中國(guó)農(nóng)村水電站自動(dòng)化的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)_第1頁(yè)
中國(guó)農(nóng)村水電站自動(dòng)化的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)_第2頁(yè)
中國(guó)農(nóng)村水電站自動(dòng)化的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)_第3頁(yè)
中國(guó)農(nóng)村水電站自動(dòng)化的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)_第4頁(yè)
中國(guó)農(nóng)村水電站自動(dòng)化的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)_第5頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、中國(guó)農(nóng)村水電站自動(dòng)化的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)游大海武漢華工電氣自動(dòng)化有限責(zé)任公司總經(jīng)理水電站自動(dòng)化是電力系統(tǒng)自動(dòng)化的組成部分,目的是提高發(fā)供電的可靠性,保證電能質(zhì)量及電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行,同時(shí)也有效地改善運(yùn)行人員的工作條件,最終提高水電企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。1. 水電廠自動(dòng)化的發(fā)展回顧我國(guó)大中型水電廠自動(dòng)化以計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)為平臺(tái),經(jīng)過二十多年的發(fā)展已經(jīng)日趨成熟,而我國(guó)農(nóng)村中小水電廠的自動(dòng)化正處于一個(gè)推廣應(yīng)用快速發(fā)展的階段。大中型水電廠的監(jiān)控技術(shù)的成熟在于: .1起步早,在1979-1985年就以葛洲壩、富春江等四個(gè)電廠為試點(diǎn)制定了水電廠自動(dòng)化的七年發(fā)展規(guī)劃,在試點(diǎn)成功以后,于1987年在南京召開了“全國(guó)水

2、電廠自動(dòng)化技術(shù)總結(jié)和規(guī)劃落實(shí)工作會(huì)議”,又于1993年在成都召開了“全國(guó)水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)工作會(huì)議”,啟動(dòng)和落實(shí)了推廣工作,規(guī)定“八五”期間應(yīng)有40個(gè)大型水電廠(群)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及安全監(jiān)測(cè)。 .2重視程度大,由于大中型電廠多歸口原國(guó)家電力部主管,且電廠在系統(tǒng)中的作用又比較重要,因而不論從安全運(yùn)行,還是從經(jīng)濟(jì)效益的角度來說都把推廣以計(jì)算機(jī)監(jiān)控為基礎(chǔ)的自動(dòng)化工作放在了非常重要的位置,來加以推廣應(yīng)用。 .3人員素質(zhì)較高,電力行業(yè)技術(shù)比較專業(yè),均受過良好的專業(yè)教育與技術(shù)培訓(xùn)。 .4資金比較充裕。 .5管理比較規(guī)范,不論在設(shè)計(jì)方面,還是在技術(shù)實(shí)施方面,大中型水電廠在上述條件下,水電廠自動(dòng)化工

3、作基本做到了以下內(nèi)容: 保證合理的資金預(yù)算與支付; 根據(jù)水電廠的裝機(jī)容量,在系統(tǒng)中的地位進(jìn)行規(guī)范化設(shè)計(jì); 安排比較周密的工期計(jì)劃; 選擇具有實(shí)力的供貨廠家; 按以下原則實(shí)現(xiàn)了水電廠的綜合自動(dòng)化:統(tǒng)籌考慮、電廠運(yùn)行、電力調(diào)度、水利調(diào)度、航運(yùn)調(diào)度、水情測(cè)報(bào)、灌溉、防洪等彼此之間的關(guān)系。中國(guó)農(nóng)村水電或中小水電起源于20世紀(jì)90年代,指總裝機(jī)在5萬kW以下水電站及其配套電網(wǎng)。中小水電站的自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展大致分三個(gè)階段:第一階段為20世紀(jì)70年代以前,基本為傳統(tǒng)的機(jī)電電磁技術(shù);第二階段大約為90年代期間,為計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)在中小水電站移植試點(diǎn)階段,此階段的狀況是: 模仿大中型水電廠的監(jiān)控模式,將大中型水電

4、廠的模式直接搬到中小水電站上來; 將用于變電站中的綜合自動(dòng)化模式略加修改搬到水電站上來;少數(shù)廠家結(jié)合中小水電站的特點(diǎn),研制開發(fā)出適合于中小水電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控模式,并致力于推廣應(yīng)用。第三階段為2001年以來,尤其是2002年5月國(guó)家水利部在湖南郴洲召開的“全國(guó)農(nóng)村水電現(xiàn)代化建設(shè)工作現(xiàn)場(chǎng)會(huì)”,并在當(dāng)年由于水利部頒發(fā)了水電(2003)170號(hào)文以來,在全國(guó)農(nóng)村水電領(lǐng)域展開了全面推廣現(xiàn)代化技術(shù)的工作,經(jīng)過十多年的試點(diǎn),中小水電站自動(dòng)化水平已到一個(gè)關(guān)鍵的攻堅(jiān)階段。目前農(nóng)村水電作為農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分,中小型水電站得到了快速的發(fā)展,但由于在農(nóng)村水電建設(shè)的歷史上是重建設(shè)、輕管理,建設(shè)資金缺乏,技術(shù)力量

