900水电站综合自动化系统
900水电站综合自动化系统

900系列水电站微机综合自动化控制系统是集计算机监控、数据采集与处理、顺序控制、励磁、调速、自动准同期、测速、功率调节、水机及电气保护等多项功能为一体的综合发电控制装置。PLC以及现场总线网络等先进技术,优化了系统结构,大大降低了投资成本,是中小型水电站自动化改造和建设的最优选择。研发生产的900水电站综合自动化系统以其全新的理念和优越的结构、性能, 已经成为中、小型水电站的首选产品。
水电站自动化水电站自动化
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系统特点

该系统集多种功能于一体,采用分层分布式结构,模块化设计,以工业级微机为上位机,以可编程序逻辑控制器PLC、微机保护装置、智能采集与远传装置RTU(如智能电参数测量仪、温度巡检仪及其它的智能采集与远传装置)等构成当地控制测量单元LCU,以此作为下位机主体设备单元,这种配置极大地提高了该系统的灵活性和可靠性。

  系统优点:

2.1 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、水机控制等多项功能集为一体。在结构上,做到独立与分散相结合。
一台发电机组的全部自动装置仅占两面屏,设备投资降低。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。
2.2结构合理
900系统软硬件根据中小型电站的实际情况,采用控制理论中先进的分层分布式智能结构,整个系统层次清晰、结构灵活、实用性强、扩展方便、性能价格比高。
2.3现场总线技术
结合中小型水电站的特点,900采用现场总线技术实现模块的互连和信息共享,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,提高了可靠型。简化了工程设计和现场施工及调试工作,缩短了工期。
2.4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。
2.5 开放式系统
既便于功能和硬件的扩充,又能充分保护用户的投资。分布式数据库及软件模块化、结构化的设计,使系统能适应功能的增加和规模的扩充;
2.6 扩展灵活
900系统的软硬件均采用模块化设计,可依据电站实际规模,灵活配置,并留有充足的备用和可扩充容量,该系统还能与调度系统联网通讯,实现更高层次上的扩展。
2.7 高度可靠的电源系统
每一功能结构均采用双路电源输入,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。

  系统功能

主控层为电站实时监控中心,负责全厂自动化功能、历史数据处理以及全厂的人机对话等。
3.1 其功能分配及实现
①全厂生产过程的运行参数的采集、处理;
②全厂生产过程的安全监视和实时报警;
③主设备运行状态的监视和主设备生产过程的远方控制;
④运行日志、电能量、故障次数、操作次数的统计和报表;
⑤主设备参数设置及修正;
⑥系统故障在线诊断;
⑦与上级部门通信及信息交流。
现地控制层所负责的是,本单元生产过程的实时数据采集及预处理、状态监视、调整和控制、操作以及与上位机的通信等 。功能分配及实现:
①本单元生产过程的实时数据采集及预处理;
②通过现地人机接口对本单元生产过程进行就地调整和控制、操作;
③对本单元生产过程历史事件进行记录;
④自诊断及自恢复;
⑤与上位机通信中断时独立报警;
⑥与励磁装置、调速器、微机保护装置以计算机通信接口方式交换信息;
⑦采集到的数据和信息传送给上位机,同时接受上位机的命令。
3.2 顺序控制操作
顺序控制操作功能可实现一键完成机组自动开机或停机、各种工况的转换、紧急停机,以及开关、刀闸、闸门以及各种辅助设备的操作。该功能还包括对操作闭锁条件的检查、操作受阻时的自动处理和操作记录。
3.3 自动准同期功能
能实现机组或线路开关的快速、准确、无冲击的自动准同期并网操作;支持多对象同期;能自动记录同期过程的波形。
3.4 励磁调节
通过连接的励磁柜,可实现自并励机组或带直流励磁机的同步发电机组的励磁调节控制功能。
3.5 调速功能
通过连接的的调速器柜,可实现对水轮发电机组的调速控制。调速单元采用变结构、变参数PID 调节算法,具有频率跟踪、负荷调节、导叶开度调节等控制功能。
3.6 有功功率和无功功率的自动闭环调节功能
可根据上位机或当地人机界面的P 、Q 设值,进行有功功率、无功功率的自动调节,并具有必要的有功功率、无功功率调节的保护、限制功能。
3.7 保护功能
综合自动化系统中中包括发电机、变压器和线路的电气事故保护及机组的温度过高、过速、蠕动、事故低油压等水机保护功能。
上述电气事故保护功能由保护单元完成;水机保护功能则分别由其他单元完成。
3.7.1 发电机保护部分
完整的发电机保护分三个单元:发电机差动保护、发电机后备保护、发电机接地保护;保护功能如下:
3.7.1.1发电机差动保护单元(详见相关说明书)
3.7.1.2 发电机后备保护单元(详见相关说明书)
3.7.1.3 发电机接地保护单元(详见相关说明书)
3.7.2 主变保护部分
完整的主变保护分三个单元:主变差动保护、主变高后备保护、主变低后备保护;保护功能如下:
3.7.2.1主变差动保护单元(详见相关说明书)
3.7.2.2 主变高/低后备保护单元(详见相关说明书)
3.7.3 线路保护单元(详见相关说明书)
3.7.4 站用变保护单元(详见相关说明书)
3.8 通信功能
综合控制装置配置了以太网接口和多个串行口,具有与上位机或其他智能设备通信的功能。
3.9 人机接口
通过液晶触摸屏可显示主要参数、状态和报警信息、并能输入控制和负荷调节命令。
3.10 自诊断
综合控制器各功能单元都具有智能自诊断功能,当出现硬件或软件故障时将产生自诊断和报警信息。

