水電廠基礎自動化的應用及發(fā)展分析

1、<p>　　水電廠基礎自動化的應用及發(fā)展分析</p><p>　　摘要：水電廠自動控制系統(tǒng)有了廣闊的發(fā)展空間，探討水電廠自動控制系統(tǒng)的技術要求具有重要的指導意義，它有利于提高水電廠的管理水平，促進電力工業(yè)的發(fā)展。隨著水電廠無人值班或少人值守工作的開展，以廠網(wǎng)分開、競價上網(wǎng)為基礎的電力體制改革的深入進行。計算機監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)應用是水電廠實現(xiàn)無人值班或少人值守的必備條件。水電廠自動化系統(tǒng)應該成為一個集計算機

2、、控制、通信、網(wǎng)絡及電力電子為一體的綜合體現(xiàn)。 </p><p>　　關鍵詞：基礎自動化 應用 發(fā)展 </p><p>　　中圖分類號：TV74 文獻標識碼：A </p><p>　　一.監(jiān)控系統(tǒng)的形成與特點 </p><p><b>　　1.計算機軟件 </b></p><p>　　計算機監(jiān)控系

3、統(tǒng)采用基于以太網(wǎng)的分層分布、開放式結(jié)構，有主控級和現(xiàn)地控制單元級兩級。例如SD200系統(tǒng)在硬件選擇上以系統(tǒng)的開放性和兼容性為指導思想，具有很大的靈活性，支持異型機聯(lián)網(wǎng)。系統(tǒng)采用Windows NT操作系統(tǒng)，采用Visual C 編程，以TCP/IP協(xié)議作為網(wǎng)絡通信協(xié)議，執(zhí)行IEEE802.3標準，加上專用的實時數(shù)據(jù)庫管理軟件和多種應用軟件，構成了基于開放環(huán)境下的計算機監(jiān)控系統(tǒng)。SD200系統(tǒng)軟件以實時數(shù)據(jù)庫為核心，包括數(shù)據(jù)庫管理包、開發(fā)

4、包、運行包、通訊管理包。軟件開發(fā)包可以使不熟悉計算機軟件編程的電廠運行人員、工程師通過各自的工作站完成畫面制作、畫面顯示、打印制表、參數(shù)設置和操作控制等功能。軟件全鼠標驅(qū)動、下拉式菜單、漢化界面，面向?qū)ο蟛僮?，直觀易學，十分方便。 </p><p>　　2.安全監(jiān)視和事故報警功能 </p><p>　　對電站的水利機械系統(tǒng)、發(fā)送電系統(tǒng)、廠用電系統(tǒng)、直流電系統(tǒng)，油、氣、水等系統(tǒng)的實時運行參數(shù)

5、和設備運行狀態(tài)以召喚方式進行實時監(jiān)視顯示。顯示內(nèi)容一般包括電氣主接線圖、控制流程圖、過程曲線、各種統(tǒng)計報表等。當發(fā)生異常時，能對發(fā)生的異常情況進行記錄，并發(fā)出語音報警。系統(tǒng)根據(jù)預定的策略進行處理，并能為運行人員查找故障提供比較方便的手段。發(fā)生事故時，可自動轉(zhuǎn)入事故、故障顯示，并推出相應的事故、故障環(huán)境畫面及光字牌，同時啟動系統(tǒng)報警。 </p><p>　　3.自動發(fā)電控制（AGC）和自動電壓控制（AVC） <

6、;/p><p>　　監(jiān)控系統(tǒng)可根據(jù)提供的負荷曲線或值班操作人員即時給定的有功功率值，以及各機組的效率特性曲線、電站的運行工況并考慮機組振動、汽蝕等約束條件，計算在機組負荷變化后的水頭下電站的機組最優(yōu)開機組合和負荷分配方案，將全廠總有功輸出調(diào)整到任一給定值，實現(xiàn)全廠最優(yōu)運行。 </p><p>　　自動電壓控制（AVC）功能是監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)電站母線控制曲線，監(jiān)視母線電壓變化，自動調(diào)節(jié)機組無功功率，

7、使電站母線電壓維持在給定的控制曲線范圍以內(nèi)。 </p><p>　　4.現(xiàn)地控制單元LCU功能 </p><p>　　現(xiàn)地控制單元是一臺完整的單元控制裝置，不僅能完成實時數(shù)據(jù)采集并及時發(fā)送給上位機，接收并執(zhí)行上位機的命令，自動完成開、停機操作和有功、無功功率的調(diào)節(jié)，并且能在脫離系統(tǒng)時獨立工作，運行人員可通過LCU的現(xiàn)地人機聯(lián)系手段實現(xiàn)現(xiàn)地控制操作。 </p><p>