5、不強(qiáng)。在設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、設(shè)備管理、資金投入、人才水平等方面與大電網(wǎng)有較大的差距,因此迫切需要加強(qiáng)全面行業(yè)管理。2. 農(nóng)村水電自動(dòng)化現(xiàn)狀調(diào)查及分析根據(jù)農(nóng)村水電技術(shù)現(xiàn)代化指導(dǎo)意見的精神,總結(jié)公司近20年來從事中小型水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝、服務(wù)經(jīng)驗(yàn),從農(nóng)村水電廠現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、總體設(shè)計(jì)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備選型、施工方案等方面進(jìn)行全面統(tǒng)計(jì)和分析,制定了專門針對(duì)新建農(nóng)村水電廠和改造農(nóng)村水電廠自動(dòng)化建設(shè)的詳細(xì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、工程服務(wù)技術(shù)文件和管理流程。為更客觀的了解農(nóng)村水電廠的現(xiàn)狀,公司成立了專門現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查小組,選擇了湖南進(jìn)行實(shí)地調(diào)查,共22座水電站,這些電站基本上是在90年代末建成投運(yùn),總裝機(jī)從400k

6、W到4000kW,重要分布在山區(qū),沒有專門的道路,大部分為田間小路,坑坑洼洼,水電站周圍沒有住家,方圓幾里都見不到人。這些水電站由于總投資少,對(duì)于水電站的自動(dòng)化元件投入成本有限,因此在建站初期基本不考慮自動(dòng)化。基本現(xiàn)狀如下:2.1 采用一機(jī)兩屏的模式,一臺(tái)勵(lì)磁屏,一臺(tái)低壓控制同期屏;2.2 全手動(dòng)機(jī)械調(diào)速器;2.3 手動(dòng)旋轉(zhuǎn)多圈電位器實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁調(diào)節(jié);2.4 電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)控制進(jìn)水閥;2.5 沒有氣系統(tǒng)、油系統(tǒng),只有簡(jiǎn)單的水通道;2.6 沒有測(cè)速裝置,靠經(jīng)驗(yàn)判斷;2.7 沒有自動(dòng)剎車系統(tǒng),通過以下三種方式剎車:沒有任何剎車手段,機(jī)組自行停機(jī); 對(duì)于沖擊式水輪機(jī),水輪發(fā)電機(jī)均置于廠房地面,其剎車采用木棒

7、直接頂平衡輪剎車; 對(duì)于軸流式水輪機(jī),一般情況不剎車,在緊急條件下,采用人工補(bǔ)氣剎車和木棒剎車;2.8 400V機(jī)端電壓,一條10KV出線;2.9 無電壓互感器,機(jī)端電壓400V直接由于測(cè)量、同期;2.10 無變壓器保護(hù),變壓器兩側(cè)無斷路器;2.11 無線路保護(hù),10KV線路出線為跌落式熔斷器;2.12 發(fā)電機(jī)只配置了三相電磁式繼電器實(shí)現(xiàn)過電流保護(hù);2.13 每臺(tái)發(fā)電機(jī)出口配置了380V三相電度表,置于“低壓控制同期屏”中;2.14 一條10KV出線配置了高壓計(jì)量表;2.15 發(fā)電機(jī)出口斷路器和刀閘置于“低壓控制同期屏”中;2.16 每臺(tái)發(fā)電機(jī)均配置了“自動(dòng)并列控制器”,在人工手動(dòng)調(diào)節(jié)過程中捕

8、捉同期點(diǎn),無同期閉鎖功能。個(gè)別電站還在采用6個(gè)燈泡的“暗燈法”作為同期判斷;2.17 每臺(tái)機(jī)組均配置了4塊常規(guī)測(cè)量?jī)x表,分別為:頻率表、電壓表、電流表、功率因數(shù)表和一塊相位比較表。置于“低壓控制同期屏”中。根據(jù)調(diào)查結(jié)果反映出電站基本沒有自動(dòng)化功能,全部采用手動(dòng)常規(guī)控制設(shè)備,且設(shè)備老化,可靠程度低,在部分電站由于設(shè)備原因而導(dǎo)致影響正常供電。針對(duì)農(nóng)村水電廠的現(xiàn)狀,從項(xiàng)目總體改造著手,制定了農(nóng)村水電廠自動(dòng)化改造的總體方案和實(shí)施計(jì)劃,并成功的在幾十個(gè)電站中得到運(yùn)用。在實(shí)際改造和投運(yùn)過程中按以下主要步驟執(zhí)行:1. 充分與現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員溝通交流,了解電站的運(yùn)行現(xiàn)狀、運(yùn)行規(guī)程、維護(hù)情況和主要特點(diǎn),結(jié)合電站的原

