關于壩后式電站監控系統的改造分析論文

　　概述

　　潮州市鳳凰水電廠位于廣東省潮安區北部山區， 由鳳凰水庫、一級電站和二級電站組成。一級電站位于潮安區鳳凰鎮，為壩后式電站，裝機容量2×1600kW，該電站建于1978 年，自投用以來一直采用常規的電磁型保護控制系統，為保證電站安全、可靠、穩定、滿發運行和提高電站經濟運行水平，需對該系統進行改造。

　　1 微機監控系統

　　電站的改造按“無人值班，少人值守”的原則進行，改造后的電站控制系統采用全計算機監控系統，通過中控室控制臺上的操作員工作站能實現對全站主要設備進行一對一的控制操作。

　　電站計算機監控系統設計為全計算機監控方式， 該系統由64 位的UNIX 操作系統和SJK-3000 水電站微機監控系統組成。計算機監控系統分為兩層： 電站控制層和現地控制單元層。兩層之間采用100Mbps 快速光纖以太網總線連接， 整個系統為分布式星形網絡結構， 電站控制層負責全站電氣設備的實時控制及其運行狀態監視，其主要功能包括數據實時采集處理、報警、事件顯示記錄、通信控制、生產管理和指導、系統診斷、應用軟件開發和培訓等。現地控制單元層負責對水輪發電機組及其輔助設備、開關站設備和電站公用設備等進行實時控制和監視，當電站控制層因事故退出運行時，現地控制單元層可以獨立運行不受影響。

　　2 監控系統的配置

　　2.1 電站控制層的配置

　　(1)選用二臺SWR-1002 逆變電源，單臺容量為3kVA/1H，工作方式為互為備用;

　　(2) 采用光纖100Mbps 快速以太網， 配一臺24 口，3COM，100M網絡交換機;

　　(3)二臺操作員工作站，采用“COMPAQ ALPHASERER DS10”服務器，工作方式為互為熱備用，每臺工作站配有二套COMPAQ 21 寸顯示器;

　　(4)一臺工程師工作站，采用美國ICS、PIV 工控機，配一套NEC21 寸顯示器;

　　(5)一臺通信工作站，采用美國ICS、PIV 工控機，配一套NEC 21寸顯示器;

　　(6)一臺EPSON LQ1600K 打印機，一臺HP 5100LB 打印機，一臺HP3256A 打印機共享器;

　　(7)一臺TP-2000 標準衛星時鐘提供精確校時;

　　(8)一套智能模擬返回屏。

　　2.2 現地控制單元層的配置

　　全站共設置了三個現地控制單元，其中二臺機組LCU，一臺開關站公用設備LCU，都采用AWS-8420TP 一體化工控機。配置了GE90-30 可編程控制器、PM130P 電量采集裝置、DAS-IA 微機溫度裝置和SID-2H 單對象自動同期裝置。現地控制單元都各自單獨由一臺SWR-1002(1kVA)逆變電源提供電源。

　　2.3 軟件配置

　　操作員站的系統軟件采用64 位的UNIX 操作系統， 監控軟件采用NSPOWR800; 其它上位機和LCU 的系統軟件都采用WINDOWXP的操作系統，監控軟件采用NSPRO2.0 的組態軟件。

　　3 系統主要功能

　　3.1 數據采集與處理

　　系統對電站主要設備的運行狀態和運行參數等實時數據進行自動采集，并作必要的預處理，存于實時數據庫中，供計算機系統進行畫面顯示、制表打印以及計算控制等。

　　電站現場各種數據的采集基本上由各自的LCU 單元和視頻監測點來完成，現場數據包括：數字量、模擬量、脈沖量、視頻量等。不同性質的數據其采集與處理的方法各不相同。

　　(1)模擬量的采集與處理:模擬量包括電量模擬量、非電量模擬量以及溫度量。采集的數據經過有效性檢驗、標度換算、梯度計算、越復限判斷等處理后形成實時數據存入實時數據庫中。

　　(2)開關量的采集與處理:計算機狀態監控平臺能以中斷方式迅速響應開關量信號，并做出一系列必要的反應及自動操作。對信號的處理包括光電隔離、接點防抖動處理、硬件及軟件濾波、基準時間補償和數據有效性檢驗等，最后經格式化處理后存入實時數據庫中。

