水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能完善及優(yōu)化

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關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng);程序優(yōu)化;功能完善;自動(dòng)控制

引言

某水電站于2006年5月16日正式開工，2013年4月20日下閘蓄水，2013年5月11日首臺(tái)機(jī)組發(fā)電，2013年6月13日4臺(tái)機(jī)組全部投產(chǎn)發(fā)電，總裝機(jī)容量1120MW(4×280MW)。其計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由南京國電南自公司配套及系統(tǒng)集成供貨。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在水電廠由于涉及的設(shè)備數(shù)量多、面廣，在電廠投產(chǎn)初期因工期緊、人員少等因素，不容易實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)程序功能完善;待投產(chǎn)后系統(tǒng)缺陷會(huì)逐步暴露，在資料收集齊全后，再組織各方面的人力、物力來解決暴露出來的問題。本文針對(duì)此類問題，對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)逐漸完善過程中所做的一些重要改進(jìn)工作進(jìn)行總結(jié)。

1計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能完善

1．1增加機(jī)組剪斷銷剪斷及壓油裝置油壓過低報(bào)

警后退出該機(jī)組單機(jī)AGC功能在水電廠實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過程中，剪斷銷是機(jī)械傳動(dòng)中超過一定力矩能夠剪斷的鍵銷，是導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的安全裝置。剪斷銷上加工了一個(gè)危險(xiǎn)斷面，在正常操作力作用下，剪斷銷能正常工作，當(dāng)達(dá)到剪斷應(yīng)力，剪斷銷連同裝在其中的信號(hào)裝置在危險(xiǎn)斷面破斷并發(fā)出信號(hào)［1］，該導(dǎo)葉脫離控制，其他導(dǎo)葉仍可正常轉(zhuǎn)動(dòng)，起到保護(hù)其他導(dǎo)葉的作用。因?yàn)榧魯噤N剪斷后水輪機(jī)有部分導(dǎo)葉不受控，會(huì)造成水力不平衡的情況，并引起水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)，所以在水輪機(jī)導(dǎo)葉發(fā)生剪斷后要盡量維持導(dǎo)葉開度不變，避免負(fù)荷頻繁調(diào)整將導(dǎo)葉剪斷的范圍擴(kuò)大。壓油裝置則是為水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速器系統(tǒng)供給壓力油的裝置，是控制調(diào)節(jié)機(jī)組導(dǎo)葉開度，進(jìn)行負(fù)荷調(diào)整的重要輔助設(shè)備。當(dāng)機(jī)組在運(yùn)行中出現(xiàn)調(diào)速器油壓低于規(guī)定值的情況，則將影響機(jī)組正常調(diào)節(jié)，如果此時(shí)繼續(xù)頻繁進(jìn)行負(fù)荷調(diào)整將使油壓進(jìn)一步降低，甚至引發(fā)事故低油壓停機(jī)，導(dǎo)致事故。針對(duì)以上問題，該水電廠在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中增加剪斷銷剪斷報(bào)警和壓油裝置油壓過低報(bào)警后退出單機(jī)自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)的邏輯，有效避免發(fā)生以上故障后造成頻繁的負(fù)荷調(diào)整而導(dǎo)致事故。

1．2計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)增加趨勢報(bào)警功能

該水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)機(jī)組現(xiàn)地控制單元(LCU)單獨(dú)做兩個(gè)溫度綜合報(bào)警點(diǎn)判據(jù)(開關(guān)量)上送集控中心，溫度包含上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)軸承溫度，推力溫度，主變溫度，勵(lì)磁變溫度。集控中心收到該綜合報(bào)警后在監(jiān)控系統(tǒng)推出相應(yīng)單元溫度畫面:若溫度升高(在正常運(yùn)行值和偏高值之間)，集控中心則電話提醒電廠;若溫度偏高，集控中心則電話提醒電廠，并在運(yùn)行規(guī)程中明確應(yīng)急處置;若溫度過高，電廠監(jiān)控系統(tǒng)則自動(dòng)發(fā)出機(jī)組跳閘指令。另外，LCU對(duì)每個(gè)發(fā)變組單元的主變外循環(huán)冷卻器、推力外循環(huán)全停等重要輔助設(shè)備異常信號(hào)增加綜合報(bào)警點(diǎn)判據(jù)(開關(guān)量)上送集控中心，集控中心收到該報(bào)警信號(hào)后通知電廠;對(duì)每臺(tái)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)中影響有功、無功調(diào)節(jié)的相關(guān)信息(譬如不在自動(dòng)狀態(tài)、LCU調(diào)試按鈕、勵(lì)磁C通道等)增加綜合報(bào)警點(diǎn)判據(jù)(開關(guān)量)上送集控中心，集控中心收到該類報(bào)警信號(hào)后通知電廠。

