小型水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施現(xiàn)狀與分析

1、小型水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施現(xiàn)狀與分析 .發(fā)布時(shí)間：2007-10-24 9:27:36 在小型水電站實(shí)行計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，可以提高電站的自動(dòng)化程度和經(jīng)濟(jì)效益，增加其運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性。通過對(duì)一些小型水電站的考察和調(diào)研，分析了小型水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施現(xiàn)狀和普遍存在的問題。我國小水電的蘊(yùn)藏量很大，分布很廣，已成為我國很多地區(qū)水利資源的重要組成部分。目前全國1/3以上地區(qū)電力資源由小型水電站提供，其中有800多個(gè)縣主要依靠小型水電站供電。開發(fā)小型水電站已成為我國推進(jìn)農(nóng)村電氣化的重要途徑。但是20世紀(jì)90年代以前所建的小型水電站都存在著設(shè)備和管理運(yùn)行方式落后、陳舊、技術(shù)水平低下，安全性能較差，事

2、故發(fā)生率高，電能質(zhì)量差，經(jīng)濟(jì)效益低等弊端。隨著計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在大型水電站中的成功應(yīng)用，一批小型水電站自20世紀(jì)90年代重汽開始，也陸續(xù)實(shí)施計(jì)算機(jī)監(jiān)控和自動(dòng)化改造，在已實(shí)施計(jì)算機(jī)監(jiān)控和自動(dòng)化改造的小型水電站中，絕大多數(shù)電站的改造是成功的，特別是近幾年新改造或新投入的小型水電站。但是，在一些小型電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控和自動(dòng)化系統(tǒng)中仍不同程度地存在一些缺陷，少數(shù)小型水電所存在的問題比較嚴(yán)重，影響了電站的正常運(yùn)行。研究和分析這些問題，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，吸取教訓(xùn)，對(duì)今后小型水電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系的實(shí)行和自動(dòng)化改造，都是有益的。 1小型水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施的情況 在所考察和調(diào)演的小型水電站中，電站容量一般為800-9

3、600kw，單機(jī)容量為400-3200kw，這些電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的基本情況如下。 1.1計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的類型 目前小型水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控方式有4種基本形式：1以常規(guī)控制裝置為主，簡稱（casc）方式；2簡單的計(jì)算機(jī)監(jiān)控與常規(guī)控制裝置雙重設(shè)置方式，簡稱ccsc方式。3以計(jì)算機(jī)監(jiān)控為主、常規(guī)設(shè)備為輔方式，建成cbsc方式；4全計(jì)算機(jī)方式。 已實(shí)施了計(jì)算機(jī)監(jiān)控和自動(dòng)化改造的小型水電站中，大部分采用以計(jì)算機(jī)監(jiān)控為主、常規(guī)設(shè)備為輔方式即cbsc方式或全計(jì)算機(jī)監(jiān)控方式。應(yīng)該說，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的水平較高，屬于20世紀(jì)末至21世紀(jì)初的水平。如河南省的馬路灣水電站，裝機(jī)容量2500kw，裝有3臺(tái)機(jī)組，該電站于

4、1996年進(jìn)行自動(dòng)化改造并投入計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。是河南省最早實(shí)行計(jì)算機(jī)監(jiān)控的電站，電站的自動(dòng)化系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控與常規(guī)控制雙重配制方式。兩種控制系統(tǒng)均可獨(dú)立運(yùn)行。這種控制方式的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但其有點(diǎn)是兩套系統(tǒng)可能切換，互位備用，可靠性高。經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，該電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及自動(dòng)化元件出現(xiàn)了一些問題，這樣計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)只能進(jìn)行監(jiān)視，不奪口直，整個(gè)電站由常規(guī)系統(tǒng)來控制，并沒有因?yàn)橛?jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的鼓掌而影響正常發(fā)電。隨著計(jì)算機(jī)水平和自動(dòng)化元件可靠性的提高，實(shí)施了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的水電站大都能可靠運(yùn)行。特別是最近二三年新建的一些小型電站采用以計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為主，配置簡易手動(dòng)操作盤的模式，即在計(jì)算機(jī)

