工科论文 ：微机综合自动化在中小型水电站的应用[1]

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摘 要：基于青海黑泉水电站计算机监控系统的设计、配置、功能及特点，浅析了微机综合自动化技术在中小型水电站的应用，以实现电站的遥控、遥调、遥信和遥测等远动功能。从而达到电站的无人值班或少人值守的目的。

关键词：微机综合自动化 系统配置 监控功能

1 前言

二十一世纪是信息时代，随着科学技术的不断进步和自动化程度的日益提高，微机综合自动化在电力生产中得到了广泛的应用。但在我们青海，由于种种原因，经济还比较落后，科技不甚发达，微机综合自动化技术只在几个大型水电站得到应用，而在中小型水电站的应用受到了制约。1996年，随着国家西部大开发政策的实施，青海省有史以来最大的水利工程黑泉水库开工建设，其附属工程――黑泉水电站（宝库河一级站）也于2002年建成投运并网发电，而该电站微机综合自动化的应用，也是我省中小水电站的第一家，经过三年多的运行，已显现出了其优越性，结合该电站的实际情况，现就微机综合自动化在中小型水电站的应用问题作一浅析探讨。

2 电站概况

黑泉水库位于青海省大通县宝库河上，距省会西宁市75KM，是一座大（Ⅱ）型综合水利枢纽工程，库容1.82亿M 3,,主要功能为灌溉和城市供水，兼顾防洪和发电，大坝为混凝土面板砂砾石坝，坝高123.5M，其坝后引水式电站――黑泉水电站，是宝库河梯级电站的第一级电站，设计水头80M,最大水头100M，装机容量为3×4000KW＋1×2500KW,计14500KW(二级电站为3×3200KW,三级电站为3×5000KW,宝库河梯级电站总装机容量为39100KW)，通过两回35KV输电线路并入西宁电网。

3 计算机监控系统的配置

3.1 电站控制层配置

电站控制层设备设在中央控制室，由主机操作员工作站、通讯工作站、主控制台、汉字打印机、GPS时钟同步装置、语音报警装置、UPS电源等组成。

电站控制层负责协调和管理各现地控制层的工作；收集有关信息并作相应处理和存储；迅速、准确、有效地完成对本站被控对象的安全监视和控制。操作员可以在主控制室通过人机接口对数据库和画面在线修改，进行人工设定、设置监控状态、修改限值、事故处理指导和恢复操作指导等功能，并可下传至LCU。监控命令输出只有监控主机取得控制权的工作执行，作为另一台工作站只作监测、数据通信而无控制输出，两机可互相跟踪，系统软件根据监控主机的运行和通信、硬件、软件等状态，进行跟踪判别，一旦出现异常，系统自动给出切换信号，由另一台工作站代替主机的工作，同时给出主机故障提示，主机修复启动后，自动监测转到主机并将数据输入，并重新处于监控状态。

3.2 现地控制层（LCU）配置

现地控制层分机组LCU和公共LCU两部分，由人机界面终端（液晶触摸屏）、智能I/O控制器、I/O模块、输出继电器、准同期装置、温度测量装置、转速信号测量装置、数字式测量仪表和交直流双供电源等设备组成。

机组LCU监控范围包括水轮机、发电机、进水口主阀和机组附属设备。现地控制层负责对水轮发电机组、电气一次设备及公用设备等实时监控，通过工业以太网络实现各现地控制层与全站控制层连接交换信息，实现现地设备的监控及数据共享。当电站控制层因故退出运行时，现地控制层可以独立运行而不受影响。

微机保护装置、转速、温度巡检、调速器、励磁系统等设备通过现地LCU与以太网联接，实现相应参数的监视和控制。部分没有通讯接口的设备则通过现地控制单元的I/0模块实现设备的控制和状态检测。

3.3 通讯网络及设备配置

网络结构形式采用工业以太网，网络通信介质为多模光纤和屏蔽双交电缆线。网络传输采用Modbus协议，网络传输速率为100Mbit/s，节点数可达340个，网络上的任一节点可以实时向网络上其它节点和网络上发送信息，某一节点故障，自动从网络上退出，不影响网络上的其它节点传输信息。

网络系统完成电站控制层各工作站之间和来自现地控制层（LCU）的全部数据的传输和各种访问请求。其网络协议符合国际标准化组织OSI模型。具有良好的开放性。计算机监控系统不会因任何一个元器件发生故障而引起系统的误操作。网络成熟可靠，符合国际标准。

3.4 系统软件配置

(1) 系统软件：采用中文版的美国微软Windows　NT 软件，具有良好的实时性、稳定性、可靠性，NT系统管理保密性好。用于操作系统，它管理整个计算机系统的所有资源，包括CPU、存储器、外部设备等，提供其它软件与系统资源的接口，是其它软件运行的环境。

(2) 应用软件：采用FIX7.0开发软件、3D图形软件和PLC编程软件，用于程序的编辑、编译、软工学论文