摘 要：水電站的綜合自動化是建立在以計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)之上對整個(gè)電站運(yùn)行全過程的自動控制，以達(dá)到提高小型水電站電能質(zhì)量和發(fā)電效率、使水電站逐步實(shí)現(xiàn)少人值班直至最終達(dá)到無人值班（或少人值守）的目標(biāo)。目前自動化技術(shù)的運(yùn)用逐步由大中型水電站向小型水電站拓展。本文以某小型水電站技改為背景，淺析了微機(jī)綜合自動化技術(shù)在小型水電站中的應(yīng)用，說明了水電站微機(jī)綜合自動化系統(tǒng)、設(shè)計(jì)、配置、功能等特點(diǎn)，可供廣大同行參考。

關(guān)鍵詞：綜合自動化；小水電；運(yùn)用

1 引言

隨著我國自動化技術(shù)水平的日益提高，綜合自動化技術(shù)在電力生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，大中型水電站目前已經(jīng)基本推廣了自動化技術(shù)。隨著技術(shù)進(jìn)步和自動化設(shè)備造價(jià)的降低，綜合自動化技術(shù)已開始運(yùn)用于小型水電站，以達(dá)到提高小型水電站電能質(zhì)量和發(fā)電效率、使水電站逐步實(shí)現(xiàn)少人值班直至最終達(dá)到無人值班（或少人值守）的目標(biāo)。

2 電站概況

七星河一級站為廣東省肇慶市封開縣河兒口鎮(zhèn)境內(nèi)七星河水庫（小型）的附屬電站，于1997年底建成，總裝機(jī)2×1600kW。該電站于2017年進(jìn)行微機(jī)自動化改造，實(shí)現(xiàn)少人值守，遠(yuǎn)方集控的管理模式。電站裝2臺HLA112-LJ-100（B）型水輪機(jī)，額定水頭30.7m，額定流量4.55m3/s，額定轉(zhuǎn)速428r/min，額定出力1700kW；配SF1600 -14/2150發(fā)電機(jī)，額定功率1600kW，轉(zhuǎn)速428 r/min。配YWT-1000型調(diào)速器，并引入相應(yīng)的自動化控制技術(shù)。

3 電站綜合自動化系統(tǒng)總體布局

該水電站的自動化控制系統(tǒng)分為三層，由頂向下依次為：遠(yuǎn)方集控中心監(jiān)控層、電站級控制層、現(xiàn)地級控制層，見圖1。其中遠(yuǎn)方集控中心監(jiān)控層配置于二級站內(nèi)，負(fù)責(zé)對梯級兩個(gè)電站進(jìn)行監(jiān)控。各控制層配置如下：

3.1水庫中心監(jiān)控層

遠(yuǎn)方集控中心監(jiān)控層位于二級站，主要由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、光纖通訊設(shè)備、其它相關(guān)監(jiān)控主機(jī)、監(jiān)測控制軟件和視頻主機(jī)等構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)對電站各系統(tǒng)主要參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。，本電站的電站級控制層負(fù)責(zé)與遠(yuǎn)方集控中心監(jiān)控層通訊交換數(shù)據(jù)、指令。

3.2 電站級控制層

電站級控制層位于電站控制室，主要由數(shù)據(jù)服務(wù)器1臺，工作站2個(gè)，打印機(jī)1臺，UPS電源1臺及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等組成。電站級控制層設(shè)備與現(xiàn)地控制單元（LCU）間采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。操作站為兩臺互為熱冗余工作站級計(jì)算機(jī)組成，完成對全廠的安全監(jiān)控、事故處理及人機(jī)聯(lián)系等功能。

3.3 現(xiàn)地級控制層

現(xiàn)地級控制層采用可編程控制器（PLC）為核心的控制單元（LCU），構(gòu)成邏輯控制系統(tǒng)，負(fù)責(zé)收集生產(chǎn)過程中的信息，并執(zhí)行對生產(chǎn)過程的控制，獨(dú)立實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和處理、事故檢測報(bào)警、控制調(diào)節(jié)、設(shè)備的繼電保護(hù)等功能。

現(xiàn)地級控制層設(shè)7套測控單元，控制對象主要包括水輪發(fā)電機(jī)組、油、水、氣系統(tǒng)等輔機(jī)設(shè)備及發(fā)電機(jī)測溫、繼電保護(hù)、輸配電等。

