隨著我國水電站的興建,微機(jī)綜合自動(dòng)化技術(shù)得到了大力推廣,而無人值班或少人值守成為水電站重要的發(fā)展方向,并取得了可喜的成果。目前中小型水電站運(yùn)行中還存在很多問題,運(yùn)行水平不高,嚴(yán)重制約其經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)展,使得安全事故頻發(fā)。因此,必須加強(qiáng)微機(jī)綜合自動(dòng)化的應(yīng)用,提高水電站的運(yùn)行水平,增加其技術(shù)含量和經(jīng)濟(jì)效益,推動(dòng)新時(shí)期中小型水電站的可持續(xù)發(fā)展。
1 中小型水電站微機(jī)綜合自動(dòng)化的發(fā)展
在中小型水電站中,初是運(yùn)用常規(guī)的控制方式來完成自動(dòng)化的,這就出現(xiàn)設(shè)備笨重、維修量大等問題,也增加了人工操作,人為誤操作事故發(fā)生頻繁,使得人機(jī)、人人間的協(xié)調(diào)難度加大,機(jī)組運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性大幅度降低。而隨著數(shù)字電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,微機(jī)綜合自動(dòng)化技術(shù)開始發(fā)展起來,為中小型水電站自動(dòng)化發(fā)展提供了條件,可以將大型水電廠的自動(dòng)化技術(shù)直接套用過來,并進(jìn)行一定的簡化整改。要控制水電站的主設(shè)備和輔助設(shè)備,可以直接通過微機(jī)系統(tǒng)或控制單元,運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)單元聯(lián)網(wǎng),加強(qiáng)對水電站某一功能單元數(shù)據(jù)信息的監(jiān)控管理,終實(shí)現(xiàn)中小型水電站的集中監(jiān)視和遠(yuǎn)程控制。
2 微機(jī)綜合自動(dòng)化中計(jì)算機(jī)的功能
2.1 數(shù)據(jù)通信功能
微機(jī)綜合自動(dòng)化的基本功能就是數(shù)據(jù)通信功能,主要是通過本單元機(jī)組的控制PLC 設(shè)備、微機(jī)溫度巡檢裝置、微機(jī)調(diào)速器、微機(jī)勵(lì)磁裝置、保護(hù)設(shè)備等來變換數(shù)據(jù),對水電站控制層需要的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)上傳,并由水電站控制層發(fā)出命令。
2.2 系統(tǒng)診斷功能
中小型水電站微機(jī)綜合自動(dòng)化的另一個(gè)重要功能就是進(jìn)行系統(tǒng)診斷,通過機(jī)組現(xiàn)地LCU 進(jìn)行硬件和軟件故障的自檢,直接對故障的輸入、輸出模板進(jìn)行確定。在離線自檢中還有多種軟件的應(yīng)用,通過自檢將故障信息向主控級上傳,使得主控制臺顯示打印更加方便。
2.3 統(tǒng)計(jì)和分析功能
結(jié)合采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),計(jì)算機(jī)內(nèi)部會(huì)根據(jù)周期定時(shí)進(jìn)行計(jì)算分析,形成計(jì)算數(shù)據(jù)庫與歷史數(shù)據(jù)庫,這樣運(yùn)行人員在進(jìn)行監(jiān)視和管理中就會(huì)更加方便,及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)器故障,做好機(jī)組運(yùn)行的防范性措施。對于現(xiàn)成的計(jì)算數(shù)據(jù),可以將其列為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,并在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲,此時(shí)越限報(bào)警、啟動(dòng)處理程序等操作就可以進(jìn)行。
2.4 安全運(yùn)行監(jiān)視和報(bào)警功能
微機(jī)綜合自動(dòng)化中要對主要設(shè)備進(jìn)行安全性的實(shí)時(shí)監(jiān)視,通過計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行人員就可以對主機(jī)工作站顯示器屏幕進(jìn)行操控,實(shí)時(shí)監(jiān)控全廠設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù),比如狀態(tài)變化、越限檢查、歷史趨勢分析和監(jiān)控系統(tǒng)異常等。在監(jiān)視機(jī)組運(yùn)行轉(zhuǎn)換過程中,如果發(fā)生過程阻滯,其阻滯原因就會(huì)顯示,機(jī)組現(xiàn)地控制單元可以進(jìn)行其安全狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。在分析其趨勢中,分析機(jī)組主要是對運(yùn)行參數(shù)的變化進(jìn)行分析,比如機(jī)組軸承和發(fā)電機(jī)的溫度變化趨勢、機(jī)組電壓和負(fù)荷變化、勵(lì)磁電壓和電流變化等。在監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控中,其工作狀況、通信狀態(tài)等都要保證可以正常運(yùn)行。而且微機(jī)綜合自動(dòng)化還具備故障報(bào)警記錄功能,通過其周期性的故障信號掃描,如果有故障發(fā)生系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生響應(yīng)并進(jìn)行處理。其中故障的發(fā)生時(shí)間、動(dòng)作設(shè)備器件名稱、事故內(nèi)容等都會(huì)被系統(tǒng)記錄下來,并對故障報(bào)警語句進(jìn)行顯示,發(fā)出聲光報(bào)警信號,排列故障發(fā)生的先后順序,在數(shù)據(jù)庫中直接將形成的故障記錄存入。