9、始圖紙,編制自動(dòng)化改造的總體思路和初步實(shí)施方案。2. 收集電站的相關(guān)資料:電氣一次主接線圖;電氣一次開關(guān)柜布置圖、端子圖;中控室平面布置圖;勵(lì)磁原理圖、端子圖;調(diào)速器原理圖、端子圖;機(jī)組自動(dòng)化元件布置圖;機(jī)組自動(dòng)化控制回路圖;機(jī)組測(cè)溫系統(tǒng)圖;保護(hù)系統(tǒng)配置圖;測(cè)量、計(jì)量系統(tǒng)配置圖;電源系統(tǒng)配置圖;同期系統(tǒng)圖等;3. 全面了解一次設(shè)備的輸入輸出接口,判斷是否滿足自動(dòng)化接口要求;4. 全面了解電站所有設(shè)備的測(cè)量、控制過程和相關(guān)的保護(hù)配置,編制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制后相關(guān)過程的邏輯;5. 全面了解機(jī)組的開機(jī)、停機(jī)、事故停機(jī)、緊急事故停機(jī)的控制邏輯和相關(guān)子過程的邏輯關(guān)系,主要從測(cè)量輸入和執(zhí)行控制輸出兩方面了解相

10、關(guān)控制過程,編制上述過程的可編程控制邏輯流程圖;6. 全面了解電站各種測(cè)量信號(hào)和控制/調(diào)節(jié)輸出現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化元件的配置情況,根據(jù)自動(dòng)化改造需要,列出需配置的自動(dòng)化元件清單;7. 根據(jù)上述內(nèi)容總結(jié)現(xiàn)場(chǎng)資料和調(diào)查情況,詳細(xì)設(shè)計(jì)需改造的各子系統(tǒng)(調(diào)速器系統(tǒng)、勵(lì)磁系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、高低壓開關(guān)控制系統(tǒng)、電源及配電系統(tǒng)、防雷系統(tǒng)、模擬屏等)的結(jié)構(gòu)、主要設(shè)備型號(hào)、系統(tǒng)功能及性能、信號(hào)傳送及通信方式等;8. 根據(jù)改造工期要求,制定詳細(xì)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝、調(diào)試實(shí)施計(jì)劃,確定項(xiàng)目改造項(xiàng)目管理負(fù)責(zé)人、技術(shù)負(fù)責(zé)人和相關(guān)技術(shù)人員,在各階段定期、及時(shí)與電站負(fù)責(zé)人和管理人員保持聯(lián)系,并進(jìn)行階段性的評(píng)審。以上主要以低壓機(jī)組為

11、考察對(duì)象,針對(duì)老電站改造項(xiàng)目,公司在管理和實(shí)施方面的一些體會(huì)。以廣東北峰山電站為例,其電站分為新站和舊站兩站,舊站為500kWX3臺(tái),320kWX1臺(tái)低壓機(jī)組。新站為容量為2500kW乂2臺(tái)高壓機(jī)組,該電站采用集中控制模式,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下:IJUFS電用保護(hù)屏,涮溫博結(jié)1ft桂M配JPW錯(cuò)力解祇電計(jì)碎僚T墀M16檸?kù)橥谱鱄H式和屏急統(tǒng)3、農(nóng)村水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和主要設(shè)備選型分析上節(jié)針對(duì)的電站類型主要為低壓力機(jī)組,根據(jù)公司主要的工作內(nèi)容和經(jīng)驗(yàn)的積累,以新建電站高壓機(jī)組居多,因此在對(duì)新建高壓機(jī)組電站項(xiàng)日中有關(guān)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、服務(wù)過程,公司總結(jié)了多年的工作經(jīng)驗(yàn),重點(diǎn)是突生了兩個(gè)方面

12、的工作內(nèi)容,并形成標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)模式,主要體現(xiàn)為:一對(duì)于計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的選擇;二對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)在功能和性能上起主要作用的設(shè)備選擇。根據(jù)電站的總裝機(jī)容量、電站的建設(shè)規(guī)模及招標(biāo)文件的要求,總結(jié)多年的工作積累,形成了不同系列的監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品,將監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目工程作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品來進(jìn)行管理,利用技術(shù)和管理上的積累,對(duì)于用戶的不同要求和有關(guān)技術(shù)文件的不同需求,我們需要做的工作就是對(duì)不同系列的產(chǎn)品進(jìn)行不同的組合,對(duì)與新技術(shù)和新要求,采用對(duì)產(chǎn)品的部分升級(jí)完成。以湖北魏家洲電站、湖南魚市電站為例,在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和設(shè)備選型方面的工作內(nèi)容分析如下:3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的選擇水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu),目前主要有單

13、計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控式、多計(jì)算機(jī)分層分布式。電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)無論網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用何種方式,整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)備可分為廠站控制級(jí)及現(xiàn)地控制級(jí)兩層。廠站層系統(tǒng)設(shè)備包括:監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)、操作員站、工程師站、培訓(xùn)工作站、通訊工作站及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。現(xiàn)地控制級(jí)設(shè)備包括:機(jī)組現(xiàn)地控制單元、升壓站現(xiàn)地控制單元、全廠公用現(xiàn)地控制單元、泄水閘集中控制單元等。3.1.1 集中式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)單計(jì)算機(jī)集中式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)就是由一套計(jì)算機(jī)來完成整個(gè)電站所有設(shè)備的監(jiān)控,包括對(duì)機(jī)組、升壓站及公用、閘門等設(shè)備的監(jiān)控。單計(jì)首機(jī)機(jī)中式式電站計(jì)訂機(jī)機(jī)控系統(tǒng)1%早期的水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)以集中式為主,主要是由于技術(shù)和價(jià)格因素。微型計(jì)算機(jī)技術(shù)是從7

