微机综合自动化在小型水电站中的应用:水电站微机监控技术试卷

　　摘要：基于桂林龙胜县兴隆水电站计算机监控系统的设计、配置、功能及特点，浅析了微机综合自动化技术在中小型水电站的应用，以实现电站的遥控、遥信和遥测等远动功能。从而达到电站的无人值班或少人值守的目的。
　　关键词：综合自动化 PLC LCU 数据共享
　　1、前言
　　二十一世纪是信息时代，随着科学持术的不断进步和自动化程度的日益提高，微机综合自动化在电力生产中得了广泛的应用。但在我们广西由于种种原因，经济还比较落后，科技不甚发达，微机综合自动化技术只在几个大型水电站得到应用，而在中小型水电站的应用受到了制约。1996年，随着国家西部大开发政策的实施，桂林龙胜县兴隆水电站于2008年动工兴建，于2010年6月建成投运并网发电，而该电站微机综合自动化的应用，也是我县中小水电站的第一家，经过两年多时间的运行，已显现出了优越性，结合该电站的实际情况，现就微机综合自动化在中小型水电站的应用问题作一浅析探讨。
　　2、电站概况
　　兴隆电站水库位于桂林龙胜县桑江上游，距桂林市106km，库容473万m3，主要功能是发电，坝高32.5m，其坝后引水式电站——兴隆水电站，设计水头18.5m，最大水头21m，装机容量为3×3600kw，通过110KV输电线路并入中国南方电网。
　　3、计算机监控系统的配置
　　3.1电站控制层配置
　　电站控制层设备在中央控制室，由主机操作员工作站，通讯工作站、主控制台、汉字打印机、GPS时钟同步装置、语音报警装置、UPS电源等组成。
　　电站控制层负责协调和管理各项地控制层的工作；收集有关信息并作相应处理和存储；迅速、准确、有效地完成对本站被控对象的安全监视和控制。操作员可以在主控制室通过人机接口对数据库和画面在线修改，进行人工设定、设置监控状态、修改限值、事故处理指导和恢复操作指导等功能，并可下传至LCU。监控命令输出只有监控主机取得控制权的工作执行，作为另一台工作站只作监测、数据通信而无控制输出，两机可互相跟踪，系统软件根据监控主机的运行和通信、硬件、软件等状态，进行跟踪判别，一旦出现异常，系统自动给出切换信号，由另一台工作站代替主机的工作，同时给出主机故障提示，主机修复启动后，自动监测转到主机并将数据输入，并重新处于监控状态。
　　3.2现地控制层（LCU）配置
　　现地控制层分机组LCU和公共LCU两部分，由人机界面终端、智能I/O控制器、I/O模块、输出继电器、准同期装置、温度测量装置、转速信号测量装置、数字式测量仪表和交直流双供电源等设备组成。
　　机组LCU监控范围包括水轮机、发电机、进水口主闸和机组附属设备。现地控制层负责对水轮发电机组、电气一次设备及公用设备等实时监控，通过工业以太网络实现各现地控制层与全站控制层连续交换信息，实现现地设备的监控及数据共享。当电站控制层因故退出运行时，现地控制层可以独立运行而不受影响。微机保护装置、转速、温度巡检、调速器、励磁系统等设备通过现地LCU与以太网联接，实现相应参数的监视和控制。部分没有通讯接口的设备则通过现地控制单元的I/O模块实现设备的控制和状态检测。
　　3.3通讯网络及设备装置
　　网络结构形式采用工业以太网、网络通信介质为多模光纤和屏蔽双交电缆线。网络传输采用Modbus协议，网络传输速率为100Mbit/s,，节点数可达340个，网络上的任一节点可以实时向网络上其它节点和网络上发送信息，某一节点故障，自动从网络上退出，不影响网络上的其它节点传输信息。
　　网络系统完成电站控制层各工作站之间和来自现地控制层（LCU）的全部数据的传输和各种访问请求。其网络具有良好的开放性。计算机监控系统不会因任何一个元器件发生故障而引起系统的误操作。网络成熟可靠，符合国际标准。
　　3.4系统软件配置
　　（1）系统软件：采用中文版Windows NT软件，具有良好的实时性、稳定性、可靠性、NT系统管理保密性好，它管理整个计算机系统的所有资源，包括CPU、存储器、外部设备等，提供其它软件与系统资源的接口，是其它软件运行的环境。
　　（2）应用软件：长沙华能自控开发的MTC4.5监控软件和PLC编程软件， 具有良好的人机界面和全开放特性。它是可以运行多种通讯协议的监控软件，与网上有不同通讯协议的设备交换数据，其数据库生存、监控画面、控制流程、报表等配置灵活，使用和维护方便。
　　3.5继电保护系统的配置
　　采用长沙华能自控开发的DMP300B型微机综合继电保护装置。发电机、变压器和线路保护装置均有8个开关量输入和7个开关量输出，一个用于变化自检的转换接电输出。输入与输出可以逻辑编程用于控制断路器的分合闸或者发信号。
　　有多种通过协议可供选择，DMP300B型微机保护选用Modbus Pius通讯协议，可以通过该协议向系统传送和存储保护内测量记录的数据。
　　保护的配置整定：对于保护装置的使用，首先要进行配置整定，输入相关参数，保护装置通过这些参数进行保护功能和测量功能的计算，配置整定可以通过前面板的MMI或者ECP软件进行操作。
　　微机保护装置还有故障录波，故障、运行和操作记录、测量等功能。接入保护装置的输入信号和保护装置内所有数据都有数据可能通过网络接口传送网络上的其它设备内。
　　4、计算机监控的功能
　　4.1监控画面功能
　　（1）电气主接线状态画面
　　画面显示电气主接线所有开关的状态，发电机出口的电气和励磁参数，主变压器、低压侧的电气参数、110KV线路出口的电气参数、6KV和110KV母线的电气参数，厂用变压器的电气参数，电气主接线上所有开关的分、合闸操作按钮等各种状态。
　　（2）机组工艺系统状态画面
　　画面显示机组及其气、水、油等主要设备的状态参数，主要设备的操作按钮。当气、水、油等参数超出正常范围或设备故障时，相应的数值和设备图形颜色变化，语音设备报警。