[行业技术文章]小型水电站计算机监控系统实施现状与分析

    在小型水电站实行计较机监控系统，可以提高电站的自动化水平和经济效益，增加其运行的靠得住性与稳定性。经由过程对一些小型水电站的考查和调研，分析了小型水电站计较机监控系统实施现状和普遍存在的问题。  

    我国小水电的蕴躲很年夜，散布很广，已成为我国很多地域水利资本的重要组成部门。今朝全国1/3以上地域电力资本由小型水电站提供，其中有800多个县主要依靠小型水电站供电。开发小型水电站已成为我国推动农村电气化的重要途径。可是20世纪90年月之前所建的小型水电站都存在着装备和经管运行方式落后、陈旧、技术水平低下，平安性能较差，事故发生率高，电能差，经济效益低等弊端。随着计较机监控系统在年夜型水电站中的成功运用，一批小型水电站自20世纪90年月重汽起头，也陆续实施计较机监控和自动化改造，在已实施计较机监控和自动化改造的小型水电站中，尽年夜大都电站的改造是成功的，出格是近几年新改造或新投进的小型水电站。可是，在一些小型电站的计较机监控和自动化系统中仍分歧水平地存在一些缺陷，少数小型水电所存在的问题比力严重，影响了电站的正常运行。研究和分析这些问题，总结经验，吸收教训，对从此小型水电站的计较机监控系的实行和自动化改造，都是有益的。

    1  小型水电站计较机监控系统实施的情况

    在所考查和调演的小型水电站中，电站容通常是800-9600KW，单机容为400-3200KW，这些电站的计较机监控系统的基本情况以下。

    1.1  计较机监控系统的类型

    今朝小型水电站计较机监控方式有4种基本形式：1  以常规控制装配为主，简称（CASC）方式；2  简单的计较机监控与常规控制装配两重设置方式，简称CCSC方式。3  以计较机监控为主、常规装备为辅方式，建成CBSC方式；4  全计较机方式。

    已实施了计较机监控和自动化改造的小型水电站中，年夜部门采用以计较机监控为主、常规装备为辅方式即CBSC方式或全计较机监控方式。应当说，计较机监控系统的水平较高，属于20世纪末至21世纪初的水平。如河南省的马路湾水电站，装机容2500kw，装有3台机组，该电站于1996年进行自动化改造并投进计较机监控系统。是河南省早实行计较机监控的电站，电站的自动化系统采用计较机监控与常规控制两重配制方式。两种控制系统都可自力运行。这类控制方式的结构较为复杂，但其有点是两套系统可能切换，互位备用，靠得住性高。经过一段时间的运行，该电站的计较机监控系统及自动化元件泛起了一些问题，这样计较机监控系统只能进行监视，不夺口直，整个电站由常规系统来控制，并没有由于计较机监控系统的拍手而影响正常发电。随着计较机水安然平静自动化元件靠得住性的提高，实施了计较机监控系统的水电站年夜都能靠得住运行。出格是比来二三年新建的一些小型电站采用以计较机监控系统为主，设置装备摆设简略单纯手动操作盘的模式，即在计较机监控系统泛起故障时，可用手动操作按纽、常规继电器组成的简略单纯自动化开停机回路，进行开停机与增减负荷、无调理的操作，增加了系统的靠得住性。且前这类配制模式已被许多小型水电站所采用，一方面增加了水电运行的靠得住性，另外一方面也为习惯常规控制操作系统的运行人员提供了一定的利便。

    1.2  计较机监控系统的功能

    对已实行了计较机监控系统的小型水电站进行查询拜访，并对其监控系统的设计功能与今朝所实现的功能进行分析。

    这些电站的计较机监控系统设计都是按“无人值班”或“少人但手”设计的，其功能主要包括数据的收集预处置、机组的运行状态检测和运行参数的自动记实与打印、机组的正常自动化操作、机组的机械庇护与电气庇护、有功和无功的自动调理、自动发电控制（AGC）、自动电压控制（AVC）与辅助装备的自动口之功能。在查询拜访中发现，分歧电站的控制系统设计功能实现的水平是分歧的。有些电站基本实现了设计的功能，而有的电站只能实现设计的部门功能，但普通可以实现的功能有：机组的正常自动化操作，如正常开、停机；机组的机械庇护和电气庇护，如温渡过高、油压太低、轴承油位太低、机组过速、过电流、过电压、过负荷等庇护；机组的运行状态检测和运行参数的自动记实与打印、有功和无功的调理、事故报警与记实。普通没有实现的功能有：自动发电控制（AGC）、自动电压控制（AVC）、上级调剂部门的通讯等。今朝还没有能够完成实现“无人值班”的小型水电站。  
  
