微機監(jiān)控第五章

1、一、機組現(xiàn)地控制裝置作用和任務機組現(xiàn)地控制單元LCU的作用和任務，主要就是在現(xiàn)場對機組運行實現(xiàn)監(jiān)視和控制?，F(xiàn)地控制單元LCU的的控制對象包括以下幾部分：(1)電廠發(fā)電設備，主要有主機、輔機、變壓器等；(2)開關站，主要有母線、斷路器及隔離開關；(3)公用設備，主要有廠用電系統(tǒng)、風水油系統(tǒng)、蓄電池直流系統(tǒng)等；(4)閘門設備，主要有球閥和泄洪閘門等。二、微機現(xiàn)地控制裝置主要功能1、數(shù)據采集和處理功能 2、安全運行監(jiān)視功能3、操作控制與調節(jié)功能4、歷史事件順序記錄功能5、通信功能6、人機接口功能7、自診斷功能8、自恢復功能9、自動切換功能10、自動同期并列功能三、微機現(xiàn)地控制裝置LCU的分類1、總線

2、型結構LCU2、以可編程控制器為基礎的LCU總線型結構LCU應用過程中存在的制造工藝和維護調試問題，我國目前較多采用了以可編程控制器（PLC）為依托的LCU。由于可編程控制器一般均按工業(yè)環(huán)境使用標準設計，因此它具有可靠性高，抗振等性能好等優(yōu)點，為系統(tǒng)集成商省去了機械設計、加工、裝配、焊接等技術和工藝要求等的工作，并且接插性能好，整機可靠性高。 由于PLC并非為水電廠監(jiān)控而專門設計，其性能上同樣存在以下不足：（1）由于PLC以“掃描”方式工作，單元監(jiān)控裝置的內部時鐘精度和計算機監(jiān)控系統(tǒng)內部設備之間時鐘同步的精度不能滿足要求。（2）PLC在自診斷功能方面不能完全滿足我國電力生產安全可靠方面的要求。

3、（3）PLC的中斷開入不能滿足水電站的需要。（4）PLC的浪涌抑制能力不滿足水電站的需求。3、智能I/O模塊配工業(yè)實時網的LCU 第二節(jié)第二節(jié) 微機現(xiàn)地自動控制裝置微機現(xiàn)地自動控制裝置一、現(xiàn)地自動控制裝置（LCU）的構成和特點微機處理信息的能力足夠完成對一些類型的被控設備實現(xiàn)綜合控制的要求。因此,比較多的單元自動控制裝置仍采用微機基礎結構, 并采用總線和可擴展接口等形式。二、LCU的冗余設置1、異構型冗余兩臺性能、型號、原理等不盡相同的設備構成的冗余系統(tǒng)2、同構型冗余兩臺性能、型號、原理等完全相的的設備且能以任意組合的方式構成主、備關系。3、交叉型冗余兩個相鄰LCU（或控制子系統(tǒng)）之間實現(xiàn)冗余

4、三、現(xiàn)地控制裝置的軟件設計1、水輪發(fā)電機組的單元自動控制裝置的軟件功能（1）模擬數(shù)據的收集和處理A定時收集數(shù)據。按電量和非電量分成二組采集，電量采集周期為2秒，非電量采集周期為30秒；B對收集的測點數(shù)據變換成工程值；C與限值進行比較，如越限，則將該測點的越限情況記錄在事件登錄表中；D與上次測值進行比較，求出運行趨勢；E測值越限和趨勢越限所引起的必要操作（報警、打印、進行某項控制操作）；F根據上、下游水位和發(fā)電功率或導葉開度求算耗水量；G積算有功和無功電度量及求出每小時的有功和無功電量；H積算耗水量及單位時間耗水量；I保存一定時間的歷史數(shù)據。（2）運行狀態(tài)的收集和處理A定時收集運行狀態(tài)（2秒一次

