论水电站综合自动化系统在柳坪电站的应用

敬怀文

（四川足木足河流域水电开发有限公司，四川 成都 610041）

【摘　要】为了提高柳坪电站的自动化水平，柳坪电站按照“无人值班、集中控制”的扩大厂站原则设计，采用全计算机监控系统，并接受四川省省调、地调及黑水河集控中心的控制和调度。

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关键词 水电站；自动化系统；运行效果

柳坪水电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州茂县境内，是黑水河干流水电规划“二库五级”开发规划方案中的最下游一个梯级电站。首部枢纽距茂县县城约63km，厂区距茂县县城约50km，距成都240km，213国道~黑水县公路从工程区通过，下行经茂县、汶川、都江堰至成都，对外交通方便。电站采用引水式，开发任务为发电，兼顾下游环境生态用水。电站装机容量3×40MW，利用小时数6790h，年发电量6.525亿kWh，具有日调节能力，在系统中主要承担基荷。电站安装3台水轮发电机组，单机容量40MW，额定电压10.5kV，额定功率因数0.85。#1发电机接一台80MVA三卷变压器组成单元接线，分别与220kV和35kV系统连接。#2机和#3机为扩大单元接线，接一台100MVA双卷变压器，直接升压至220kV接入系统。220kV为单母线接线，有二回220kV出线，其中一回至茂县220kV开关站，一回至上游色尔古电站，220kV采用户外中式布置。35kV侧出线一回，接白溪电站。

电站运行初期采用“无人值班”(少人值守)模式，并保留少量的站级计算机，在顺利运行一段时间且各方面条件成熟后将过渡到“无人值班”的运行模式。

1　系统结构

综合自动化系统采用基于现场总线的分层分布、开放式可配置结构，整个电厂在物理上分为三层：黑水河集控中心控制层、电厂控制层和现地控制保护层。目前采用厂站控制，黑水河集控中心尚未投运。

电厂控制层计算机监控系统（或称为上位机系统）由一台工业控制计算机、一台打印机构成。上位机系统主要用于电厂综合自动化系统的组态、维护，电厂运行的监视、操作、信息管理、优化控制，全厂的事件事故记录，事故报警，画面显示，报表打印及机组、开关站和公用辅助设备的远方操作控制。

为实现“无人值班（少人值守）”的要求，全厂各公用辅机（如高、低压气机、集水井）采用PLC进行控制，各单元信号以接点方式送至公用PLC，实现全厂设备计算机远方监控。电站采用南京南瑞集团公司提供的EC2000监控系统。

2　设备配置

2.1　电站控制层设备配置

电站控制层设备有系统主机兼操作员工作站、站长工作站、工程师兼培训工作站、通信工作站、语音报警工作站、打印机和UPS电源等，其软件配置有系统软件、基本软件、应用软件及工具软件。

2.2　机组现地控制单元（LCU）设备配置

机组现地控制器（LCU）的设备有一体化工作站、可编程程序逻辑控制器（PLC）、温度测量装置、同期装置、转速测量装置等。

2.3　其他设备配置

如保护测控单元设备、调速器装置设备、励磁调节控制装置设备、公用辅机控制单元设备等，采用功能分散的控制原则，将选用PLC等组成的智能控制装置自成系统，LCU通过与PLC的接口实现监视和控制，南瑞监控系统LCU应具有与机组辅助设备PLC的通信接口，通信接口为RS485，采用Modbus标准通信规约。

3　系统的主要功能

EC2000水电站综合自动化系统功能多且全面，现在仅介绍电站控制层的主要功能。

3.1　数据采集与处理

数据分电气模拟量（如电流、电压、功率等），非电气模拟量（如温度、压力、油位等）、脉冲量（如有功、无功电度）、一般开关量（如开关位置、导叶位置）和中断开关量（如机组过速、温度过高、保护动作等）五种。其中电气量和非电气量、开关量采集时间≤1S，温度量≤10S，脉冲量采集连续无延迟，事件顺序分辨率≤10MS,控制响应时间≤1S。对采集的数据作必要的预处理后，存于实时数据库，供给计算机系统实现画面显示，制表打印和完成各种计算、控制等特定功能使用。

