水電廠基礎(chǔ)自動(dòng)化的應(yīng)用及發(fā)展分析

1、<p>　　水電廠基礎(chǔ)自動(dòng)化的應(yīng)用及發(fā)展分析</p><p>　　摘要：水電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)有了廣闊的發(fā)展空間，探討水電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的技術(shù)要求具有重要的指導(dǎo)意義，它有利于提高水電廠的管理水平，促進(jìn)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(jìng)價(jià)上網(wǎng)為基礎(chǔ)的電力體制改革的深入進(jìn)行。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用是水電廠實(shí)現(xiàn)無人值班或少人值守的必備條件。水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)該成為一個(gè)集計(jì)算機(jī)

2、、控制、通信、網(wǎng)絡(luò)及電力電子為一體的綜合體現(xiàn)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：基礎(chǔ)自動(dòng)化 應(yīng)用 發(fā)展 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TV74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A </p><p>　　一.監(jiān)控系統(tǒng)的形成與特點(diǎn) </p><p><b>　　1.計(jì)算機(jī)軟件 </b></p><p>　　計(jì)算機(jī)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(gòu)，有主控級(jí)和現(xiàn)地控制單元級(jí)兩級(jí)。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(dǎo)思想，具有很大的靈活性，支持異型機(jī)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(luò)通信協(xié)議，執(zhí)行IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)，加上專用的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫管理軟件和多種應(yīng)用軟件，構(gòu)成了基于開放環(huán)境下的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。SD200系統(tǒng)軟件以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫為核心，包括數(shù)據(jù)庫管理包、開發(fā)

4、包、運(yùn)行包、通訊管理包。軟件開發(fā)包可以使不熟悉計(jì)算機(jī)軟件編程的電廠運(yùn)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(shè)置和操作控制等功能。軟件全鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)、下拉式菜單、漢化界面，面向?qū)ο蟛僮?，直觀易學(xué)，十分方便。 </p><p>　　2.安全監(jiān)視和事故報(bào)警功能 </p><p>　　對(duì)電站的水利機(jī)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(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)

5、和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)以召喚方式進(jìn)行實(shí)時(shí)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(jì)報(bào)表等。當(dāng)發(fā)生異常時(shí)，能對(duì)發(fā)生的異常情況進(jìn)行記錄，并發(fā)出語音報(bào)警。系統(tǒng)根據(jù)預(yù)定的策略進(jìn)行處理，并能為運(yùn)行人員查找故障提供比較方便的手段。發(fā)生事故時(shí)，可自動(dòng)轉(zhuǎn)入事故、故障顯示，并推出相應(yīng)的事故、故障環(huán)境畫面及光字牌，同時(shí)啟動(dòng)系統(tǒng)報(bào)警。 </p><p>　　3.自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）和自動(dòng)電壓控制（AVC） <

6、;/p><p>　　監(jiān)控系統(tǒng)可根據(jù)提供的負(fù)荷曲線或值班操作人員即時(shí)給定的有功功率值，以及各機(jī)組的效率特性曲線、電站的運(yùn)行工況并考慮機(jī)組振動(dòng)、汽蝕等約束條件，計(jì)算在機(jī)組負(fù)荷變化后的水頭下電站的機(jī)組最優(yōu)開機(jī)組合和負(fù)荷分配方案，將全廠總有功輸出調(diào)整到任一給定值，實(shí)現(xiàn)全廠最優(yōu)運(yùn)行。 </p><p>　　自動(dòng)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(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)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(tái)完整的單元控制裝置，不僅能完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集并及時(shí)發(fā)送給上位機(jī)，接收并執(zhí)行上位機(jī)的命令，自動(dòng)完成開、停機(jī)操作和有功、無功功率的調(diào)節(jié)，并且能在脫離系統(tǒng)時(shí)獨(dú)立工作，運(yùn)行人員可通過LCU的現(xiàn)地人機(jī)聯(lián)系手段實(shí)現(xiàn)現(xiàn)地控制操作。 </p><p>