5、）；B事故和故障信號能立即響應，并按時間順序對事故進行記錄。其分辨率為2毫秒；C根據收集到運行狀態(tài)與上次運行狀態(tài)進行比較，選出變化了的運行狀態(tài)；D根據每個開關量的作用作出相應的處理：a、作為事件進行登錄；b、作為操作進行操作記錄；c、引起某種特殊操作；d、作為其它操作的一種信號等等；E對收集的開關量進行整理，向上級匯報。（3）一天（班）事件的分類登錄；（4）根據上級命令，進行操作校核。例如按照輸電功率允許或不允許該機組開機或正常停機等；（5）進行機組的各種順序操作：A停機到發(fā)電操作（包括開機、并網、帶上給定負荷等）；B調相轉發(fā)電操作；C空載轉發(fā)電操作；D發(fā)電到停機操作（包括卸負荷等）；E調相到

6、停機操作；F空載到停機操作；G緊急停機操作；H停機到調相操作（包括并網、帶上給定無功負荷等）；I停機到空載（不并網）操作；J發(fā)電到空載操作。（6）根據水頭和負荷，對有功調節(jié)和無功調節(jié)的給定負荷加以校核，使機組避免運行在振動、汽蝕區(qū)、低效區(qū)及其它限制運行區(qū)；（7）接收上級各種命令，回答上級所需的各種數(shù)據。四、可編程序控制器簡介可編程序控制器是在繼電器控制和計算機控制的基礎上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成以微處理器為核心，把自動化技術、計算機技術、通訊技術融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置。目前已被廣泛地應用于各種生產機械和生產過程的自動控制中。（一）可編程控制器（一）可編程控制器（PLC）的結構組成）的結

7、構組成1、輸入部分：由用戶輸入設備組成，如按鈕、操作開關、限位開關、傳感器等。它們直接接在繼電器控制線路中，用以產生控制信號。這些控制信號或來自操作臺上的操作命令，或來自被控對象上的各種開關信息。2、控制部分：是按照被控對象實際要求而動作的繼電器控制線路。其“程序”已固定在線路中，不能靈活改變。3、輸出部分：由用戶輸出設備組成，如繼電器、接觸器、電磁閥等執(zhí)行元件以及信號燈、電鈴等信號元件。用以控制各種被控對象（如電動機、電爐、電磁閥門等）以及指示輸出的狀態(tài)（接通或斷開）。（二）PLC系統(tǒng)的組成及各部分的作用 1、PLC的硬件系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)PLC的硬件系統(tǒng)指構成PLC的物理實體或稱物理裝置，也就

8、是它的各個結構部件。 PLC的硬件系統(tǒng)由主機、IO擴展機及外部設備組成。主機和擴展機采用微機的結構形式，其內部由運算器、控制器、存貯器、輸入單元、輸出單元以及接口等部分組成。其外部由IO擴展機和編程器等組成。其中編程器用作用戶程序的編制、編輯、調試和監(jiān)視，還可以通過其鍵盤去調用和顯示PLC的一些內部狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)。它經過接口與CPU聯(lián)系，完成人機對話連接。編程器分為簡易型和智能型兩類。前者只能聯(lián)機編程，后者既可聯(lián)機又可脫機編程；既可用電纜連接到CPU進行編程，又可遠離CPU插到現(xiàn)場IO控制站的相應接口進行編程。2、PLC的結構特點根據硬件結構的不同，可以將PLC分為整體式、模塊式和疊裝式三種3

9、、PLC的編程語言在工程上，PLC主要是采用梯形圖的編程方法 梯形圖4、PLC的基本工作原理PLC的基本工作過程有掃描、程序執(zhí)行過程、對輸入輸出的處理等。（1）掃描（2）程序執(zhí)行過程A輸入采樣階段B輸出刷新階段C程序執(zhí)行階段（3）PLC對輸入輸出的處理規(guī)則A.輸入映像寄存器的數(shù)據，取決于輸入端子在上一個工作周期的輸入采樣階段所刷新的狀態(tài)；B.輸出映像寄存器（包含在元素映像寄存器中）的狀態(tài)，由程序中輸出指令的執(zhí)行結果決定；C輸出鎖存電路中的數(shù)據，由上一個工作周期的輸出刷新階段存入到輸出鎖存電路中的數(shù)據來確定；D輸出端子上的輸出狀態(tài)，由輸出鎖存電路中的數(shù)據來確定；E程序執(zhí)行中所需的輸入、輸出狀態(tài)（

