水利工程論文-微機(jī)綜合自動(dòng)化在中小型水電站的應(yīng)用 .doc

水利工程論文-微機(jī)綜合自動(dòng)化在中小型水電站的應(yīng)用摘要：基于青海黑泉水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、配置、功能及特點(diǎn)，淺析了微機(jī)綜合自動(dòng)化技術(shù)在中小型水電站的應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)電站的遙控、遙調(diào)、遙信和遙測(cè)等遠(yuǎn)動(dòng)功能。從而達(dá)到電站的無人值班或少人值守的目的。關(guān)鍵詞：微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)配置監(jiān)控功能1前言二十一世紀(jì)是信息時(shí)代，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和自動(dòng)化程度的日益提高，微機(jī)綜合自動(dòng)化在電力生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。但在我們青海，由于種種原因，經(jīng)濟(jì)還比較落后，科技不甚發(fā)達(dá)，微機(jī)綜合自動(dòng)化技術(shù)只在幾個(gè)大型水電站得到應(yīng)用，而在中小型水電站的應(yīng)用受到了制約。1996年，隨著國家西部大開發(fā)政策的實(shí)施，青海省有史以來最大的水利工程黑泉水庫開工建設(shè)，其附屬工程黑泉水電站（寶庫河一級(jí)站）也于2002年建成投運(yùn)并網(wǎng)發(fā)電，而該電站微機(jī)綜合自動(dòng)化的應(yīng)用，也是我省中小水電站的第一家，經(jīng)過三年多的運(yùn)行，已顯現(xiàn)出了其優(yōu)越性，結(jié)合該電站的實(shí)際情況，現(xiàn)就微機(jī)綜合自動(dòng)化在中小型水電站的應(yīng)用問題作一淺析探討。2電站概況黑泉水庫位于青海省大通縣寶庫河上，距省會(huì)西寧市75KM，是一座大（）型綜合水利樞紐工程，庫容1.82億M3,主要功能為灌溉和城市供水，兼顧防洪和發(fā)電，大壩為混凝土面板砂礫石壩，壩高123.5M，其壩后引水式電站黑泉水電站，是寶庫河梯級(jí)電站的第一級(jí)電站，設(shè)計(jì)水頭80M,最大水頭100M，裝機(jī)容量為34000KW12500KW,計(jì)14500KW(二級(jí)電站為33200KW,三級(jí)電站為35000KW,寶庫河梯級(jí)電站總裝機(jī)容量為39100KW)，通過兩回35KV輸電線路并入西寧電網(wǎng)。3計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的配置3.1電站控制層配置電站控制層設(shè)備設(shè)在中央控制室，由主機(jī)操作員工作站、通訊工作站、主控制臺(tái)、漢字打印機(jī)、GPS時(shí)鐘同步裝置、語音報(bào)警裝置、UPS電源等組成。電站控制層負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和管理各現(xiàn)地控制層的工作；收集有關(guān)信息并作相應(yīng)處理和存儲(chǔ)；迅速、準(zhǔn)確、有效地完成對(duì)本站被控對(duì)象的安全監(jiān)視和控制。操作員可以在主控制室通過人機(jī)接口對(duì)數(shù)據(jù)庫和畫面在線修改，進(jìn)行人工設(shè)定、設(shè)置監(jiān)控狀態(tài)、修改限值、事故處理指導(dǎo)和恢復(fù)操作指導(dǎo)等功能，并可下傳至LCU。監(jiān)控命令輸出只有監(jiān)控主機(jī)取得控制權(quán)的工作執(zhí)行，作為另一臺(tái)工作站只作監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)通信而無控制輸出，兩機(jī)可互相跟蹤，系統(tǒng)軟件根據(jù)監(jiān)控主機(jī)的運(yùn)行和通信、硬件、軟件等狀態(tài)，進(jìn)行跟蹤判別，一旦出現(xiàn)異常，系統(tǒng)自動(dòng)給出切換信號(hào)，由另一臺(tái)工作站代替主機(jī)的工作，同時(shí)給出主機(jī)故障提示，主機(jī)修復(fù)啟動(dòng)后，自動(dòng)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)到主機(jī)并將數(shù)據(jù)輸入，并重新處于監(jiān)控狀態(tài)。3.2現(xiàn)地控制層（LCU）配置現(xiàn)地控制層分機(jī)組LCU和公共LCU兩部分，由人機(jī)界面終端（液晶觸摸屏）、智能I/O控制器、I/O模塊、輸出繼電器、準(zhǔn)同期裝置、溫度測(cè)量裝置、轉(zhuǎn)速信號(hào)測(cè)量裝置、數(shù)字式測(cè)量儀表和交直流雙供電源等設(shè)備組成。機(jī)組LCU監(jiān)控范圍包括水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、進(jìn)水口主閥和機(jī)組附屬設(shè)備。現(xiàn)地控制層負(fù)責(zé)對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組、電氣一次設(shè)備及公用設(shè)備等實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)各現(xiàn)地控制層與全站控制層連接交換信息，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)地設(shè)備的監(jiān)控及數(shù)據(jù)共享。