      1.3  计较机监控系统的结构

    计较机监控膝头的结构集中监控系统、功能涣散式监控系统与分层散布式监控系统。今朝机组台数较少、控制功能简单的总容为2000kw的小型电站多采用集中监控系统，总装机容年夜于2000kw的小型水电站多采用分层散布式监控系统，整个监控系统分两层，即厂级层与机组层（现地层LCU），两层之间采用局域网（LAN）联接。由于电站容较小，厂级层设置装备摆设都相对比力简单，一般由1台或2台计较机兼作操作员工工作站，并实施打印与报警等功能，保留历史数据。

    随着计较机水平的成长，厂级层主要采用功能集中式的结构形式，即电厂控制的功能全数集中于1台或2台操作员工作站。斟酌机组运行的靠得住性和稳定性，现地单元（LCU）主要包括机组LCU、公共装备LCU和变电站LCU。现地单元的结构普遍采用工控制级（IPC）+可编程控制器（PLC）+自动化装配的形式或可编程控制器（PLC）+自动化装配的形式。凡是采用的自动化装配包括：微机调速器、微机同期装配、温度巡测装配、微机励磁失落节装配和微机侧测速装配。这些自动化装配可以自力运行，也可与机组现地单元工控机通讯、接收指令、反馈信息。而PLC主要担负机组顺序操作、数据收集等功能；工控制机主要担负数据处置、口直操作、历史事务记实、报警、人机联系、与厂级计较机通讯和与自动化装备联系的功能。功用LCU主要完成辅助装备运行状态的检测和控制操作。变电站LCU主要对单台装备、断路器通断进行操作与电器装备庇护。

    2  实施中存在的问题

    经由过程对已实施计较机间系统和自动化改造的小型水电站的现状进行查询拜访后发现，在小型水电站的自动化改造或实施计较机监控中存在着一些共性的问题。

    2.1  选型中未充实斟酌电站容与单机容

    所考查的小型水电站中，其装机容从1000kw至9600kw不等，单机容从500kw至3200kw不等，而计较机监控系统都采用了分条理散布式结构，机组单元年夜都采用IPC十PLC+自动化装配的模式。主要缘由是受那时产物较单1、资料不足、职工素较差等身分的影响，片面追求装备的靠得住性、没有重新斟酌电站和机组的具体要求及监控系统的功能，这就不不成避免地造成装备资本与资金方面的浪费。

    2.2  自动化装配和元件的选择与系统不匹配

    查询拜访中发现，有些电站所选择的调速器、同期装配和励磁装配没有与计较机监控系统的通讯接口或接口协议矛盾，致使这些自动化装备不能正常接进计较机监控系统。还有一些电站在进行自动化改造与事实计较机监控进程中，没有认真对原油装备进行分析，未按监控系统的自动化要求配备必需的传感器、仪表；对一些传统的手动操作装备，也没有实时配备电动及气动、液压等自动化操作机构，致使底层装备需要的旌旗灯号不能送进计较机监控系统，系统下达的操作指令也不能自动执行，出格是设置了公用LCU，却不能实现对辅助系统的自动键控；有个体水电站在监控系统装备选择时，统一系统选用了数家的自动化装备，各类装备之间的参数不匹配，通讯协议纷歧致或数据花式不统一，为装备之间的通讯带来很年夜坚苦，也不容易调试，有的电站装备安装多年，也没法实现装备的联网。同时，当某些装备泛起问题后，需找分歧的厂家维修，造成责任不分明，相互推委，一个小的问题或局部故障，往往数月得不到维修，严重影响电站的正常运行。

    以上这些问题都致使了计较机监控系统统一控制的水平难以实现。是以，也难以实现少人值守和无人值班的技术要求。

    3  电站运行人员的技术气力严重不足

    计较机监控系统及自动化装备的运行、维修需要具有一定和计较机水平的技术人员。而在对已实施计较机监控系统的小型水电站调研中发现，许多电站的运行人员文化素和计较机水平较差，对计较机监控系统及自动化装备等技术要求理解不足，没有经过足够的培训，使运行人员不能充实理解所装配的软、硬件的基来源根基理与操作方式，由此造成使用上的一些毛病。当某些装备及软件系统泛起简单故障时，更谈不上二次开发，从而严重影响电站的正常运行。

    4  结语

    凭据中华人平易近共和国电力工部1996年以来发布的《水利发电厂计较机监控系统设计划定》（DL/TS065-1996）、《小型水电站改造规程》（SL193-97）、《水力发电厂自动化设计技术规范》（DL-TS081-1997（和国标《小型水力发电站设计规范》（GB50071-2002）的划定，我国已建和新建的小型水电站将终实现计较机监控系统。所以总结已实现计较机监控和自动化改造的电站在实施进程中的经验、吸收其中的教训，做到精心设计、周密计较施工进程、认真考查和选择装备及生产厂家，可能使新建或行将改造的电站在实施计较机监控系统和自动化改造中少走弯路，勤俭资金，使系统加倍科学、合理。