　　(3)視頻數據的采集與處理：計算機視頻監控平臺對9 個視頻采集點的數據進行采集，通過解析形成視頻流數據，可以通過視頻圖像管理系統進行顯示和管理、可以通過硬盤錄像系統進行數據存儲和備份以及可以通過以太總線把數據傳輸給計算機狀態監控平臺。

　　(4)人工采集：對無法采集到的信號，允許運行值班人員和系統操作人員對其進行人工設定，并對其作相應的標志。

　　3.2 控制與調節

　　(1)控制與調節的對象：#1、#2 機組及其輔助設備和線路等。

　　(2)控制與調節方式：包括遠方控制方式和現地控制方式。遠方控制方式能完成自動開停機、自動準同期并網、增減負荷、調節頻率和電壓、給定負荷或負荷曲線、給定發電機出口電壓、給定系統頻率等。現地控制方式完成自動開停機、自動準同期并網、工況轉換、負荷調整等操作。

　　3.3 運行安全監視和事件報警

　　運行安全監視和事件報警包括：

　　(1)運行實時監視:監控系統可以使運行人員通過CRT 對全站各主設備進行實時監視。

　　(2)參數越限報警與記錄: 包括越限報警，越復限自動顯示、記錄和打印;對于重要參數及數據還將進行越限后至復限前的數據存儲及召喚顯示;啟動相關量分析功能，作故障原因提示。

　　(3)事件順序記錄與報警:當電站發生事故造成斷路器跳閘、重合閘動作等情況時，監控系統立即以中斷方式響應，并自動顯示、記錄和打印事故名稱及時間、相關設備的動作情況以及自動推出相關畫面，作事故原因分析及提示處理的.方法。

　　(4)故障狀態顯示記錄:監控系統定時掃描和監測各故障狀態信號，一旦發生狀態變化將在CRT 上即時顯示出來，同時記錄故障及其發生的時間，并用語音報警。

　　(5)事故追憶及相關量記錄:當電站發生事故時，需對事故發生前后的某些重要參數及相關量進行追憶記錄，以供運行人員事后分析。

　　(6)溫度巡檢:機組測溫除了數字溫度儀(由主機廠配套，裝于機組測溫制動屏)以外，還配置了溫度巡檢裝置，用于測量軸瓦、定子鐵芯、風冷等的溫度。它們具有越限報警、重要瓦溫的變化率趨勢報警以及實時顯示當前最高瓦溫和溫度的平均值等功能， 并通過RS232 口或RS485 口與機組LCU 單元交換信息。

　　3.4 人機接口畫面

　　在線顯示實時圖形， 使運行人員對全廠生產過程進行安全監視，并通過狀態工作站和視頻工作站的功能鍵盤或PLC浪費電能、降低負荷能力、干擾通信系統、引起系統諧振等。為解決電力電子裝置和其他諧波源的諧波污染問題，需進行諧波抑制。

　　諧波抑制的具體措施有：

　　(1)變壓器采用Δ/Y 結線，可消除3 的整數倍的高次諧波;

　　(2)增加整流變壓器二次側相數;

　　(3)使用無諧波污染的綠色變頻器;

　　(4)使用無源濾波器或有源濾波器;

　　(5)改善三相不平衡度;

　　(6)加裝交流濾波裝置。

　　5 平衡三相負荷實現節能

　　低壓線路中，由于單相及高次諧波的影響，三相負荷存在不平衡，會對供配電網絡造成如下主要危害：

　　(1)影響變壓器及電機的安全經濟運行;

　　(2)引起供配電網絡相線及零線電能損耗加大;

　　(3)引起照明燈具壽命縮短(電壓過高)或照度偏低(電壓過低)及電視機的損壞等;

　　(4)對于通信系統，會增大干擾，影響正常通信質量。

　　為了減少三相負荷不平衡造成的能耗， 應及時調整三相負荷，使配電變壓器出口處的電流不平衡度不大于10%，干線及支線首端的不平衡度不大于20%，中性線的電流不超過額定電流的25%。三相配電干線的各項負荷宜分配平衡，最大相負荷不宜超過三相負荷平均值的115%，最小相負荷不宜小于三相負荷平均值的85%。