8、;　　二、水電廠基礎自動化的應用 </p><p>　　1.轉(zhuǎn)速測量裝置有機械測速和電氣測速兩種，機械測速由齒盤或鋼帶、傳感器或接近開關和儀表組成，有DC 4～20mA輸出，經(jīng)RS232或RS485通訊接口與電站監(jiān)控計算機通訊。具有斷電記憶、過速 記憶和參數(shù)自動保護功能。在轉(zhuǎn)速上升或下降時，應在規(guī)定的轉(zhuǎn)速發(fā)出信號，對機械轉(zhuǎn)速信號裝置，同一觸點的動作誤差不超過±３％。 </p><p&

9、gt;　　2.油混水監(jiān)測裝置采用電容式油混水信號裝置，由測量探頭和儀表組成，能靈敏、準確探測油混水狀況；有含水量顯示，并有DC 4～20mA輸出；有報警點輸出，報警值在含水量0.1％～５％可調(diào)。 </p><p>　　3.水庫攔污柵壓差測量裝置同時采集柵前柵后的水位信號，同時顯示２個水位及其差值；有斷電記憶和參數(shù)自動保護功能；有變送器斷線檢測功能；有２對報警點及DC 4～20mA模擬量輸出；能與電站監(jiān)控計算機通訊

10、。 </p><p>　　4.流量水頭效率測量裝置可同時采集來自流量、水頭、有功的信號，同時顯示瞬時流量、累積流量、水頭、效率和耗水率；有斷電記憶、參數(shù)自動保護功能；有變送器斷線檢測功能；有DC 4～20mA輸出；能與電站監(jiān)控計算機通訊。 </p><p>　　5.自動補氣裝置用于電站壓油裝置及其他儲能器系統(tǒng)中，為組合式多功能高壓空氣閥組，接受系統(tǒng)控制回路控制，實現(xiàn)自動補氣。該裝置由手動球

11、閥，常閉電磁閥，單向閥，常開電磁閥，手動球閥，消聲器及不銹鋼管路組成。閥體的優(yōu)化組合，避免了因閥漏氣致使儲能器的氣壓逐漸升高。可實現(xiàn)自動補氣、手動補氣和貯能器中多余氣體的排放。 </p><p>　　6.水力控制閥主要工作原理是利用上、下閥腔的壓力差控制閥盤的運動，再通過旁通管路和各種導閥的不同接法實現(xiàn)不同用途。水力控制閥建議小口徑選用隔膜式，大口徑選用活塞式。 </p><p>　　7.

12、全自動濾水器設備主要用于水電廠技術供水系統(tǒng)自動過濾排污，是技術供水系統(tǒng)的必備裝置，適用于無人值班（少人值守）的水電廠。全自動濾水器應具有自動過濾、清污和排污功能，其自動清污、排污功能是在線完成的，不影響正常的技術供水。在罐體上開設置濾筒檢修孔，方便檢修。全自動濾水器由執(zhí)行機構及自動控制機構組成。執(zhí)行機構主要由電動減速機、濾水器殼體及殼體內(nèi)的濾網(wǎng)組件、反沖洗機構、排污機構和排污電動閥等組成。自動控制機構主要由控制箱和差壓測量系統(tǒng)組成；實現(xiàn)

13、定時、定差壓和手動切換功能設置，并輸出運行、故障、沖洗、差壓報警和差壓過高報警等信號。具有通訊接口，滿足智能化要求。 </p><p>　　8.一體化全自動技術供水系統(tǒng)是將全自動濾水器、手，電動球閥、減壓閥、安全閥和電氣控制箱等 集成在一起的技術供水設備。是專門針對中小型水電廠設計生產(chǎn)的技術供水設備，滿足無人值班（少人值守）水電廠的需要。該系統(tǒng)不但省去了現(xiàn)場安裝、配管和密封等，并且出口壓力可調(diào)，供水壓力平穩(wěn)，安全

14、。 </p><p>　　9.全自動密閉水循環(huán)冷卻系統(tǒng)由補水箱、自動控制循環(huán)水泵系統(tǒng)、尾水冷卻器和電氣控制箱等設備組成。是專門針對中小型水電廠技術洪水系統(tǒng)設計生產(chǎn)的技術供水設備，滿足無人值班（少人值守）水電廠的需要。水電廠在運行過程中，冷卻水通過運行的機組后，帶走機組的熱量，進入布置在尾水中 的尾水冷卻器，利用尾水冷卻器外部流動的河水進行熱交換作用，將循環(huán)水冷卻，使水溫降低到滿足機 組對冷卻水水溫的要求，然后由循

