论水电站综合自动化系统在红旗水力发电厂的应用

摘要：为了提高红旗水力发电厂的自动化水平，对电厂的保护和控制系统进行了技术改造。介绍了改造后自动化系统和主要功能及特点、运行情况和效益。

关键词：水电站    自动化系统    技术改造    运行效果
   
    红旗水力发电厂位于黔东南州镇远县涌溪乡境内的舞阳河上，属州内舞阳河流域梯级开发的6级电厂，于1981年投产发电，总装机容量4×3600KW。电厂采用的电磁继电器保护系统由于投运年限长、技术落后、设备老化、已严重影响电厂及电网的安全稳定运行。电厂于2002年进行技术改造，以湖南紫光测控有限公司研制的DCAP—3500型水电站自动化系统取代老系统。技改工程历时30天，经过现场调试后，通过了72小时连续试运行，系统的各项功能符合设计要求，系统正式投入运行。2003年12月，通过了省水利厅的验收。现将综合自动化系统简介如下。

一、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两层：电厂控制层和现地控制保护层。
    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。
    现地控制保护层由紫光公司自主开发的DCAP—3500系列数字式保护测控单元及装置、德国西门子S7—300可编程控制器（PLC）和一体化工作站等智能微机装置组成。电厂控制层与现地控制保护层采用网络通讯。DCAP—3500系列保护测控单元可根据对象分散或集中组屏布置（本方案为集中组屏方案），它们可完成对各自对象的数据采集、继电保护和自动控制的功能。水轮发电机组的顺序控制由所配备的PLC完成。
    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。   

二、设备配置
    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、厂长工作站、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、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。
    3、此外还有其他设备配置，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。

四、系统的主要功能
    DCAP—3500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。
    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。
    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。

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