小水电综合自动化系统的研究与开发

电 力 科 技
２ ０ １ ４ 年 第９ 期Ｉ 科技创新与应用
农村小水 电实现 自动控制 的技术研究
雷 小 玲
（ 四 川 省人 民 渠二 处银 河 电站 ， 四川 德 阳 术存在一些缺陷和现在科技水平运行状态的程度 ， 及小水电一体化控制技术的研 究和概括 ， 工作人 员做 了详 细 的分 析 和检 验 ， 从 而提 出 了小水 电 自动 化 系统 解决 方案 的理 念和 有 关 小 水 电技 术研 究 所要 考 虑 的概 念 主题 。
关键 词 ： 自动化 系统 ； 小水电； 自动 化技 术
在农村电气化改建 中， 农村小水电搭建具有很大作用 ， 而现在 ， 由于电力市场价格改革（ 即， 致招投标增加下 ） 和使用（ 人值 守） 的成 本提高 ， 导致 了小水电开发技术含量低存储量小 ， 利润 空间也就越 来越少 。 所 以， 技术人员研究 出一种小水 电发展史的办法 ： 在小水电 的技术改造 上使用较少 的本钱 ， 降低运行成本 ， 最终可 以使用 自动 控制式 的小水电。 １农 村 小水 电 自动化 技 术有 哪 些 问题 １ ． １人们的素质 因素问题 农村是个地理偏僻 、 环 境 较 差 的地 方 ， 这 里 的水 电 站执 行 工 作 者和维护工作者 的技术素质相 当差。其 中， 一些经营者 只有小学或 初 中的文化水平 ， 对于计算机与 自动化技术知识认识不上去 ， 更别 说是对这些运行 自动化设备的维护 。 １ ． ２设 备 的可靠 性 问 题 农村对于 自动化设备的投资基金是有限的 ； 对 于能源效率的 目 光是短浅的 ， 对于运行管制的不重视 ； 对机械的维护也是粗心大意 ， 种种原 因就导致 了 自动化 系统 中组件产品的可靠性 ， 性能 ， 安全 性 和稳 定 性 降低 ， 出现 了安 全风 险 问题 。 １ ． ３使 用 比重 视 问 题 以前 ， 在农 村水 电的构建是有专 门的贷款项 目， 而现在 却被 取 消了 ， 再加上水电站的归属者不确定 ， 因此对 于农村 的改建所需要 的资金数 目非常大 ， 从而出现 了巨大的资金缺 口。 这样在农村 中就开始要求水电站技术改造器 械具有 良好 的使