14、0年代開始發(fā)展起來的,在70年代和80年代初期,計(jì)算機(jī)技術(shù)遠(yuǎn)沒有現(xiàn)在這么普及,進(jìn)入個(gè)人家庭,達(dá)到了家喻戶曉的程度,一般的工程技術(shù)人員對(duì)計(jì)算機(jī)的概念也是很新奇很陌生的,在我們國(guó)內(nèi)只有一些科研院校才有計(jì)算機(jī),且主要用于研究、科學(xué)計(jì)算等。集中式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)模式主要特點(diǎn)是成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作及維護(hù)方便。3.1.2 多計(jì)算機(jī)分層分布式水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在80年代后期,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,各種不同檔次的計(jì)算機(jī)不斷出現(xiàn),計(jì)算機(jī)價(jià)格不斷降低,計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速普及,普通工程技術(shù)人員也掌握了計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,使得在一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中使用多臺(tái)計(jì)算機(jī),按監(jiān)控系統(tǒng)的功能用不同的計(jì)算機(jī)來完成不同的功能成為可能,這就產(chǎn)生了多

15、計(jì)算機(jī)分層分布式水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。多計(jì)算機(jī)分層分布式水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)按監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行劃分,一般分為二個(gè)層次;上層也稱為上位機(jī),上位機(jī)一般是由高性能工控機(jī)來?yè)?dān)當(dāng);下層也稱現(xiàn)地控制單元,現(xiàn)地控制單元核心監(jiān)控設(shè)備一般是由PLC和工控機(jī)來?yè)?dān)當(dāng),現(xiàn)地控制單元的數(shù)量根據(jù)電站裝機(jī)臺(tái)數(shù)、升壓站及出線數(shù)量確定,一般是一臺(tái)機(jī)組至少有一個(gè)現(xiàn)地控制單元,升壓站有一個(gè)現(xiàn)地控制單元,電站油氣水等公用輔助設(shè)備用一個(gè)現(xiàn)地控制單元。分層分布式水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為:星型網(wǎng)、環(huán)型網(wǎng):根據(jù)網(wǎng)絡(luò)冗余方式分為:?jiǎn)尉W(wǎng)、雙網(wǎng);這樣就有以下四種結(jié)構(gòu)模式:?jiǎn)涡切途W(wǎng)、雙星型網(wǎng)、單環(huán)型網(wǎng)、雙環(huán)型網(wǎng)?!安匪銠C(jī)分層分布

16、式水電站計(jì)燈機(jī)雅抨系統(tǒng)對(duì)上述兩個(gè)電站在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)選擇上,公司技術(shù)人員根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備自動(dòng)化程度、裝機(jī)容量、電站采集信號(hào)點(diǎn)數(shù)、控制對(duì)象數(shù)量及電站設(shè)計(jì)對(duì)自動(dòng)化程度的平臺(tái)要求等方面進(jìn)行充分了解,最后確定湖北魏家洲電站采用集中控制模式、湖南魚市電站采用分層分布控制模式。總結(jié)公司10多年設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品的情況,電站總裝機(jī)在3000kW以下向高壓機(jī)組,一般選用集中控制模式;電站總裝機(jī)在3000kW-10MW之間的高壓機(jī)組,主要根據(jù)電站的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、處理數(shù)據(jù)量、投資規(guī)模等方面,兩種模式都有成功的應(yīng)用;電站總裝機(jī)在10MW以上的高壓機(jī)組,一般選用分層分布控制模式。根據(jù)水電站監(jiān)控系統(tǒng)的功能和性能指標(biāo)要求,

17、確定該監(jiān)控系統(tǒng)是否先進(jìn)、可靠主要依據(jù)下列設(shè)備的選擇和配套的監(jiān)控組態(tài)軟件的配置。1可編程控制器:OMRON,Mitsubishi,SIEMENS,GE,AB,Schneider;2工作站及服務(wù)器:SUN、HP、DELL、研華;3網(wǎng)絡(luò)設(shè)備:工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī)(整體型和模塊化);4同期設(shè)備:行業(yè)知名品牌和各監(jiān)控廠家自身產(chǎn)品;5微機(jī)保護(hù)裝置:行業(yè)知名品牌和各監(jiān)控廠家自身產(chǎn)品;6轉(zhuǎn)速信號(hào)裝置:行業(yè)知名品牌和各監(jiān)控廠家自身產(chǎn)品;7溫度巡檢儀:行業(yè)知名品牌和各監(jiān)控廠家自身產(chǎn)品;8數(shù)據(jù)采集設(shè)備:行業(yè)知名品牌和各監(jiān)控廠家自身產(chǎn)品;4. 水電站自動(dòng)化改造案例一:湖北魏家洲水電站魏家洲電站建于1978年,1980年