當(dāng)電站控制層因故退出運(yùn)行時(shí)，現(xiàn)地控制層可以獨(dú)立運(yùn)行而不受影響。微機(jī)保護(hù)裝置、轉(zhuǎn)速、溫度巡檢、調(diào)速器、勵(lì)磁系統(tǒng)等設(shè)備通過現(xiàn)地LCU與以太網(wǎng)聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)參數(shù)的監(jiān)視和控制。部分沒有通訊接口的設(shè)備則通過現(xiàn)地控制單元的I/0模塊實(shí)現(xiàn)設(shè)備的控制和狀態(tài)檢測(cè)。3.3通訊網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備配置網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式采用工業(yè)以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)為多模光纖和屏蔽雙交電纜線。網(wǎng)絡(luò)傳輸采用Modbus協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率為100Mbit/s，節(jié)點(diǎn)數(shù)可達(dá)340個(gè)，網(wǎng)絡(luò)上的任一節(jié)點(diǎn)可以實(shí)時(shí)向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送信息，某一節(jié)點(diǎn)故障，自動(dòng)從網(wǎng)絡(luò)上退出，不影響網(wǎng)絡(luò)上的其它節(jié)點(diǎn)傳輸信息。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)完成電站控制層各工作站之間和來自現(xiàn)地控制層（LCU）的全部數(shù)據(jù)的傳輸和各種訪問請(qǐng)求。其網(wǎng)絡(luò)協(xié)議符合國際標(biāo)準(zhǔn)化組織OSI模型。具有良好的開放性。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)不會(huì)因任何一個(gè)元器件發(fā)生故障而引起系統(tǒng)的誤操作。網(wǎng)絡(luò)成熟可靠，符合國際標(biāo)準(zhǔn)。3.4系統(tǒng)軟件配置(1)系統(tǒng)軟件：采用中文版的美國微軟WindowsNT軟件，具有良好的實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性、可靠性，NT系統(tǒng)管理保密性好。用于操作系統(tǒng)，它管理整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的所有資源，包括CPU、存儲(chǔ)器、外部設(shè)備等，提供其它軟件與系統(tǒng)資源的接口，是其它軟件運(yùn)行的環(huán)境。(2)應(yīng)用軟件：采用FIX7.0開發(fā)軟件、3D圖形軟件和PLC編程軟件，用于程序的編輯、編譯、軟件連接等。具有良好的人機(jī)界面和全開放特性。它是可以運(yùn)行多種通訊協(xié)議的監(jiān)控軟件，與網(wǎng)上有不同通訊協(xié)議的設(shè)備交換數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)庫生成、監(jiān)控畫面、控制流程、報(bào)表等配置靈活，使用和維護(hù)方便。3.5繼電保護(hù)系統(tǒng)的配置采用美國ABB公司生產(chǎn)的微機(jī)綜合繼電保護(hù)裝置。發(fā)電機(jī)、變壓器和線路保護(hù)裝置均有8個(gè)開關(guān)量輸入和7個(gè)開關(guān)量輸出，一個(gè)用于變化自檢的轉(zhuǎn)換接點(diǎn)輸出。輸入與輸出可以邏輯編程用于控制斷路器的分合閘或者發(fā)信號(hào)。有多種通訊協(xié)議可供選擇，ABB2000R型微機(jī)保護(hù)選用ModbusPlus通訊協(xié)議，可以通過該協(xié)議向系統(tǒng)傳送和存儲(chǔ)保護(hù)內(nèi)測(cè)量記錄的數(shù)據(jù)。保護(hù)的配置整定：對(duì)于保護(hù)裝置的使用，首先要進(jìn)行配置整定，輸入相關(guān)參數(shù)，保護(hù)裝置通過這些參數(shù)進(jìn)行保護(hù)功能和測(cè)量功能的計(jì)算，配置整定可以通過前面板的MMI或者ECP軟件進(jìn)行操作。微機(jī)保護(hù)裝置還有故障錄波，故障、運(yùn)行和操作記錄，測(cè)量等功能。接入保護(hù)裝置的輸入信號(hào)和保護(hù)裝置內(nèi)所有數(shù)據(jù)都有數(shù)據(jù)可能通過網(wǎng)絡(luò)接口傳送到網(wǎng)絡(luò)上的其它設(shè)備內(nèi)。4計(jì)算機(jī)監(jiān)控的功能4.1監(jiān)控畫面功能（1）電氣主接線狀態(tài)畫面畫面顯示電氣主接線所有開關(guān)的狀態(tài)，發(fā)電機(jī)出口的電氣和勵(lì)磁參數(shù)，主變壓器高、低壓側(cè)的電氣參數(shù)，35KV線路出口的電氣參數(shù)，6KV和35KV母線的電氣參數(shù)，廠用變壓器的電氣參數(shù)，電氣主接線上所有開關(guān)的分、合閘操作按鈕狀態(tài)。主接線的運(yùn)行狀態(tài)和操作均在該畫面上進(jìn)行。當(dāng)運(yùn)行參數(shù)超出正常范圍或開關(guān)跳閘時(shí)，相應(yīng)的數(shù)值和開關(guān)顏色變化，語音設(shè)備報(bào)警。（2）機(jī)組工藝系統(tǒng)狀態(tài)畫面畫面顯示機(jī)組及其氣、水、油等主要設(shè)備的狀