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1、探索中小型水电站自动控制系统设计 摘要：自从水电站采用自动化控制系统以来,“少人值班”已在我国的水电站得到广泛的应用。由于计算机监控技术、网络通信技术和水电站各种配套设备性能质量不断进步,质量不断提高,而且人们的观念和管理水平也在不断进步,这为水电站“完全无人值班”的实现提供了良好的条件。 关键词：水电站、自动控制 中图分类号：TM622文献标识码：A 前言 水电站综合自动化系统必须以计算机监控系统为核心,通过全厂具有自动化功能的微机保护、微机励磁、调速器以及全厂的自动化元件等,来完成对整个水电站(甚至梯级电站或整个流域)的机组自动启停控制和监视、公用辅助设备的启停控制和监
2、视、负荷的自动调节和分配,直至整个输电线路的运行全自动控制,并准确和上级调度部门进行数据通信。 1、水电站自动化系统设计思路 调速器及其系统 调速器故障时应有自动停机功能，压油装置应可靠工作，尽量采用16MPa以上油压的速器，应有自动插拔“锁定销”的装置，与上位机的通讯功能应良好，最好有以太网通讯口。 励磁系统 采用双通道自并励的微机励磁系统；灭磁系统运行正常；采用环氧浇注变压器或干式变压器；与上位机的通讯功能良好，最好有以太网通讯口。 计算机监控系统 水电站计算机监控系统是一个实时闭环的过程控制系统,它可以在给定电站总负荷或日负荷曲线的情况下，自动控制电站行,实现机组
3、的自动启停、工况转换,负荷的自动调整和分配,各种开关的操作；也可以由运行人员通过控制操作工作站，以人机对话的方式进行上述控制和操作；也可由上一级调度中心的计算机系统下达命令进行控制和操作。 安全保护系统 主要建立以值班制度、设备巡检管理制度、设备缺陷管理制度、设备检修管理制度和设备维护管理制度等为主的制度体系。人员的高素质是实现水电站“无人值班”的首要条件。首先要从有水电站运行经验的员工中选择素质高、事业心强、敢于负责、具有与其工作相适应的文化程度的员工，进行相关岗位的技能培训，做到“一工多艺、一专多能”的原则。 2、水电站自动化控制的一般步骤 直流电源系统的配置 一般中大
4、型水电站应配置双系统的直流电源，互为备用，自动投切。由于目前的高频开关式直流电源的充电模块都采用了N＋1的冗余设计，容量较小的水电站也可只采用一套直流电源系统。但应考虑增加直流出线回路的“微机绝缘监测仪”和“电池”。 的配置 UPS应双重配置，有足够的容量，交流停电时，UPS应有2小时以上的放电时间，以供维护人员检修设备。 通信最优方案的选择 方案1:将保护模件底板上CAN网连接线剪断,通过CAN转RS-485转换器连接到通信管理装置上,根据CAN网通信协议点表分模拟量测点及事件上送编写通信驱动,组态到通信管理装置中完成通信。该方式缺点为CAN转RS-485转换器成本高且构造
5、复杂运行不稳定。 方案2:保护模件有RS-232调试口,用于后台调试软件下载定值以及功能测试,可直接连接到通信管理装置,根据后台调试软件的通信协议和点表编写驱动程序,并在通信管理装置中进行组态。该方式缺点为若使用后台调试软件连接保护模件,计算机监控系统将无法接收保护单元相关信号。经过通信驱动程序编写及测试,最后选用的通信连接方式。 3、水电站自动化控制的要求 可编3程控制器PLC根据水电站容量,采用有2个以太网通讯模块的PLC；要求更高时,PLC可采用双CPU、双电源、双通讯模块的配置。 实现“完全无人值班”以后,上位机的结构不再是放在计算机桌上的计算机系统,而是采用嵌入式工
6、控机作主机,并且是和以太网交换机、光端机等安装在屏柜上,组成远动监控屏。由于水电站的规模大小不同,情况各异,不能用统一的结构来设计自动化控制系统。因此,将中小型水电站粗略的分成三类:第一类是单机容量在10000kW以上,可以称为中型水电站;第二类是单机容量在10000kW以下,可以称为小型水电站;第三类是容量很小的400V电压的水电站,可以称为小小型水电站。这种分类不符合国家的分类标准,只是说明不同的单机容量,为了得到较好的性价比,其自动化控制系统设计时的不同。 软件的功能要求 (1)数据采集和处理； (2)安全运行监视及事件报警； (3)生产过程的监测与自动控制操作 (4
7、)自动发电控制(AGC)； (5)自动电压控制(AVC)； (6)统计记录与制表打印； (7)人机接口与图形显示； (8)数据可靠地通信与网络能力； (9)系统自诊断与双网冗余切换； (10)具有强大的图形化工具； (11)实时和历史趋势； 计算机监控系统的接地要求 根据国家标准GB/，目前对电站的接地电阻的要求为：Ω。如果，电站的接地电阻能达到这个要求，则计算机的弱电系统可以与电网一点接地。如果不能达此要求，计算机的弱电系统应单独设置独