18、投產(chǎn),設(shè)計(jì)水頭52M,單機(jī)2.3個(gè)流量;共3臺(tái)機(jī)組,容量為800kWX3臺(tái),一條6.3kV母線;一臺(tái)油浸式變壓器,容量為3150kVAX1臺(tái),一條35kV母線,一條35kV出線;一臺(tái)近區(qū)變35kV/0.4kV,容量為800kVA。整個(gè)電站設(shè)備老化,自動(dòng)化程度低,不能滿足需要,在湖北省水利廳發(fā)電處的直接支持下,使用電氣化資金對(duì)該站進(jìn)行了全面改造,情況介紹如下:4.1 主設(shè)備改造4.1.1 水輪機(jī)的改造 更新設(shè)計(jì)制造轉(zhuǎn)輪,采用新型轉(zhuǎn)輪替換原轉(zhuǎn)輪,提高水輪機(jī)效率,增加過流能力,達(dá)到增加機(jī)組出力的改造目的,并顯著改善機(jī)組運(yùn)行工況,加寬機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行范圍。新改造后的轉(zhuǎn)輪有較寬的穩(wěn)定運(yùn)行范圍、有較強(qiáng)的抗空蝕

19、能力、有較高的水力效率。改造前實(shí)際最大出力2300KW,改造后最大出力可達(dá)2500KW??梢愿玫剡m應(yīng)電站水頭和出力變化要求,在更大的負(fù)荷區(qū)間高效工作而不產(chǎn)生有害的水力振動(dòng)和嚴(yán)重空蝕,改造費(fèi)用為66萬。 水輪發(fā)電機(jī)組的主軸通過強(qiáng)度校核計(jì)算,強(qiáng)度符合改造后增加出力的要求。更換、修復(fù)磨損的過流部件:由于機(jī)組已運(yùn)行20多年,過流部件不同程度的發(fā)生嚴(yán)重空蝕及磨損,容積損失大大超出標(biāo)準(zhǔn)范圍,直接影響著水輪機(jī)工作的效率。采用更換前后蓋板、更換密封環(huán)及主軸密封副;修復(fù)導(dǎo)葉翼型、重新調(diào)整導(dǎo)葉立面和端面間隙使其符合新機(jī)組出廠國(guó)家標(biāo)準(zhǔn);更換導(dǎo)葉軸套,重新鉆鉸導(dǎo)葉定位銷孔等。 改造水輪機(jī)流道,配套適用新轉(zhuǎn)輪,使其符

20、合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。4.1.2 發(fā)電機(jī)的改造 發(fā)電機(jī)定子:重新設(shè)計(jì)制作定子線圈,增大定子線圈線徑截面,使用新型高科技絕緣材料,提高線圈絕緣等級(jí),使其達(dá)到F級(jí)絕緣等級(jí);各接頭及過橋線、引出線均改錫焊為銀焊。 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子:轉(zhuǎn)子抽芯拆卸解體,重新稱重配掛磁極,轉(zhuǎn)子重新進(jìn)行整體絕緣處理。 發(fā)電機(jī)引出線部件:更換刷握及碳刷等部件;更換發(fā)電機(jī)引出線,提高引出線載流能力,以符合改造后機(jī)組運(yùn)行要求。4.2其他設(shè)備的改造4.2.1 改造前的基本情況: 調(diào)速器系統(tǒng):原調(diào)速器控制可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開停機(jī)功能,由于導(dǎo)葉行程的對(duì)應(yīng)狀態(tài)不準(zhǔn)確和其他因素,此功能一直未使用; 調(diào)速油壓?jiǎn)卧壕哂杏蛪褐甘颈砗团涮纂妱?dòng)機(jī),但不能實(shí)現(xiàn)油泵

21、的自動(dòng)控制; 勵(lì)磁系統(tǒng):常規(guī)多圈旋轉(zhuǎn)電阻式手動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng),通過手動(dòng)旋轉(zhuǎn)多圈電阻實(shí)現(xiàn)無功的調(diào)節(jié); 高壓開關(guān)柜單元:共9面屏,分別為:1,2,3號(hào)發(fā)電機(jī)的PT柜和斷路器控制柜,廠用變屏柜,6KV出線柜;在各斷路器的控制柜上配置有功、無功電能表,但有功、無功電能表數(shù)據(jù)不能實(shí)現(xiàn)通信,導(dǎo)致數(shù)據(jù)不能上傳計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng);動(dòng)力屏單元:經(jīng)廠用變輸出至動(dòng)力屏后,分別獨(dú)立為各設(shè)備和控制回路提供工作、操作控制等電源; 保護(hù)系統(tǒng):共4面常規(guī)保護(hù)屏,分別為:1,2,3號(hào)發(fā)電機(jī)常規(guī)保護(hù)屏、主變線路常規(guī)保護(hù)屏; 碟閥控制單元:具有蝶坑的位置信號(hào)和蝶閥的電動(dòng)控制、行程位置,但行程位置不能準(zhǔn)確指示實(shí)際蝶閥的全關(guān)和全開位置; 集