8、;　　二、水電廠基礎(chǔ)自動(dòng)化的應(yīng)用 </p><p>　　1.轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置有機(jī)械測(cè)速和電氣測(cè)速兩種，機(jī)械測(cè)速由齒盤或鋼帶、傳感器或接近開關(guān)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(jì)算機(jī)通訊。具有斷電記憶、過速 記憶和參數(shù)自動(dòng)保護(hù)功能。在轉(zhuǎn)速上升或下降時(shí)，應(yīng)在規(guī)定的轉(zhuǎn)速發(fā)出信號(hào)，對(duì)機(jī)械轉(zhuǎn)速信號(hào)裝置，同一觸點(diǎn)的動(dòng)作誤差不超過±３％。 </p><p&

9、gt;　　2.油混水監(jiān)測(cè)裝置采用電容式油混水信號(hào)裝置，由測(cè)量探頭和儀表組成，能靈敏、準(zhǔn)確探測(cè)油混水狀況；有含水量顯示，并有DC 4～20mA輸出；有報(bào)警點(diǎn)輸出，報(bào)警值在含水量0.1％～５％可調(diào)。 </p><p>　　3.水庫攔污柵壓差測(cè)量裝置同時(shí)采集柵前柵后的水位信號(hào)，同時(shí)顯示２個(gè)水位及其差值；有斷電記憶和參數(shù)自動(dòng)保護(hù)功能；有變送器斷線檢測(cè)功能；有２對(duì)報(bào)警點(diǎn)及DC 4～20mA模擬量輸出；能與電站監(jiān)控計(jì)算機(jī)通訊

10、。 </p><p>　　4.流量水頭效率測(cè)量裝置可同時(shí)采集來自流量、水頭、有功的信號(hào)，同時(shí)顯示瞬時(shí)流量、累積流量、水頭、效率和耗水率；有斷電記憶、參數(shù)自動(dòng)保護(hù)功能；有變送器斷線檢測(cè)功能；有DC 4～20mA輸出；能與電站監(jiān)控計(jì)算機(jī)通訊。 </p><p>　　5.自動(dòng)補(bǔ)氣裝置用于電站壓油裝置及其他儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)氣。該裝置由手動(dòng)球

11、閥，常閉電磁閥，單向閥，常開電磁閥，手動(dòng)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(chǔ)能器的氣壓逐漸升高?？蓪?shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)氣、手動(dòng)補(bǔ)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(yùn)動(dòng)，再通過旁通管路和各種導(dǎo)閥的不同接法實(shí)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(dòng)濾水器設(shè)備主要用于水電廠技術(shù)供水系統(tǒng)自動(dòng)過濾排污，是技術(shù)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(dòng)濾水器應(yīng)具有自動(dòng)過濾、清污和排污功能，其自動(dòng)清污、排污功能是在線完成的，不影響正常的技術(shù)供水。在罐體上開設(shè)置濾筒檢修孔，方便檢修。全自動(dòng)濾水器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)及自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由電動(dòng)減速機(jī)、濾水器殼體及殼體內(nèi)的濾網(wǎng)組件、反沖洗機(jī)構(gòu)、排污機(jī)構(gòu)和排污電動(dòng)閥等組成。自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)主要由控制箱和差壓測(cè)量系統(tǒng)組成；實(shí)現(xiàn)

13、定時(shí)、定差壓和手動(dòng)切換功能設(shè)置，并輸出運(yùn)行、故障、沖洗、差壓報(bào)警和差壓過高報(bào)警等信號(hào)。具有通訊接口，滿足智能化要求。 </p><p>　　8.一體化全自動(dòng)技術(shù)供水系統(tǒng)是將全自動(dòng)濾水器、手，電動(dòng)球閥、減壓閥、安全閥和電氣控制箱等 集成在一起的技術(shù)供水設(shè)備。是專門針對(duì)中小型水電廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)的技術(shù)供水設(shè)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(chǎng)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(dòng)密閉水循環(huán)冷卻系統(tǒng)由補(bǔ)水箱、自動(dòng)控制循環(huán)水泵系統(tǒng)、尾水冷卻器和電氣控制箱等設(shè)備組成。是專門針對(duì)中小型水電廠技術(shù)洪水系統(tǒng)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的技術(shù)供水設(shè)備，滿足無人值班（少人值守）水電廠的需要。水電廠在運(yùn)行過程中，冷卻水通過運(yùn)行的機(jī)組后，帶走機(jī)組的熱量，進(jìn)入布置在尾水中 的尾水冷卻器，利用尾水冷卻器外部流動(dòng)的河水進(jìn)行熱交換作用，將循環(huán)水冷卻，使水溫降低到滿足機(jī) 組對(duì)冷卻水水溫的要求，然后由循