15、環(huán)水泵再送到機組使用，冷卻水通過運行的機組后，又回到尾水冷卻器。這樣不斷的循環(huán)，機組的熱量通過尾水水流與尾水冷卻器進行熱交換作用帶走。在補水箱內(nèi)裝有 液位開關，當系統(tǒng)內(nèi)部由于管道及水池滴漏和蒸發(fā)，箱內(nèi)液位過低時，會發(fā)出報警信號，上位機收到信號，自動打開補水閥門，進行補水，保證系統(tǒng)正常運行。 </p><p>　　三、自動化系統(tǒng)的發(fā)展 </p><p>　　水電廠自動化系統(tǒng)由I/O設備 (傳

16、感器和執(zhí)行器 )、控制硬件、控制軟件、人機接口及與信息系統(tǒng)的連接等組成。而水電廠的自動化是從80年代初單個功能裝置研制開始的，計算機監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展過程以及典型系統(tǒng)的應用。 </p><p>　　1.功能分布式的星型分層監(jiān)控系統(tǒng) </p><p>　　以單功能微機裝置集成系統(tǒng)，每個微機裝置具有特定的功能，但每個微機裝置都具有不同功能，如有的微機裝置專門采集開關量，有的微機裝置專采集模擬量，有

17、的微機裝置專門進行控制操作。該系統(tǒng)在分布的方式上進行了一些有益的嘗試，但從模式上看不算是很成熟的系統(tǒng)。 </p><p>　　2.以設備單元分布的星型分層監(jiān)控系統(tǒng) </p><p>　　為了檢修維護的方便，以發(fā)電機組為單元，將數(shù)據(jù)采集與控制集成到一臺微機或PLC裝置中，構成了現(xiàn)地控制單元LCU。LCU無法直接接入以太網(wǎng)，而計算機非常昂貴，不能使每臺LCU都配備CPU（中央處理器）接入以太網(wǎng)

18、，只能將微機作為前置機。這時的系統(tǒng)采用專門的計算機，在應用網(wǎng)絡上已跨出了一大步，但相應的國際標準還不完善，尚不能形成理想的開放系統(tǒng)環(huán)境。 </p><p>　　3.基于開放系統(tǒng)的分布式監(jiān)控系統(tǒng) </p><p>　　隨著計算機技術和網(wǎng)絡技術的發(fā)展，計算機應用軟件越來越復雜和龐大，軟件開發(fā)的投入也越來越大，如何使這些巨大的資源不僅在這一家公司制造的計算機上運行，而且也能在另一家公司制造的計算

19、機上運行，這就形成了一系列的開放系統(tǒng)標準：TCP/IP、POSIX、SQL、ODBC、JDBC、OPC等?；陂_放系統(tǒng)的分布式計算機監(jiān)控系統(tǒng)具有通用性和可移植性，監(jiān)控系統(tǒng)的軟件可以安裝在任何具有開放系統(tǒng)特點的計算機上。開放系統(tǒng)為水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展提供了強大的歷史舞臺。 </p><p>　　4.基于對象技術的分布式監(jiān)控系統(tǒng) </p><p>　　計算機硬件技術發(fā)展迅速，給軟件開發(fā)提

20、供了廣闊的平臺。軟件技術發(fā)展到現(xiàn)在除了遵循開放系統(tǒng)標準以外，還應遵循面向?qū)ο蠹夹g的標準，如：SUN公司的Java RMI、Microsoft公司的COM/DCOM。水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)由于面向?qū)ο蟮膹碗s性和多樣性，基于面向?qū)ο蟮募夹g應用將水電廠運行設備如發(fā)電機組、主變、開關等抽象為對象。從系統(tǒng)設計、編程語言選擇到用戶界面等一系列過程都依據(jù)面向?qū)ο蟮睦砟?、原則和技術，這樣工作的結(jié)果將給用戶帶來使用和維護上的極大方便。 </p>

21、<p><b>　　四、結(jié)語 </b></p><p>　　隨著水電廠無人值班或少人值守工作的開展，以廠網(wǎng)分開、競價上網(wǎng)為基礎的電力體制改革的深入進行。對水電廠的生產(chǎn)運行和管理提出了新的要求，也對水電廠自動化技術提出了更高的要求。計算機監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)應用是水電廠實現(xiàn)無人值班或少人值守的必備條件。計算機技術、信息技術及網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展，給水電廠自動化系統(tǒng)無論在結(jié)構上還是在功能上