无人值守自动化系统在小水电站的应用摘要：无人值守自动化系统是我国小水电站改造过程中主要推行的一种方式，减少了人工劳动强度，提高了电站运行安全性和可靠性。

随着电站设备元件自动化程度提高以及电站员工素质的提高，相信无人值守自动化系统会越来越趋向成熟，为中国的水电事业发展贡献一份力量。

关键词：小水电站；无人值守自动化系统；控制；保护前言：十二五期间，国家提倡小水电站的改造升级改造的重点，即老旧机组要适应水电站自动化的发展趋势。

所以，小水电站无人值守自动化系统的分析和设计有重要的现实意义，具有广阔的发展空间。

1小水电站无人值守自动化系统总体方案设计分析1.1系统设计的总体原则系统的设计包括两个重要的部分：硬件设计和软件设计。

硬件设计需要考虑以下几点：一是自动化元件的选择。

要选择通用性，可靠性高的产品。

设计中要考虑元件的时效性。

二是油、汽、水等辅助系统的设计。

辅机要考虑自动化程度高一点，可以远程自动化控制。

三是调速器的选择。

要选择目前比较成熟的微机调速器。

四是励磁系统要可靠稳定运行。

五是直流电源系统的设计。

根据电站的实际情况，确定直流屏容量的大小。

常规设计40-100AH。

对于系统软件设计，要保证可靠性以及通讯速度。

触摸屏程序设计要求直观、操作性强。

PLC要选用品牌，程序满足用户需求，开放性强。

上位机软件要求通用组态强，易编辑修改，画面丰富，功能齐全。

1.2系统总体方案设计（1）硬件系统设计。

监控系统结构及硬件配置：电站计算机监控系统从功能上分为：电站控制层和现地控制层。

1）电站控制层主要功能：是电站的实时监控中心。

负责全厂的自动化功能（AGC、AVC）、采集和处理来自现地控制层的数据、全站的人机对话、与现地控制层和区调电厂管理系统、水情测报系统的通讯。

2）现地控制层机组现地控制单元。

开关站及公用设备现地控制单元。

保护系统辅机控制箱及自动化元件直流电源系统。

（2）软件方案设计。

电站自动化软件一般由PLC软件、触摸屏软件、以及上位机软件。

!! 判别及闭锁等功能。主变后备保护有：复合电压闭 锁过电流和过电压作用于跳闸，联动机组跳闸，过 负荷、 轻瓦斯和零序 % 单向接地 & 作用于信号。 电流闭锁电压速断 % 线路保 ’( )* 线路保护有： 护的瞬时段 & 、 定时限方向电流闭锁电压速断 % 线路 保护的第二段 & 、 零序电流保护作用于跳闸， 过负荷 保护作用于信号，自动重合闸及后加速、低周减 载。厂变保护有： 高压侧由熔断器保护， 低压侧保护 为带时限过电流、 过负荷。 (+ ’ 机电设备运行参数检测 所有机电设备的主要运行模拟量和状态开关 量参数均由微机系统进行实时检测记录，存入其数 据库， 并经处理后供显示。这些参数包括： (+ ’+ , 电量参数：发电机的三相电压、三相电流、 有功功率、 无功功率、 频率、 有功电量； 发电机转子 的电流、 电压； 直流母线电压； 站 ’( )* 母线线电压； 用交流对地电压； 主变低压侧三相电流、 有功功率、 无功功率、 有功电量、 无功电量等。 (+ ’+ ! 非电量参数：主变压器温度、调速器油压、 蝶阀油压、 定子铁芯温度， 上导、 下导、 水导轴承温 度。 (+ ’+ ’ 机电设备运行状态参数：机组断路器开关 状态、水轮机及发电机电气保护开关量状态、主变 压器开关量状态、事故和故障信号状态、主变断路 器开关状态， 油、 汽、 水系统工作状态、 励磁系统和 调速器工作状态等。 (+ $ 微机监控及其它功能： 计算机监控主要功能是对电站全部自动化装 置进行全面监控协调和管理，对各自动化装置发出 指令及接收各自动化装置回送的数据，并进行记 录、 处理、 显示、 打印： (+ $+ , (+ $+ ! 实时显示电气主结线和运行工况流程。 趋势显示及记录： 对机组、 主变的重要运行

３３采 用先 进 可 靠 的执 行 元 件 ．
小 型 水 电 站一 般具 有投 资规 模 小 、 建设 工期 短 、 效 快 、 离城 市 、 通 不 见 远 交 便 等 特点 ， 便 于 管 理 。 应 用 微 机 综 合 不 自动 化 ． 提 高 农 村 小 水 电站 的 自动 化 可 程 度 和 运 行 的 可靠 性 ．实现 减员 增 效 ． 降低 一 线 人 员 的劳 动强 度 和 数 量 ． 到 达
的综 合 经 济 效 益 具 有 十 分 重 要 的 意义 为控 制 投 资 规 模 、 高供 电 可靠 性 和供 提
３ 设 计 、 施 过 程 中 注 意 的 问 题 ． 实
３１功 能 完善 ．
电质 量 ．宜 考 虑 采 用 先 进 技 术 设 备 ． 以
减少 长 期 运 行 费 用 ． 广 使用 通 过 网 络 推
李 立君 ， ， 男 汉族 ， 北 省 桃 林 口水 库 管理 局 ， 河 高级 工 程 师 。
ｔ
现 地 控 制 单 元 采 用 可 编 程 计 算 机 控 制 器 ｆＣ ）功 能 强 大 ， 干 扰 性 能 Ｐ Ｃ， 抗
过 远 动 服务 器 与 调度 实现 数 据 通 信 ． 通
过 一 点 多址 、 频 、 纤 或 音 缆 等 任 意 扩 光 方 式组 成 主设 备 多通 道 接 人 调 度 端 口 ． 数 据 由这 些 通 道 同时 发 送 ． 由 水 电 站 并
一
采 用 分 层 、 布 式 结 构 ， 用 自 动 分 运 控 制 及 网 络 技 术 ． 所 有设 备 直 接 联 在 将
理 和 系 统 检 测 等 功 能 ． 进 行 现 场 控 制 可
和 维 护 微机 综 合 自动 化 系统 还 应 能 通