22、水井控制單元:具有集水井的水位高低的接點(diǎn)信號(hào)和電動(dòng)回路,無實(shí)際水位顯示和自動(dòng)控制功能; 中控室屏柜設(shè)置:中控室設(shè)置為“機(jī)組控制屏4面,常規(guī)保護(hù)屏4面”共8面屏柜; 水位監(jiān)測(cè):前池水位、尾水水位無實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水位功能; 技術(shù)供水單元:手動(dòng)控制進(jìn)水閥門,無自動(dòng)供水控制機(jī)構(gòu)和管道的水流監(jiān)測(cè);測(cè)溫單元:原配置的機(jī)組軸瓦溫度測(cè)量表已不能進(jìn)行溫度測(cè)量; 同期單元:手動(dòng)同期,機(jī)械表頭指示;4.2.2 改造后的基本情況: 調(diào)速器系統(tǒng):對(duì)導(dǎo)葉電動(dòng)控制回路、導(dǎo)葉開度限制行程、導(dǎo)葉實(shí)際位置行程進(jìn)行改造,使其能提供準(zhǔn)確的導(dǎo)葉位置的反饋信號(hào)。完成導(dǎo)葉的電動(dòng)控制,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開停機(jī)功能,行程反饋信號(hào)準(zhǔn)確,在中控室即能完成遠(yuǎn)方調(diào)節(jié)

23、和機(jī)組控制功能。 調(diào)速油壓?jiǎn)卧簩?duì)油壓的電動(dòng)回路和信號(hào)回路進(jìn)行改造,使其具有對(duì)油壓裝置的啟動(dòng)和停止遠(yuǎn)方控制接口,并能以空節(jié)點(diǎn)形式提供啟動(dòng)油泵和停止油泵的信號(hào)。從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速油壓油泵的自動(dòng)控制,在機(jī)組自動(dòng)控制回路中增加與此有關(guān)的控制邏輯,實(shí)現(xiàn)了在機(jī)組自動(dòng)控制中相關(guān)輔助設(shè)備的自動(dòng)控制。 勵(lì)磁系統(tǒng):采用微機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了具有自動(dòng)控制方式,最小、最大勵(lì)磁限制及自勵(lì)和它勵(lì)運(yùn)行方式,可就地調(diào)節(jié)和遠(yuǎn)方調(diào)節(jié)功能,具備自動(dòng)起勵(lì)、滅磁條件。 高壓開關(guān)柜單元:原高壓斷路器控制柜能滿足自動(dòng)化的控制要求,改進(jìn)配置的原機(jī)械電能表,在原裝配位置上更換為電子式電能表(具有通信功能),實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)上傳。 動(dòng)力屏單元:在原動(dòng)力屏的

24、基礎(chǔ)上,增加4組獨(dú)立的電源供計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和其他自動(dòng)化回路使用。 保護(hù)系統(tǒng):全部更換為微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)。 碟閥控制單元:對(duì)碟閥的電動(dòng)回路和反饋行程進(jìn)行改造,使其具有對(duì)啟動(dòng)和停止電動(dòng)控制回路遠(yuǎn)方接口,并能以空節(jié)點(diǎn)形式提供啟動(dòng)電機(jī)和停止電機(jī)的信號(hào)。增設(shè)對(duì)碟坑的實(shí)際水位進(jìn)行監(jiān)測(cè)的變送器,并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件,專門就地設(shè)計(jì)了碟閥控制箱,解決了原碟閥操作回路外置現(xiàn)象。在美觀性、整體性、維修方面都提高了設(shè)備管理水平。 集水井控制單元:對(duì)集水井的電動(dòng)回路和信號(hào)回路進(jìn)行改造,實(shí)現(xiàn)對(duì)集水井的自動(dòng)控制功能及增設(shè)對(duì)集水井的實(shí)際水位監(jiān)測(cè)變送器,完成實(shí)際水位的實(shí)時(shí)測(cè)量。并具有對(duì)控制電機(jī)的啟動(dòng)和停止遠(yuǎn)方接口,以空節(jié)點(diǎn)形式提供遠(yuǎn)方啟

25、動(dòng)電機(jī)和停止電機(jī)的信號(hào)。 中控室屏柜設(shè)置:替換原所有8面屏柜,更換為“機(jī)組自動(dòng)控制保護(hù)屏3面,微機(jī)線路主變保護(hù)屏1面,同期監(jiān)控屏1面”共5面屏柜。并對(duì)中控室的布局進(jìn)行的重新設(shè)計(jì)和裝修。 水位監(jiān)測(cè):增設(shè)前池水位、尾水水位變送器,并輸出420mA的電流信號(hào)提供計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)完成實(shí)時(shí)測(cè)量功 技術(shù)供水單元:加裝進(jìn)水控制電磁閥,提供電磁閥的遠(yuǎn)方控制接口,并配置管道示流信號(hào),傳送至計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了技術(shù)供水回路的自動(dòng)控制。 同期單元:增設(shè)同期控制屏,以自動(dòng)同期為主,手動(dòng)同期為輔的同期方式。 經(jīng)過近一個(gè)月的現(xiàn)場(chǎng)改造,該電站成功投運(yùn)了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)速器、勵(lì)磁系統(tǒng)、油、氣、水系統(tǒng)、直流電