5、監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可用手動(dòng)操作按紐、常規(guī)繼電器構(gòu)成的簡易自動(dòng)化開停機(jī)回路，進(jìn)行開停機(jī)與增減負(fù)荷、無調(diào)節(jié)的操作，增加了系統(tǒng)的可靠性。且前這種配制模式已被許多小型水電站所采用，一方面增加了水電運(yùn)行的可靠性，另一方面也為習(xí)慣常規(guī)控制操作系統(tǒng)的運(yùn)行人員提供了一定的方便。 1.2計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的功能 對(duì)已經(jīng)實(shí)行了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的小型水電站進(jìn)行調(diào)查，并對(duì)其監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能與目前所實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行分析。 這些電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)都是按“無人值班”或“少人但手”設(shè)計(jì)的，其功能主要包括數(shù)據(jù)的采集預(yù)處理、機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)檢測和運(yùn)行參數(shù)的自動(dòng)記錄與打印、機(jī)組的正常自動(dòng)化操作、機(jī)組的機(jī)械保護(hù)與電氣保護(hù)、有功和無功

6、的自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)發(fā)電控制（agc）、自動(dòng)電壓控制（avc）與輔助設(shè)備的自動(dòng)口之功能。在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，不同電站的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能實(shí)現(xiàn)的程度是不同的。有些電站基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的功能，而有的電站只能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的部分功能，但普通可以實(shí)現(xiàn)的功能有：機(jī)組的正常自動(dòng)化操作，如正常開、停機(jī)；機(jī)組的機(jī)械保護(hù)和電氣保護(hù)，如溫度過高、油壓過低、軸承油位過低、機(jī)組過速、過電流、過電壓、過負(fù)荷等保護(hù)；機(jī)組的運(yùn)行狀況檢測和運(yùn)行參數(shù)的自動(dòng)記錄與打印、有功和無功的調(diào)節(jié)、事故報(bào)警與記錄。普通沒有實(shí)現(xiàn)的功能有：自動(dòng)發(fā)電控制（agc）、自動(dòng)電壓控制（avc）、上級(jí)調(diào)度部門的通訊等。目前還沒有能夠完成實(shí)現(xiàn)“無人值班”的小型水電站。1.3計(jì)

7、算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)監(jiān)控膝頭的結(jié)構(gòu)優(yōu)集中監(jiān)控系統(tǒng)、功能分散式監(jiān)控系統(tǒng)與分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)。目前機(jī)組臺(tái)數(shù)較少、控制功能簡單的總?cè)萘繛?000kw的小型電站多采用集中監(jiān)控系統(tǒng)，總裝機(jī)容量大于2000kw的小型水電站多采用分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)分兩層，即廠級(jí)層與機(jī)組層（現(xiàn)地層lcu），兩層之間采用局域網(wǎng)（lan）聯(lián)接。由于電站容量較小，廠級(jí)層配置都相對(duì)比較簡單，一般由1臺(tái)或2臺(tái)計(jì)算機(jī)兼作操作員工工作站，并實(shí)施打印與報(bào)警等功能，保存歷史數(shù)據(jù)。 隨著計(jì)算機(jī)水平的發(fā)展，廠級(jí)層主要采用功能集中式的結(jié)構(gòu)形式，即電廠控制的功能全部集中于1臺(tái)或2臺(tái)操作員工作站。考慮機(jī)組運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，現(xiàn)地單

8、元（lcu）主要包括機(jī)組lcu、公共設(shè)備lcu和變電站lcu?，F(xiàn)地單元的結(jié)構(gòu)普遍采用工業(yè)控制級(jí)（ipc）+可編程控制器（plc）+自動(dòng)化裝置的形式或可編程控制器（plc）+自動(dòng)化裝置的形式。通常采用的自動(dòng)化裝置包括：微機(jī)調(diào)速器、微機(jī)同期裝置、溫度巡測裝置、微機(jī)勵(lì)磁掉節(jié)裝置和微機(jī)側(cè)測速裝置。這些自動(dòng)化裝置可以獨(dú)立運(yùn)行，也可與機(jī)組現(xiàn)地單元工控機(jī)通信、接收指令、反饋信息。而plc主要擔(dān)負(fù)機(jī)組順序操作、數(shù)據(jù)采集等功能；工業(yè)控制機(jī)主要擔(dān)負(fù)數(shù)據(jù)處理、口直操作、歷史事件記錄、報(bào)警、人機(jī)聯(lián)系、與廠級(jí)計(jì)算機(jī)通信以及與自動(dòng)化設(shè)備聯(lián)系的功能。功用lcu主要完成輔助設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的檢測以及控制操作。變電站lcu主要對(duì)單

