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水电站发电综合控制技术获突破

2004-9-13 14:10:05      阅读9125次
 

    2004年8月31日,随着现场指挥长的一声令下, 甘肃西营水库水电站的首台机组成

成功并网发电。这不仅表明西营水库水电站建设取得了重要成果,更标志着我国在水电

站发电综合控制技术方面取得了重大突破。

    该水电站的建设单位与申瑞电力自动化总公司密切合作、大胆创新,结合业界的最

新技术,突破传统的水电发电自动控制系统的设计思想,运用创新思维,采用优化的系

统结构、分布式智能模件以及高速高可靠性现场总线网络等先进技术,在同一软硬件系

件平台上实现了计算机监控、数据采集、顺序控制、励磁、调速、同期、转速测量、水

水机和电气保护的功能,代表了水电发电综合控制的新方向。

    我国水电资源十分丰富,可开发量达8700万千瓦,居全球首位。但目前开发度仍比

较低,仅占可开发资源的28%左右。随着国家对生态环境资源保护的重视,水力发电在

我国的能源结构中所占地位越来越重要。“十五”计划明确提出要开展小水电现代化建

设,用五年左右的时间使50%以上的小水电实现自动化和无人值班,达到现代化水平。

水利部的文件《农村水电技术现代化指导意见》也明确提出新建水电站都要按无人值班

(少人值守)进行设计和建设,以前建设的水电站则要进行更新改造在2010年全部实现

无人值班(少人值守)。

    但目前中小水电站实现自动化和无人值班的改造,大多数情况下仍然沿用了大中型

水电站自动化设计的模式,其电气二次设备往往是麻雀虽小五脏俱全。数据采集、顺序

控制、励磁、调速、自动准同期、保护等都要分别独立配置,再加上风、水、气、油、

厂用电等辅设系统,盘柜数量多,结构复杂,既大大增加了用户投资,也给水电站的设

备操作和维护增加了复杂性。所以,GER-1000水电站综合发电控制系统的开发研制成功

并顺利投运,对于满足中小型水电厂自动化改造、提高自动化水平、实现无人值班有重

大的意义。

    GER-1000水电站综合发电控制系统的主要特点是:(1)水电机组自动化全面集

成。在本系统中,数据采集与处理、顺序控制、励磁调节、转速调节、自动准同期、

机组测速、功率调节、水机及电气保护等多项功能集为一体。在结构上,做到独立与

分散相结合,通过信息和功能的共享大大地减少了设备的重复设置,在包括励磁和调

速(不包括调速器的液压系统)的情况下,一台发电机组的全部自动装置仅占两、三

面屏,设备投资明显降低。由于各功能单元有机结合,其性能得到充分发挥,为“无

人值班(少人值守)”创造了更好的条件;(2)功能单元的积木化组合,配置具有

高度灵活性。每一种功能单元既可作为某一功能装置独立工作,又可按不同控制对

象、不同用户要求实现积木化组合,构成发电机组综合控制器、公用设备综合控制

器、开关站综合控制器等。各种单元的灵活选配使之既可用于新建电厂也便于老厂设

备的逐步改造;(3)标准化设计的分布式智能模件技术。各功能单元采用标准化设

计的分布式智能模件技术,不同的功能单元硬件结构相同,输入输出接口相同,各智

能模件采用同型号CPU和标准化设计。由于对不同功能单元的优化设计,简化了系统

结构,模件种类少,既减少了备件,又便于维护管理和升级,使用户得到长久的收

益;(4)应用了先进的现场总线技术。结合中小型水电站的特点,GER-1000采用现

场总线技术实现模件的互连和信息共享,物理上仅需两根信号线。现场总线的应用,

使得控制设备之间的互连变得很简单,大大节省设备之间的连接电缆,提高了可靠

性。简化了工程设计和现场施工及调试工作,缩短了工期;(5)强大的组态和调试

软件。用户可以通过交互式软件方便地实现硬件配置、数据库生成和修改、顺控流程

编制、参数设置、报警定义等组态工作。软件中针对水电站的控制特点开发了许多专

用的模块;(6)高可靠性和抗干扰能力。GER-1000采用优化结构和现场总线技术,

结构紧凑合理,所有生产过程通道均采用隔离和滤波技术,具有很高的抗干扰能力和

可靠性。GER-1000水电站综合发电控制装置所有功能单元均采用独立的机箱、电源

模件、CPU模件、I/O模件,电源系统高度冗余和分散。任何一个单元的故障不会影响

其他单元自身功能的实现。对综合控制装置而言,不存在任何所谓的“整体故障”,

任何局部的故障都不会造成比原来单个装置故障更大的影响,反而由于结构的简化和

控制环节的减少而提高了可靠性。在模件级,也采取了相应的安全措施。例如,在开

关量输出模件设置了开出返读校核及开出电源自动投切功能,从而保证了在开出模件

故障时不会造成误动;(7)易于维护和扩展。GER-1000采用分散分布式控制结构,

智能模件采用标准化设计,非常便于维护和扩展;(8)高度可靠的电源系统。每一

功能单元均采用交直流双路电源输入,各功能单元的电源互相独立。开入、开出、通

讯等方面用到的所有辅助电源全部冗余配置;(9)统一的设计和开发。由于各种功

能由同一厂家的设备完成,避免了不同设备之间可能存在的配合问题,设备责任清

晰,减少了用户在调试和维护过程中的协调工作;(10)开放的通讯接口。装置的对

外通讯采用开放的MODBUS或MODBUS ON TCP/IP,既可以配置申瑞公司的上位机系

统,也可以与通用的监控软件配合。

    我们相信,新型水电发电综合系统的研制成功将大大加快我国水电站实现全面自动

化的步伐。

 


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