26、源系統(tǒng)等設(shè)備的自動(dòng)化接口功能,達(dá)到了在監(jiān)視、測(cè)量、控制、調(diào)節(jié)、保護(hù)方面的全自動(dòng)化技術(shù)改造目的,結(jié)構(gòu)圖如下:他PLC現(xiàn)場(chǎng)總線RS435/RS4221號(hào)機(jī)組自動(dòng)、保護(hù)屏舜協(xié)后部臚5、水電站自動(dòng)化改造案例二:湖南魚市水電站魚市水電站:共4臺(tái)機(jī)組,容量為1250kWX4臺(tái),兩條6.3kV母線,四條6.3kV曲線;兩臺(tái)油浸式變壓器:3150kVAX2,兩條35kV母線,兩條35kV曲線。整個(gè)電站設(shè)備老化,特別是部分設(shè)備由于對(duì)應(yīng)接點(diǎn)的不可靠而導(dǎo)致控制不靈敏,裝置功能單一,不能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送,油氣水管道回路的測(cè)量常規(guī)表計(jì)工作不穩(wěn)定,對(duì)應(yīng)的接點(diǎn)信號(hào)狀態(tài)不能及時(shí)反饋。為提高電站監(jiān)控和運(yùn)行管理的自動(dòng)化水平,確保電站

27、安全可靠的運(yùn)行:改善運(yùn)行人員的工作條件,實(shí)現(xiàn)電站少人值班并逐漸過渡到“無人值班,少人值守”;提高電站的經(jīng)濟(jì)效益,特對(duì)該電站進(jìn)行改造。5.1 改造前的主要情況 4臺(tái)機(jī)組調(diào)速采用手動(dòng)控制和調(diào)節(jié),采用微機(jī)油樂調(diào)速,處于半自動(dòng)化模式;勵(lì)磁采用常規(guī)多圈旋轉(zhuǎn)電阻式手動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng),通過手動(dòng)旋轉(zhuǎn)多圈電阻實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)無功; 采用自動(dòng)準(zhǔn)同期和手動(dòng)同期兩種同期方式,其中自動(dòng)同期為手動(dòng)調(diào)節(jié),由自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置捕捉同期點(diǎn)合閘,同期點(diǎn)為發(fā)電機(jī)出口斷路器; 保護(hù)配置:機(jī)組配過流、欠壓保護(hù),均為常規(guī)保護(hù)。采用常規(guī)機(jī)械表頭測(cè)量機(jī)端頻率、三相電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù),人工抄表。 機(jī)組控制采用單部手動(dòng)開機(jī),每部操作需有人工現(xiàn)地

28、完成油、氣、水回路的手動(dòng)閥門開關(guān),無自動(dòng)化測(cè)量元件,均在需監(jiān)測(cè)的位置安裝了機(jī)械常規(guī)測(cè)量表頭,依據(jù)值班人員的巡檢對(duì)回路進(jìn)行監(jiān)測(cè)。5.2 改造后的主要情況5.2.1 勵(lì)磁系統(tǒng)采用微機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了具有自動(dòng)控制方式,最小、最大勵(lì)磁限制及自勵(lì)和它勵(lì)運(yùn)行方式,可就地調(diào)節(jié)和遠(yuǎn)方調(diào)節(jié)功能,具備自動(dòng)起勵(lì)、滅磁條件。5.2.2 計(jì)算機(jī)監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)在改造前,所有的測(cè)量數(shù)據(jù)和控制都需人工抄表或手動(dòng)控制完成,增設(shè)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)后,系統(tǒng)采用全開放分層分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在測(cè)量、監(jiān)視、控制、調(diào)節(jié)、保護(hù)等功能上達(dá)到了的自動(dòng)化要求,包括與其他系統(tǒng)的通信功能:調(diào)速器系統(tǒng)、勵(lì)磁系統(tǒng)等。系統(tǒng)具有高可靠性、實(shí)時(shí)性、開放性和可擴(kuò)充性

29、等技術(shù)性能,滿足經(jīng)濟(jì)實(shí)用的要求,達(dá)到少人職守要求,具備減少了運(yùn)行維護(hù)人員的條件,在改造前,電站需幾十人進(jìn)行運(yùn)行和維護(hù),在投運(yùn)監(jiān)控系統(tǒng)后,人員大大減少了,每個(gè)班組只需要2-3人即可完成四臺(tái)機(jī)組的運(yùn)行維護(hù),達(dá)到了減員增效,提高了電站管理水平的要求電站的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)均分為二層:主控制級(jí)和現(xiàn)地控制級(jí)。兩層之間采用以太網(wǎng)高可靠通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下:RSJK5:'5.2.3 配電控制系統(tǒng)更換了原系統(tǒng),為保證廠用電的可靠性,采用了雙路電源切換裝置,增設(shè)了相應(yīng)的控制回路和屏體,提高了廠用電的可靠性。5.2.4 輔機(jī)控制系統(tǒng)原系統(tǒng)在頂蓋排水、調(diào)速器油泵、空壓機(jī)、生活用水、集水井的控制環(huán)節(jié)上,設(shè)