3 微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的配置
3.1 電站控制層
在控制室會(huì)設(shè)置電站控制層設(shè)備,主機(jī)操作員工作站對其進(jìn)行控制管理,其中包括通訊工作站、主控制臺、漢字打印機(jī)、GPS 時(shí)鐘同步裝置、語音報(bào)警裝置、UPS 電源等設(shè)備。這一配置的功能很多,主要是對各現(xiàn)地控制層工作進(jìn)行協(xié)調(diào)和管理,處理存儲其收集到的信息,并進(jìn)行本站被控對象的安全監(jiān)視和控制。而且操作員可以通過主控制室的人機(jī)接口直接在線修改數(shù)據(jù)庫和畫面,人工設(shè)定、設(shè)置監(jiān)控狀態(tài)、修改限值、事故處理指導(dǎo)和恢復(fù)操作指導(dǎo)等都是其主要的功能,會(huì)在LCU得到傳遞。如果監(jiān)控主機(jī)取得工作執(zhí)行的控制權(quán),監(jiān)控命令就可以輸出,而另一臺工作站只作監(jiān)測和數(shù)據(jù)通信,它們可以互相跟蹤,并進(jìn)行跟蹤判別,如果發(fā)現(xiàn)異常,系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行信號切換,主機(jī)工作就會(huì)由其他工作站代替。此時(shí)主機(jī)故障也會(huì)顯示,一旦主機(jī)修復(fù)啟動(dòng),主機(jī)就會(huì)繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)控,數(shù)據(jù)也會(huì)輸入主機(jī)系統(tǒng)。
3.2 現(xiàn)地控制層( LCU)
這一配置有兩部分: 機(jī)組LCU 和公共LCU,其中的主要設(shè)備包括人機(jī)界面終端、智能I /O 控制器、I /O 模塊、輸出繼電器、準(zhǔn)同期裝置、溫度測量裝置、轉(zhuǎn)速信號測量裝置、數(shù)字式測量儀表和交直流雙供電源等。在現(xiàn)地控制層中,可以實(shí)時(shí)監(jiān)控水輪發(fā)電機(jī)組、電氣一次設(shè)備和公用設(shè)備,工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)地控制層和全站控制層信息的連續(xù)交換,并完成數(shù)據(jù)共享。如果電站控制層出現(xiàn)故障,使得運(yùn)行停止,現(xiàn)地控制層也不會(huì)受到其影響,可以繼續(xù)運(yùn)行。現(xiàn)地LCU 和以太網(wǎng)聯(lián)接了微機(jī)保護(hù)裝置、轉(zhuǎn)速、溫度巡檢、調(diào)速器和勵(lì)磁系統(tǒng)等設(shè)備,有利于加強(qiáng)其參數(shù)的監(jiān)視和控制。還有一些設(shè)備沒有通訊接口,現(xiàn)地控制單元中的I /O 模塊可以完成其控制和狀態(tài)檢測。
3.3 通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備
微機(jī)綜合自動(dòng)化中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式通常是以工業(yè)以太網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)為多模光纖和屏蔽雙交電纜線。在微機(jī)綜合自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)傳輸中,其傳輸速率是100 Mbit / s,節(jié)點(diǎn)數(shù)達(dá)340 個(gè),使得網(wǎng)絡(luò)的任一節(jié)點(diǎn)都可以與其它節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交流,如果其中某一節(jié)點(diǎn)有故障,它就會(huì)自動(dòng)退出網(wǎng)絡(luò),并不會(huì)對網(wǎng)絡(luò)的其它節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生影響。對電站控制層工作站間、現(xiàn)地控制層( LCU) 全部數(shù)據(jù)的傳輸和訪問請求,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都可以完成,而且其開放性良好。在這一監(jiān)控系統(tǒng)中,任何元器件故障和出現(xiàn)系統(tǒng)誤操作的情況都不會(huì)發(fā)生,其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)更加成熟可靠。
3.4 系統(tǒng)軟件
水電站中微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)軟件運(yùn)用的是中文版的Windows NT 軟件,其實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性、可靠性和保密性都非常好。對于整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源都可以進(jìn)行管理,比如CPU、存儲器、外部設(shè)備等,其它軟件和系統(tǒng)資源的接口它也可以直接提供。而其應(yīng)用軟件也有很好的人機(jī)界面和開放性,多種通訊協(xié)議的監(jiān)控軟件都可以運(yùn)行,其監(jiān)控畫面、控制流程、報(bào)表等方面都有非常靈活的配置,使用維護(hù)更加方便。
4 結(jié)語
隨著我國水電站的興建,其中出現(xiàn)了很多問題,使得微機(jī)綜合自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用成為必然。目前微機(jī)綜合自動(dòng)化在中小型水電站中應(yīng)用普遍,其不僅實(shí)現(xiàn)了對水電站運(yùn)行狀態(tài)的控制、監(jiān)視和報(bào)警要求,還滿足了水電站的遙測、遙控、和少人值守的需求,推動(dòng)了中小型水電站的穩(wěn)定發(fā)展。
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