本電站采用微機(jī)型繼電保護(hù)裝置。微機(jī)型繼電保護(hù)裝置通過前面板的MMI或者自動化系統(tǒng)的ECP軟件進(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)功能和測量功能的計(jì)算，一旦發(fā)生故障需要進(jìn)行保護(hù)時(shí)，繼電保護(hù)裝置能自動動作進(jìn)行保護(hù)，并將相關(guān)故障信號通過Modbus Plus通訊接口以及常規(guī)I/O接口送電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，并在電站級控制層的工作站報(bào)警、顯示詳細(xì)的事故或故障信號，并通過自動化系統(tǒng)進(jìn)行控制，調(diào)整全廠的運(yùn)行狀態(tài)，完成故障對應(yīng)的全廠保護(hù)動作，并形成故障錄波等操作記錄。主要繼電設(shè)備保護(hù)包括：1、35kV線路保護(hù)；2、發(fā)電機(jī)保護(hù)；3、主變壓器保護(hù)；4、廠用變壓器保護(hù)；

4 功能設(shè)計(jì)

4.1 遠(yuǎn)方集控中心監(jiān)控層

遠(yuǎn)方集控中心監(jiān)控層實(shí)現(xiàn)對電站各系統(tǒng)主要參數(shù)的監(jiān)測和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。本電站自動化系統(tǒng)由電站級控制層負(fù)責(zé)與其通訊，交換數(shù)據(jù)、指令。

4.2 電站級控制層

電站級控制層完成對全廠的安全監(jiān)控、事故處理及人機(jī)聯(lián)系等。實(shí)現(xiàn)的詳細(xì)功能有： 1、采集各LCU上送的現(xiàn)場信號；2、機(jī)組順序控制（起停）及非正常條件的閉鎖；3、故障報(bào)警、顯示、處置；4、LCU測量信號的顯示；5、同期并網(wǎng)及解列；6、有功、無功功率控制及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行控制；7、制作電站運(yùn)行日記、各種報(bào)表、曲線、棒圖及其歷史文件的存儲；8、事件順序記錄及事故追憶記錄；9、人機(jī)界面，各種歷史數(shù)據(jù)存儲查詢，報(bào)表生成與打印等；10、模擬培訓(xùn)；11、時(shí)間同步；12、自診斷通信；

4.3 現(xiàn)地級控制層

采用控制單元（LCU），以可編程控制器（PLC）為核心，附設(shè)HMI、智能儀表、自動裝置等設(shè)備構(gòu)成，收集生產(chǎn)過程中的信息，并執(zhí)行對生產(chǎn)過程的控制，獨(dú)立完成數(shù)據(jù)采集和處理、事故檢測報(bào)警、控制調(diào)節(jié)等功能。LCU實(shí)現(xiàn)的詳細(xì)功能有：1、現(xiàn)地機(jī)組自動順序控制，能在上位機(jī)上或現(xiàn)地觸摸屏上以一個(gè)命令完成開停機(jī)全過程，或分步執(zhí)行；2、調(diào)速器和勵磁裝置的調(diào)節(jié)；3、同步操作；4、自動發(fā)電控制AGC；5、自動電壓控制AVR；6、繼電保護(hù)。

5.結(jié)語

七星河一級電站采用綜合自動化系統(tǒng)改造后，取得的成效主要有：1可取消機(jī)旁值班人員僅在遠(yuǎn)方集控中心監(jiān)控，現(xiàn)地只有少人值守，減少了運(yùn)行值班人員，改善運(yùn)行人員的工作條件和工作環(huán)境。2、可自動檢測、自動調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，提高電能質(zhì)量和電能效率。3、提高了繼電保護(hù)準(zhǔn)確率，故障位置和類型可在中控室工作站顯示，便于故障排除。同時(shí)系統(tǒng)可通過對設(shè)備的故障分析預(yù)測設(shè)備的故障發(fā)生率，為運(yùn)行提供了參考。4、電站級控制層可與遠(yuǎn)方集控中心監(jiān)控層實(shí)時(shí)通訊，可將電站的運(yùn)行情況快速傳遞給遠(yuǎn)方集控中心，快速接收監(jiān)控中心的指示。

參考文獻(xiàn)：

[1].徐倩倩.電站自動化在變電站中的應(yīng)用[J].低壓電器.2008-01-30.

[2].方輝欽，現(xiàn)代水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)與試驗(yàn). 北京：中國電力出版社，2004.

作者簡介：

林玉清（1983-）：女，機(jī)電助理工程師，主要從事水電廠運(yùn)行工作.