30、備老化,運(yùn)行很不可靠,因此對(duì)上述系統(tǒng)進(jìn)行了全面改造,重新設(shè)計(jì)和制造了相應(yīng)的輔機(jī)控制屏柜,完成對(duì)上述設(shè)備的自動(dòng)化控制功能,保證在機(jī)組自動(dòng)化控制過程中實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的開停機(jī)功能。5.2.5 防雷系統(tǒng)由于地處山區(qū),屬多雷區(qū),在電站改造之前經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)備因雷擊而導(dǎo)致?lián)屝蕃F(xiàn)象。因此設(shè)計(jì)了防雷系統(tǒng),主要從以下幾個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行可防雷布置:電源一級(jí)防雷、電源二級(jí)防雷、通信線路防雷、控制線路防雷、4-20mA信號(hào)防雷器;魚市水電站經(jīng)過近半年的自動(dòng)化改造,計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用全開放分層分布式模式,通過對(duì)電站各設(shè)備信息數(shù)據(jù)采集、處理,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)監(jiān)測(cè)、控制、保護(hù),保證了電站設(shè)備充分利用水能安全穩(wěn)定運(yùn)行,減少了運(yùn)行與維護(hù)成本,改善

31、了運(yùn)行條件。并在系統(tǒng)抗雷擊和電磁干擾方面得到了加強(qiáng),防雷系統(tǒng)的成功投運(yùn)解決了電站以前遇到雷電部分設(shè)備遭損壞現(xiàn)象,提高了系統(tǒng)安全性。改造后的電站改變了原來的常規(guī)手動(dòng)控制、人工抄表模式,實(shí)現(xiàn)了電站自動(dòng)化,提高了系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性,在改造后期的運(yùn)行過程中電減少了運(yùn)行和維護(hù)人員,提高了電站經(jīng)濟(jì)效益。6、中國(guó)農(nóng)村水電站自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)和建議水電廠(站)自動(dòng)化技術(shù)經(jīng)過二十多年的發(fā)展,在大中戶型電站已完全達(dá)到了實(shí)用化程度,其自動(dòng)化技術(shù)已全部采用基于計(jì)算計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)。而我國(guó)農(nóng)村水電自動(dòng)化在積累十多年經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,尤其在農(nóng)村水電技術(shù)現(xiàn)代化指導(dǎo)意見下發(fā)之后,也有了長(zhǎng)足的進(jìn)展,但仍然有許多工作期待加強(qiáng)和改進(jìn);6.1

32、 結(jié)合農(nóng)村水電站的特點(diǎn),推出適合了農(nóng)村水電的自動(dòng)化設(shè)備。編寫行業(yè)技術(shù)規(guī)程,規(guī)范制造廠家設(shè)備生產(chǎn),由于目前生產(chǎn)廠家眾多,生產(chǎn)的產(chǎn)品五花八門,從用戶的角度沒有一個(gè)比較客觀的選擇標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致一系列不良后果:設(shè)計(jì)部門盡量選用高檔設(shè)備,用戶拼命壓價(jià),制造廠家想方設(shè)法降低配置,降低服務(wù)質(zhì)量,最終各方都不滿意。因此,今后水電站自動(dòng)化設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化,實(shí)用化是一個(gè)發(fā)展方向。6.2 加強(qiáng)行業(yè)管理,規(guī)范市場(chǎng);參考電力部門的做法從技術(shù)的角度制定市場(chǎng)準(zhǔn)入制度,結(jié)合農(nóng)村水電站自動(dòng)的規(guī)程規(guī)范制定比較嚴(yán)格的入圍條件,確保用戶能選購(gòu)性能價(jià)格比較高的自動(dòng)化的設(shè)備,享受到較好的服務(wù)。6.3 加大宣傳力度,結(jié)合社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn),從增加農(nóng)村水電企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的角度加以宣傳;6.4 加強(qiáng)農(nóng)村水電企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員的培訓(xùn),是企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)充分意識(shí)到采用先進(jìn)技術(shù)的必要性和迫切性,使技術(shù)人員充分掌握適用農(nóng)村水電的現(xiàn)代化技術(shù)。電力過剩苗頭已經(jīng)顯現(xiàn),2005年初,中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)電力專家曾對(duì)今年電力供應(yīng)情況作出過預(yù)測(cè)。指出,今年秋季以后,我國(guó)電力供應(yīng)全面緊張的形勢(shì)將在很大程度上逐步得到緩解,電力發(fā)展不會(huì)有大的起落

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