(zhǔn)同期并列。機(jī)組LCU的主要配置有：可編程序控制器PLC、WWJ-1A微機(jī)溫度巡檢裝置、WTQ-2A微機(jī)自動準(zhǔn)同期裝置、ZSX-1A微機(jī)轉(zhuǎn)速測速裝置、簡化的常規(guī)控制面板（含觸摸屏）、出口繼電器、測量儀表及指示燈以及屏柜和附件。開關(guān)站及公用設(shè)備LCU對不適于并入機(jī)組LCU進(jìn)行控制的輔助設(shè)備及全站的公用設(shè)備進(jìn)行控制。其配置為：簡化的常規(guī)模擬操作面板、STQ手動準(zhǔn)同期裝置、測量儀表及指示燈、以及屏柜和附件。3、系統(tǒng)功能3.3.1上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主動發(fā)通迅報文（保護(hù)器通訊報文、擴(kuò)展模塊通訊報文、水機(jī)模塊通訊報文）、下位機(jī)應(yīng)答，將下位機(jī)的信號、測量數(shù)據(jù)傳送監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對全站主要機(jī)電設(shè)備進(jìn)行控制、對所有機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行全面監(jiān)視。1）數(shù)據(jù)采集和處理：對主要設(shè)備的工況參數(shù)進(jìn)行巡回檢測、實(shí)時數(shù)據(jù)庫更新、越限檢查；對重要的模擬量（如軸瓦溫度等）進(jìn)行監(jiān)視和越限檢查。對全站各主要設(shè)備的狀態(tài)、繼電保護(hù)動作狀態(tài)以及各種事件和故障信號等開關(guān)量進(jìn)行監(jiān)視，記錄狀態(tài)的變化順序和事件發(fā)生的時間，并按規(guī)定產(chǎn)生報警和報告。2）全站安全監(jiān)視和實(shí)時報警：監(jiān)控系統(tǒng)通過人機(jī)接口向運(yùn)行人員提供全站的運(yùn)行情況，當(dāng)出現(xiàn)開關(guān)量變位事件、模擬量越限事件、監(jiān)控系統(tǒng)自診斷等事件時，監(jiān)控系統(tǒng)在人機(jī)接口上采取多種方式（彈出事故簡報、音響等）進(jìn)行報警。3）生產(chǎn)過程的控制：監(jiān)控系統(tǒng)可接受操作人員在