10、數(shù)據），由輸入映像寄存器和輸出映像寄存器讀出。五、五、PC機的工作原理簡介機的工作原理簡介PC的工作原理，就是在其系統(tǒng)軟件(或稱執(zhí)行程序)的控制下，主機進行了必要的內務處理后，按照用戶編寫的梯形圖網絡的序號，從1號網絡開始，逐一解讀，直到最后一個，然后又從1號網絡重新開始六、通訊管理機的基本工作原理六、通訊管理機的基本工作原理1、技術特點2、技術參數(shù)3、安全標準4、外形結構5、安裝方式6、聯(lián)接方式第三節(jié)第三節(jié) 微機自動裝置的信微機自動裝置的信息傳送息傳送一、微機調速器的控制信息傳送一、微機調速器的控制信息傳送1、微機調速器的作用原理2、微機調速器類型3、微機調速器的控制信息傳送模擬量輸入: 機

11、頻電壓網頻電壓磁盤測速 開關量輸入:開機信號 停機信號 減速信號 增速信號 斷路器位置信號 485B485A485B調速器RS-485 ( 1200m )485A微機LCU機組二、微機勵磁調節(jié)器的控制信息傳送二、微機勵磁調節(jié)器的控制信息傳送勵磁調節(jié)技術提高到一個新的水平，主要表現(xiàn)在以下兩個方面。（1）微機勵磁調節(jié)器除了必要的硬件設備外，所有的功能都可以通過軟件來完成，特別是某些由模擬式勵磁調節(jié)器難以完成或無法實現(xiàn)的、比較復雜的控制規(guī)律，由微機勵磁調節(jié)器來實現(xiàn)顯得比較容易。（2）可以設計較強的自檢和自診斷的能力，再加上配置良好的容錯設備，以及重構技術的應用，保證了較高的可靠性。1、微機勵磁調節(jié)器

12、工作原理2、微機勵磁調節(jié)器的控制信息傳送、微機勵磁調節(jié)器的控制信息傳送e信號測量電壓給定模入開入/出顯示控制 XKGG整流變微機勵磁調節(jié)器控制角SCR號同步中斷申請同步電壓UG來可控硅數(shù)字觸發(fā)控制手動給定ee反備通道跟蹤可控硅脈沖變切換磁勵繞組發(fā)電機微機勵磁調節(jié)系統(tǒng)原理圖 減磁信號 模擬量輸入:機頻電壓網頻電壓 開關量輸入:斷路器位置信號 增磁信號 停機信號 轉速信號 95%ne開機信號 圖4 RS-485通信口的微機勵磁調節(jié)器輸入輸出框圖RS-485 ( 1200m )485A勵磁調節(jié)器微機485B485A機組485BLCURS-485通信口的微機勵磁調節(jié)器的輸入輸出框圖 三、微機自動準同期

13、的控制信息傳送三、微機自動準同期的控制信息傳送1、微機自動準同期工作原理、微機自動準同期工作原理具有以下的特點：（1）原理上保證合閘沖擊電流接近于零。（2）控制準同期條件第一次出現(xiàn)時就能準確地將發(fā)電機投入系統(tǒng)。（3）可以實現(xiàn)對待并列發(fā)電機電壓及頻率的調節(jié)，加快并列速度。（4）具有結構簡單、方便擴充功能的特點。（5）每次并列操作后，能夠提供并列點斷路器的實際合閘時間，以作為整定導前時間的可靠依據。sggs電壓變換電壓變換電壓變換電壓變換gs輸入接口RAMEPROMCPU輸出接口增速減速減壓增壓合閘脈沖微機自動準同期系統(tǒng)原理圖 2、微機自動準同期的控制信息傳送、微機自動準同期的控制信息傳送 開關量

14、輸出: 開關量輸出:模擬量輸入: 開關量輸入:斷路器位置信號 系統(tǒng)側頻率待并側頻率自動準同期微機減速信號 同期合閘輸出增磁信號 增速信號 微機調速器微機勵磁調節(jié)器減磁信號 微機自動準同期的輸入輸出框圖微機自動準同期的輸入輸出框圖 第四節(jié)第四節(jié) 微機現(xiàn)地控制裝置實例微機現(xiàn)地控制裝置實例福建順昌洋口水電站的所采用計算機保護系統(tǒng)一、工程概況順昌洋口水電站位于福建省順昌縣境內，為低水頭徑流式水電站，距順昌縣約15km。水庫正常蓄水位115.0m，為日調節(jié)水庫。河床式電站，地面廠房內裝有3臺燈泡貫流轉槳式水輪發(fā)電機組。單機容量16MW，電站總裝機容量為48MW，電站接入省電網。設一臺40MVA主變壓器和