3.2　电厂安全运行监视

安全运行监视包括状态变化监视、越限监视、趋势分析和监控系统异常监视。

安全运行监视是综合自动化系统的重要功能之一，综合自动化系统实时监视电站各类设备的运行状态和参数，当它们发生异常、运行状态发生变更或参数超越设定值等时计算机系统即时报告值班人员进行处理，同时进行实时记录，以便分析查验。值班运行人员可通过设在中控室的监控系统人机接口设备，监视全厂的生产过程和设备运行情况，显示和打印各种运行参数。

系统安全监视功能包括如下部分：事件顺序记录、故障报警记录、参数越限报警与记录、电气主设备操作记录、事故追忆、计算机系统综合信息记录、实时监视、语音报警、远方诊断维护功能、模拟光字牌。

3.3　电站设备的操作与控制调节

（1）运行人员可以通过操作控制菜单，选择控制对象然后选择操作性质，系统提示确认。当运行人员确认后，自动弹出过程监控画面，供运行人员了解过程的执行情况。通过计算机监控系统操作控制的设备有：

①机组的操作控制

②断路器、隔离开关投切操作

③励磁系统的操作控制

④直流系统的操作控制

⑤辅助设备的操作控制

（2）发电机组的控制调节

监控系统根据预定的原则或运行人员实时输入的命令进行机组正常启动与停机，断路器跳合、隔离开关分合等顺序操作。同时监控系统可由运行人员或远方调度的给定值或增减命令进行机组出力的手动或自动调节。具体分为以下几个方面：

①自动发电控制（AGC）

②自动电压控制（AVC）

③运行人员操作台控制

3.4　综合参数统计、计算、分析

计算机系统可根据实时采集的各类数据进行周期、定时或召唤计算分析，形成各种计算机数据库与历史数据库，帮助运行人员和管理人员对电厂设备的运行进行全面监视与综合管理。

3.5　打印记录

系统打印功能分为随机打印、定时自动打印和召唤打印三种。

3.6　屏幕显示

彩色屏幕实时显示厂内主系统的运行状态，主设备的操作变化过程，事故和故障以及有关参数。显示的主要画面有以下几类：单线图类、曲线图类、棒图类、报警画面类、操作指导画面类、表格类。

3.7　事故处理指导和恢复操作指导

在设备出现故障或事故时，监控系统能及时提供事故处理和恢复正常运行的指导性意见，运行人员可按指导性意见操作，使设备尽快恢复正常。

4　系统运行情况及效益

柳坪电站综合自动化系统的投运，使运行管理、安全监测、自动控制实现了计算机化。

（1）实现了电厂运行“无人值班”（少人值守），提高了电厂运行的自动化管理水平，减轻了运行人员的劳动强度。（下转第303页）

（上接第247页）（2）系统对运行设备的每一项操作均实行严格的安全条件检查和安全分析判断，在操作控制流程中严密把关，从而防止了由于各种因素引起的误操作，增强了运行设备操作的安全可靠性。

（3）人机接口功能强，操作控制简洁、方便、灵活。

（4）系统与上级调度中心计算机系统进行通讯，实现遥信、遥测、遥控、遥调功能。

（5）系统中AGC、AVC经济运行功能的投运，对电厂的节能增发、电厂的经济效益和电网电能质量的提高起到了积极作用。

（6）事故处理安全可靠、快速准确。

综上所述柳坪电电站综合自动化在提高其自动化运行水平和管理水平，提高劳动生产率和经济效益，促进节能增发等方面和传统的电站相比优势明显，也有助于提高地方电网的自动化水平和经济运行水平。

［责任编辑：刘展］