15、環(huán)水泵再送到機(jī)組使用，冷卻水通過運(yùn)行的機(jī)組后，又回到尾水冷卻器。這樣不斷的循環(huán)，機(jī)組的熱量通過尾水水流與尾水冷卻器進(jìn)行熱交換作用帶走。在補(bǔ)水箱內(nèi)裝有 液位開關(guān)，當(dāng)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(shí)，會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，上位機(jī)收到信號(hào)，自動(dòng)打開補(bǔ)水閥門，進(jìn)行補(bǔ)水，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。 </p><p>　　三、自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展 </p><p>　　水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)由I/O設(shè)備 (傳

16、感器和執(zhí)行器 )、控制硬件、控制軟件、人機(jī)接口及與信息系統(tǒng)的連接等組成。而水電廠的自動(dòng)化是從80年代初單個(gè)功能裝置研制開始的，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展過程以及典型系統(tǒng)的應(yīng)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(jī)裝置集成系統(tǒng)，每個(gè)微機(jī)裝置具有特定的功能，但每個(gè)微機(jī)裝置都具有不同功能，如有的微機(jī)裝置專門采集開關(guān)量，有的微機(jī)裝置專采集模擬量，有

17、的微機(jī)裝置專門進(jìn)行控制操作。該系統(tǒng)在分布的方式上進(jìn)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(shè)備單元分布的星型分層監(jiān)控系統(tǒng) </p><p>　　為了檢修維護(hù)的方便，以發(fā)電機(jī)組為單元，將數(shù)據(jù)采集與控制集成到一臺(tái)微機(jī)或PLC裝置中，構(gòu)成了現(xiàn)地控制單元LCU。LCU無法直接接入以太網(wǎng)，而計(jì)算機(jī)非常昂貴，不能使每臺(tái)LCU都配備CPU（中央處理器）接入以太網(wǎng)

18、，只能將微機(jī)作為前置機(jī)。這時(shí)的系統(tǒng)采用專門的計(jì)算機(jī)，在應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)上已跨出了一大步，但相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件越來越復(fù)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(jì)算機(jī)上運(yùn)行，而且也能在另一家公司制造的計(jì)算

19、機(jī)上運(yùn)行，這就形成了一系列的開放系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)：TCP/IP、POSIX、SQL、ODBC、JDBC、OPC等?；陂_放系統(tǒng)的分布式計(jì)算機(jī)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(diǎn)的計(jì)算機(jī)上。開放系統(tǒng)為水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展提供了強(qiáng)大的歷史舞臺(tái)。 </p><p>　　4.基于對(duì)象技術(shù)的分布式監(jiān)控系統(tǒng) </p><p>　　計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)發(fā)展迅速，給軟件開發(fā)提

20、供了廣闊的平臺(tái)。軟件技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在除了遵循開放系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)以外，還應(yīng)遵循面向?qū)ο蠹夹g(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，如：SUN公司的Java RMI、Microsoft公司的COM/DCOM。水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由于面向?qū)ο蟮膹?fù)雜性和多樣性，基于面向?qū)ο蟮募夹g(shù)應(yīng)用將水電廠運(yùn)行設(shè)備如發(fā)電機(jī)組、主變、開關(guān)等抽象為對(duì)象。從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、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(shù)，這樣工作的結(jié)果將給用戶帶來使用和維護(hù)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(jìng)價(jià)上網(wǎng)為基礎(chǔ)的電力體制改革的深入進(jìn)行。對(duì)水電廠的生產(chǎn)運(yùn)行和管理提出了新的要求，也對(duì)水電廠自動(dòng)化技術(shù)提出了更高的要求。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用是水電廠實(shí)現(xiàn)無人值班或少人值守的必備條件。計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，給水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)無論在結(jié)構(gòu)上還是在功能上