  系统结构与配置

900系列水电站微机综合发电控制系统既可作为发电机组LCU(现地控制单元)也可作为开关站/公用设备LCU 或坝区/闸门LCU,与上位机和网络设备共同组成一套完整的水电厂计算机监控系统。
其中各LCU 的功能单元可以根据需要配置。当地人机接口单元可选配 6 英寸或10 英寸液晶触摸屏。
典型配置各个模块配置说明:
12 路模拟量输入(量程:0mA~20mA/0V~5V)    
12 路RTD 输入
36 路开关量输入模块。32 路开关量空接点输入,负逻辑,采样电平DC24V 。
64 路开关量输入模块。64 路开关量空接点输入,负逻辑,采样电平DC24V 。
36 路开关量输出模块32 路光隔输出,负逻辑,负载电平DC24V 。
带开出返读功能,具有开出电源自动投切功能。
 根据各项目具体要求以上配置可做相应调整。

 

主要技术指标
 

电源

交流/直流220V 或110V,允许偏差+20%,-15%。
 

工作环境

海拔高度:≤5000 米
环境温度:0 °C ~50 °C
相对湿度:20%-90%(无凝结)
振动:振动频率在10Hz~150Hz 范围内,加速度幅度值≤10.0 m/s 

 

绝缘电阻

交流回路外部端子对地的绝缘电阻不小于10MΩ
不接地直流回路对地的绝缘电阻不小于1MΩ
 

介电强度

500V 以下,60V 以上端子与外壳间应能承受2000V,1min
 

开关量输入

事件分辨率:<5mS
现场信号:无源空接点
 

开关量输出

继电器接点输出,接点容量:220VDC/5A
 

模拟量输入

直流信号:0mA~20mA,0V~5V 等
交流信号:PT:0V~100V,CT:0A~5A(或0A~1A)
测量精度:交 流量及直流量电流、电压0.5%,交流功率1%,频率0.02Hz
采集周期:1s~2s
 

温度量输入

测温电阻类型:Pt100,Cu50,Cu53 等
测量精度:0.5%
采集周期:2s
 

自动准同期

允许电压差:<10%(范围可设)
允许频率差:0.2Hz(范围可设)
合闸误差角:<3 o
 

保护定值

1 定值误差
电流/电压定值误差:≤±3%整定值或±0.01 额定值
频率定值误差:≤±0.02Hz
定时限时间误差:≤±50ms
反时限时间误差:≤±3%或±50ms
2 精确工作范围
保护电流:0.5A ~100A
保护电压:1V ~120V
监控电流:0.05A~6A
监控电压:0.5V ~120V
频率:45Hz ~55Hz
 

测量精度

(1)模拟量精度
电流、电压、功率因数 <<0.2%
功率 <<0.5%;
频率 <<0.01Hz
(2)顺序记录分辨率(SOE):<1ms
(3)遥脉分辨率:≤2ms
(4)遥测刷新率:≤2s
(5)控制操作正确率100%
(6)遥控动作成功率 100%
 

抗扰度

(1)GB/T17626.2 静电放电抗扰度(接触放电):3 级(4kV)
(2)GB/T17626.6 射频场感应的传导骚扰抗扰度:3 级(10V)
(3)GB/T17626.3 射频电磁场辐射抗扰度:3 级(10V/m;80MHz~1000MHz)
(4)GB/T17626.4 电快速瞬变脉冲群抗扰度:3 级(电压峰值2kV;重复频率5kHz)
(5)GB/T17626.12 振荡波抗扰度:3 级(共模2.5kV;差模1Kv)
 

系统平均无故障间隔时间(MTBF)

现地控制装置 >50000 h 

 

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