9、臺(tái)設(shè)備、斷路器通斷進(jìn)行操作與電器設(shè)備保護(hù)。 2實(shí)施中存在的問題 通過對(duì)已實(shí)施計(jì)算機(jī)間系統(tǒng)和自動(dòng)化改造的小型水電站的現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，在小型水電站的自動(dòng)化改造或?qū)嵤┯?jì)算機(jī)監(jiān)控中存在著一些共性的問題。 2.1選型中未充分考慮電站容量與單機(jī)容量 所考察的小型水電站中，其裝機(jī)容量從1000kw至9600kw不等，單機(jī)容量從500kw至3200kw不等，而計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)都采用了分層次分布式結(jié)構(gòu)，機(jī)組單元大都采用ipc十plc+自動(dòng)化裝置的模式。主要原因是受當(dāng)時(shí)產(chǎn)品較單一、資料不足、職工素質(zhì)較差等因素的影響，片面追求設(shè)備的可靠性、沒有重新考慮電站和機(jī)組的具體要求及監(jiān)控系統(tǒng)的功能，這就不不可避免地造成設(shè)備

10、資源與資金方面的浪費(fèi)。 2.2自動(dòng)化裝置和元件的選擇與系統(tǒng)不匹配 調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，有些電站所選擇的調(diào)速器、同期裝置和勵(lì)磁裝置沒有與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的通訊接口或接口協(xié)議矛盾，致使這些自動(dòng)化設(shè)備不能正常接入計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。還有一些電站在進(jìn)行自動(dòng)化改造與事實(shí)計(jì)算機(jī)監(jiān)控過程中，沒有認(rèn)真對(duì)原油設(shè)備進(jìn)行分析，未按監(jiān)控系統(tǒng)的自動(dòng)化要求配備必須的傳感器、儀表；對(duì)一些傳統(tǒng)的手動(dòng)操作設(shè)備，也沒有及時(shí)配備電動(dòng)及氣動(dòng)、液壓等自動(dòng)化操作機(jī)構(gòu)，致使底層設(shè)備必要的信號(hào)不能送入計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)下達(dá)的操作指令也不能自動(dòng)執(zhí)行，特別是設(shè)置了公用lcu，卻不能實(shí)現(xiàn)對(duì)輔助系統(tǒng)的自動(dòng)鍵控；有個(gè)別水電站在監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備選擇時(shí)，同一系統(tǒng)選用了數(shù)

11、家的自動(dòng)化設(shè)備，各種設(shè)備之間的參數(shù)不匹配，通訊協(xié)議不一致或數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一，為設(shè)備之間的通訊帶來很大困難，也不易調(diào)試，有的電站設(shè)備安裝多年，也無法實(shí)現(xiàn)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)。同時(shí)，當(dāng)某些設(shè)備出現(xiàn)問題后，需找不同的廠家維修，造成責(zé)任不分明，相互推委，一個(gè)小的問題或局部故障，往往數(shù)月得不到維修，嚴(yán)重影響電站的正常運(yùn)行。 以上這些問題都導(dǎo)致了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一控制的水平難以實(shí)現(xiàn)。因此，也難以實(shí)現(xiàn)少人值守和無人值班的技術(shù)要求。 3電站運(yùn)行人員的技術(shù)力量嚴(yán)重不足 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行、維修需要具有一定專業(yè)和計(jì)算機(jī)水平的技術(shù)人員。而在對(duì)已實(shí)施計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的小型水電站調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，許多電站的運(yùn)行人員文化素質(zhì)和計(jì)算機(jī)水平較差，對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及自動(dòng)化設(shè)備等技術(shù)要求理解不足，沒有經(jīng)過足夠的專業(yè)培訓(xùn)，使運(yùn)行人員不能充分理解所裝置的軟、硬件的基本原理與操作方法，由此造成使用上的一些錯(cuò)誤。當(dāng)某些設(shè)備及軟件系統(tǒng)出現(xiàn)簡單故障時(shí)，更談不上二次開發(fā)，從而嚴(yán)重影響電站的正常運(yùn)行。 4結(jié)語 根據(jù)中華人民共和國電力工業(yè)部1996年以來發(fā)布的水利發(fā)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)定（dl/ts065-1996）、小型水電站改造規(guī)程（sl193-97）、水力發(fā)電廠自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范（dl-ts081-