15、一臺20MVA主變壓器，電站110kV出線二回，其中一回至順昌華陽變，另一回備用。本電站110kV母線處系統(tǒng)最大運行方式下短路電流（三相）為7.5kA二、計算機保護系統(tǒng)1、洋口水電站計算機保護系統(tǒng)的設計要求2、洋口水電站計算機保護系統(tǒng)的配置DGT801A出口組合裝置硬件框圖 三、繼電保護裝置的技術要求1、發(fā)電機保護（1）發(fā)電機縱差保護 （2）發(fā)電機定子一點接地保護 （3）發(fā)電機轉子一點接地保護 （4）發(fā)電機失磁保護 （5）發(fā)電機定子繞組過負荷保護 （6）發(fā)電機過電壓保護 （7）發(fā)電機復合電壓過流保護 （8）高周切機2、主變壓器保護（1）主變差動保護 （2）主變零序保護（3）變壓器冷卻器啟動回路

16、 （4）變壓器瓦斯保護 （5）變壓器溫度保護 （6）變壓器壓力釋放保護裝置 （7）變壓器冷卻器故障 （8）6.3kV母線零序過電壓保護 （9）復合電壓過電流方向保護 （10）變壓器油位降低保護3、電壓互感器斷線閉鎖裝置4、電流互感器斷線閉鎖裝置5、廠變保護6、壩變保護四、發(fā)電機保護裝置的結構及工作原理（一）發(fā)電機縱差保護1、可選比率制動和標積制動原理2、保護邏輯框圖可選單相出口方式及循環(huán)閉鎖出口方式3、CT斷線判別4、動作靈敏度高于非線性特性曲線5、高抗CT飽和的能力6、區(qū)外故障切除時防止保護誤動7、發(fā)電機電氣制動不誤動8、保護動作時間不大于25ms（二）發(fā)電機定子一點接地保護（三）發(fā)電機轉子

17、一點接地保護（四）發(fā)電機橫差保護1、單元件橫差保護反應3Uo，3Ut的零序電壓式定子接地保護邏輯框圖 單元件橫差保護交流接入回路 單元件橫差保護邏輯框圖 ABC發(fā)電機定子繞組裝置交流模塊2、裂相橫差保護裂相橫差保護交流輸入回路示意圖 比率制動式裂相橫差保護的動作特性 裂相橫差保護邏輯框圖 1 1（五）發(fā)電機基波零序電壓式定子接地保護零序電壓式定子接地保護交流接入回路(六)發(fā)電機三次諧波電壓式定子接地保護（七）發(fā)電機零序電流式定子接地保護（八）發(fā)電機注入式轉子一點接地保護 轉子一點接地保護邏輯框圖 （九）發(fā)電機轉子兩點接地保護轉子兩點接地保護邏輯框圖 （十）發(fā)電機失磁保護（阻抗原理）阻抗型失磁保

18、護框圖 （十一）發(fā)電機失磁保護（逆無功原理）逆無功原理失磁保護邏輯框圖（十二）發(fā)電機失步保護失步保護邏輯框圖 五、變壓器保護裝置的結構及工作原理（一）變壓器縱差動保護（包括發(fā)變組、主變、廠變、勵磁變、啟備變）1、保護構成原理變壓器差動保護交流接入回路示意圖變壓器差動保護動作特性 2、邏輯框圖3、幾種不正常工況的判別4、定值清單及整定原則5、靈敏度校驗6、關于變壓器差動保護各側平衡系數(shù)7、工程應用（二）變壓器零序差動保護1、保護構成原理自耦變壓器零差保護交流接入回路示意圖自耦變壓器零差保護交流接入回路示意圖2、動作特性3、邏輯框圖4、定值清單及取值建議5、工程應用六、勵磁機差動保護裝置的結構及工作原理1、動作方程 : 2、動作特