浅议水电站微机综合自动化系统在小型水电站的应用

浅议水电站微机综合自动化系统在小型水电站的应用

覃铸

（广西电网公司河池金城江供电局广西壮族自治区547000）

摘要：本文通过分析小型水电站的微机综合自动化改造实例，对在小型水电站得到应用的水电站微机综合自动化系统的结构、功能和配置问题展开了分析，从而为关注这一话题的人们提供参考。

关键词：小型水电站；微机综合自动化系统；应用

引言：目前，小型水电站在国内分布广泛，具有效益稳、投资小和风险低等优点。但是，在偏远地区和农村地区进行小型水电站的建设，会遭遇人员分配困难。应用微机综合自动化系统，则能使小型水电站的运行趋向于“无人值守”的目标，从而在提升水电站发电管理水平的同时，为水电站的运营带来更多的经济效益。因此，还应加强对水电站微机综合自动化系统在小型水电站的应用研究，以便更好的完成小型水电站的建设。

1水电站情况概述

本局水电站为小型水电站，其中一个电站为配备有3台630kW水轮发电机组，于1997年建成投入运行，同月并网发电。原水电站采用三段式的继电式保护装置，设备自动化工作效率低，稳定性不高，需监盘值班员多，效益上不去，在2016年对电站除发电机组外整体进行微机综合自动化改造。水电站三台机组端电压均为6.3kV，采用单母线连接。借助1号主变，发电机电压被升高至10kV，采用单母线连接。10kV出线为两条回路，分别送给用户及与6公里变电站连接。

2水电站微机综合自动化系统结构与功能

2.1系统结构分析

在对水电站进行微机综合自动化改造时，需遵循趋向于“无人值守”原则进行系统设计。所以，设计出的微机综合自动化系统需要完成水电站的遥测、遥信、遥调和遥控，从而实现小型水电站的自动化运行管理[1]。结合这一思路，可以进行分层分布开放式水电站微机系统的设计，即将系统划分为主控层和地控层两部分。此外，还要为水电站配备一些必要的硬件装置和软件，如：远动机、网络终端等，从而使水电站配电管理人员能够完成各层控制权的选择，并对无控制权的设备实现闭锁操作。在水电站配电管理方面，则采取全计算机的自动化控制模式，即通过现地控制、后台控制和手动控制实现水电站运行管理。

2.2系统功能分析

从系统功能上来看，水电站主控层负责进行各层控制工作的协调和管理，能够完成配电有关信息的收集、处理和存储，并对被控对象进行有效、及时的监控。在主控室，管理人员可以借助人机接口完成显示画面和数据库的修改操作，并完成监控状态设置、事故处理指导和修改限值等指令的发送。在监控主机获得监控命令后，只有拥有控制权的主机才能进行指令操作，另一台工作站智能进行数据通信和检测。而两台工作站可以相互跟踪，软件可根据主机状态完成跟踪判别。在主机发生异常后，系统会自动发出切换的信号，备用工作站则会进行主机的替代，并发出故障提示。直至主机得到修复和重启后，系统才会对主机进行监测，并进行数据输入。而地控层由公共控制单元、机组控制单元，开关站、测控单元、电源系统等构成，公共控制单元负责与以太网和微机保护装置、电源系统等连接，并对相关参数进行监控。利用I/O模块，则可以了解所有设备的状态。机组控制单元负责进行水轮机、进水口主阀等设施的监控，可以利用以太网与各层连接，以实现信息交换和数据共享。在主控层出现故障时，地控层可以保持独立运行。此外，通过为系统配置测控保护装置，能够实现对发电机、主变设备和线路等部位的遥测和控制[2]。具体来讲，就是完成三相电、无功功率、零序电压、接地电阻和功率因数等多个参数的遥测，并实现对断路器跳合、闭锁、保护动作等内容的遥控。远方监控与操作则通过远动机、网络终端、光纤互联网、工作站等与水电站主控层一样的工作性质的协调和管理。

3水电站微机综合自动化系统的配置

3.1主控层配置

在实际进行水电站微机综合自动化系统配置时，需要为主控层配置两套主机和工作站，其中一套为主用设备，另一套为备用设备。采用的主机应该为工业性控制计算机，能够满足水电站主控层的高性能、多用户和多任务控制要求。考虑到这些要求，将采用PIII型工控机（550MHz/128MB/15G）。为实现报表和记录打印，还要进行A3激光打印机的配置。同时，需完成一套不间断电源配置，型号为1kVAUPS。在主控层通信方面，需完成一套智能通信装置的配置，型号为UNIS-COM，能够实现接口扩展和规约转换。再增加一套远动机，远动通信安全网关型号为HRYD-3000及网络终端机等可与互联网连接，以实现远方操作。由如无人值守变电站同一原理。

3.2地控层配置

在地控层配置方面，应为每台机组配置一套PLC装置，并进行一套综合测控装置和液晶电脑的配置，从而进行转速、温度、电流、开关量等信号的测量和显示。此外，还应完成继电器、逆变电源装置、机柜及设备附件的配置。由于地控层一共有4个现地控制单元，所以需要为每个单元配置一套PII型工控机（450MHz/64MB/6.4G）。采用PLC为OMRONC200HX，开关量输入和输出模块均为4块16点。此外，还配备有网卡、17″CRT、通讯卡和采集控制模板。

3.3其他装置配置

在系统测控保护装置配置上，需完成差动保护、后备保护、主变保护等测控单元的配置。针对发电机，则要配置差动保护和后备装置，从而为发电机提供过压保护、接地保护、过流保护和过负荷保护等多种保护。针对主变设备，需配置差动保护和后备保护装置，从而为主变设备提供过流保护、闭锁保护、电流保护、油位异常保护、回路断线保护、瓦斯保护和过负荷保护等[3]。针对10kV线路，需完成测控保护装置的配置，从而为线路提供过流保护、速断保护、接地保护和过负荷保护等。此外，在系统软件配置上，对计算机系统软件及一些应用软件和工具软件进行了配备。而系统采用的工控软件为组态王，能够完成系统设备状态的实时监控。

4水电站运行效果

经过微机综合自动化改造后，该水电站已经运行了一年多的时间。从实践运行情况来看，系统能够满足水电站的配电管理要求，可以利用PLC完成机组和设备的微机控制，并实现水电站设备的远程操作和现地操作[4]。此外，经过改造的系统也可以较好的进行设备状态和参数的监控，从而为设备检修和维护提供便利。因此，设计得到的微机综合自动化系统能够满足水电站的配电管理需求，可以实现水电站运行的无人值守需要，并为水电站各种设备的实时监控和诊断提供技术支撑，所以能够保证水电站的稳定运行。

结论：通过分析可以发现，在小型水电站应用微机综合自动化系统，可以结合水电站的实际情况进行系统装置的配置，从而完成能够满足水电站配电管理要求的系统设计。利用该系统，不仅能够为水电站设备运行提供保护，还能为设备的操作、控制和检修维护提供便利，因此能够为水电站的运营带来更多的经济效益。

参考文献：

[1]张双景,魏国红.微机综合自动化在彰武水电站的应用及效果分析[J].中国水能及电气化,2011,06:53-56.

[2]陈梦影.微机综合自动化技术在小型水电站的应用与评价——以西北口水电站为例[J].软件导刊,2011,07:113-114.

[3]李建全.微机综合自动化系统在坨寨水电站的应用[J].机电信息,2011,24:57+59.

[4]朱德剑,岑明周.EDCS-6000电力综合自动化系统在木浪河下游水电站的应用[J].中国科技信息,2012,14:83+94.