　　6 優化照明設計實現節能

　　照明節能作為建筑供配電節能的重要組成部分，對于提高能源利用率、節約電能有著十分重要的作用。具體可參照《建筑照明設計規范》GB50034-2004 等相關標準和規范。在此僅提出照明節能設計應注意的幾個方面：

　　(1)燈具的合理選擇與布置

　　以往使用的普通白熾燈和日光燈、汞燈等，它們的光效低、顯色性差、壽命短。三基色緊湊型熒光燈是一種小管徑、高效能的綠色照明光源，俗稱節能燈。它含汞量少，可減少污染。LED 節能燈則是繼緊湊型熒光燈后的新一代照明光源，它環保不含汞、可回收再利用、功率小、高光效、長壽命、即開即亮、耐頻繁開關、光衰小、色彩豐富、可調光、變幻豐富，其替代傳統照明光源是大勢所趨。

　　(2)優質電子鎮流器的應用

　　傳統的電感式鎮流器功率損耗大、有頻閃、功率因數低、噪聲大。而電子鎮流器則可使照明系統的光效提高15%，節電率通常在20%以上，提高了功率因數，降低了發電量，減少了廢氣煙塵的排放量，改善了環境污染。同時，因不用電感鎮流器，減少了硅鋼片和銅線的消耗量，也就減少了鋼鐵和銅的冶煉量，又可節約能源和消除冶煉過程中的廢氣煙塵，因而廣泛應用于實際照明工程中。

　　(3)充分利用自然光

　　充分利用自然光，是照明節能的重要途徑之一。在設計中，電氣設計人員應與建筑師密切配合，充分合理地利用自然光，使之與室內人工照明有機結合，從而大大節約人工照明電能。在白天可利用頂部或側面采光，替代或部分代替人工照明。對于一些室外光線投射不進來的地方，如地下車庫，可通過采光井或采用光導管(光纖)照明的方式利用自然光。

　　7 應用建筑設備監控系統實現節能

　　建筑設備監控系統始于20 世紀70 年代的能源危機，經過長期發展，尤其是隨著計算機網絡技術、自動控制技術和通信技術的發展，建筑設備監控系統日趨完善。它可對建筑中各類設備進行全面控制，在滿足建筑功能的前提下，最大限度地實現節能。

　　(1)供配電監控系統

　　供配電監控系統基于現場總線技術，由計算機、通信網絡和控制設備組成。通信網絡將計算機、控制設備和供配電系統中帶有通信接口的開關連接起來，可檢測電壓、電流、有功功率、功率因數以及設備等是否運行良好，最終由工作人員在計算機上進行操作和管理，確保了供配電系統的節能和安全運行。

　　(2)照明監控系統

　　在一些大型公共建筑中，盡管照明的耗電量極大，但為了滿足建筑功能，不能片面地為了節能而減少照明，而應采取科學的節能方法。照明監控系統將不同時間和不同地點的照度轉換為數字形式的預設參數并存儲在EPROM 中，通過設定值和實際值的比較，控制照明，實現節能。照明監控系統的應用不但可以節約大量電能，還可延長燈具壽命，節省運行費用，同時，不同的照明控制方式還能增強建筑的視覺效果。

　　8 結語

　　全世界范圍內均存在能源短缺及能源危機。為響應國家建設節約型社會、發展節約型經濟的號召，實現建筑節能及建筑供配電節能已成當務之急。鑒于建筑結構和功能的復雜多樣性，進行節能優化設計，提高能源綜合利用效率是非常必要的。采取合理的電氣節能技術措施，不僅能給建筑電氣系統帶來巨大的經濟效益，同時還可實現有效資源的高效利用，最大限度地減少電氣系統運行對環境的影響，為建筑行業實現綠色環保、低成本可持續發展，提供重要的節能減排技術支撐。

【壩后式電站監控系統的改造分析論文】相關文章：

樂灘水電站溢流壩閘門監控系統改造設計07-03

變電站安全運行監控系統設計研究論文06-04

變電站直流監控系統的實現01-20

變電站直流監控系統的實現01-20

校園監控系統的方案論文12-10

油田民用氣系統改造工程監理分析論文11-12

變電站的自動化系統分析的論文04-28

嵌入式船舶電站監測系統的設計10-03

水口電站下游水位下跌對航運過壩的影響分析07-06