1．3增加主變中性點(diǎn)接地刀閘自動(dòng)分合閘流程

該水電廠原主變中性點(diǎn)接地刀閘能在機(jī)組開停機(jī)時(shí)自動(dòng)合閘，當(dāng)有兩個(gè)及以上主變中性點(diǎn)接地刀閘在合閘位置時(shí)，需要手動(dòng)操作分開部分主變中性點(diǎn)接地刀閘，以保證只有一個(gè)中性點(diǎn)接地。監(jiān)控系統(tǒng)通過增加主變中性點(diǎn)接地刀閘自動(dòng)分合閘流程，有效避免了因操作次數(shù)過多而造成誤操作的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)滿足了“遠(yuǎn)程集控”的技術(shù)要求。

1．4增加滅磁開關(guān)聯(lián)跳發(fā)電機(jī)出口開關(guān)功能

原滅磁開關(guān)動(dòng)作時(shí)聯(lián)跳發(fā)電機(jī)出口開關(guān)，是在發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中滅磁開關(guān)因勵(lì)磁系統(tǒng)故障跳開時(shí)，發(fā)電機(jī)只有等失磁以后才能由失磁保護(hù)跳開機(jī)組發(fā)電機(jī)出口開關(guān)，現(xiàn)改為滅磁開關(guān)動(dòng)作時(shí)聯(lián)跳發(fā)電機(jī)出口開關(guān)，實(shí)現(xiàn)不等機(jī)組失磁保護(hù)動(dòng)作而同步跳閘。

2計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)程序優(yōu)化

2．1調(diào)速器油壓裝置事故低油壓信號(hào)雙接點(diǎn)判斷

該水電廠原監(jiān)控系統(tǒng)下位機(jī)機(jī)組PLC程序中，油壓裝置事故低油壓導(dǎo)致水機(jī)事故停機(jī)的判據(jù)為非停機(jī)態(tài)時(shí)，機(jī)組油壓裝置事故低油壓(開關(guān)量)動(dòng)作并延時(shí)2s，在機(jī)組油壓裝置事故低油壓壓板投入的情況下，啟動(dòng)水機(jī)事故停機(jī)流程。增加模擬量進(jìn)行雙接點(diǎn)判斷后，避免了誤動(dòng)作的可能。

2．2對(duì)頂蓋水位超高信號(hào)雙接點(diǎn)判斷該水電廠原監(jiān)控系統(tǒng)下位機(jī)機(jī)組PLC程序中，頂蓋水位超高導(dǎo)致水機(jī)事故停機(jī)的判據(jù)為機(jī)組非停機(jī)態(tài)時(shí)，機(jī)組頂蓋水位超高(開關(guān)量)動(dòng)作并延時(shí)2s，在機(jī)組頂蓋水位超高壓板投入的情況下，啟動(dòng)水機(jī)事故停機(jī)流程。增加模擬量進(jìn)行雙接點(diǎn)判斷后，避免了誤動(dòng)作的可能。

2．3機(jī)組上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)、推力軸承油槽油位過低雙接點(diǎn)判斷

該水電廠原監(jiān)控系統(tǒng)下位機(jī)機(jī)組PLC程序中，上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)、推力軸承油槽油位過低信號(hào)導(dǎo)致機(jī)組及輔助設(shè)備故障停機(jī)的判據(jù)為機(jī)組非停機(jī)態(tài)時(shí)，機(jī)組水導(dǎo)軸承油槽油位過低(開關(guān)量)、機(jī)組上導(dǎo)軸承油槽油位過低(開關(guān)量)、機(jī)組下導(dǎo)軸承油槽油位過低(開關(guān)量)、機(jī)組推力軸承油槽油位過低(開關(guān)量)任一條件滿足并延時(shí)2s，在機(jī)組軸承油槽油位異常壓板投入的情況下，啟動(dòng)機(jī)組及輔助設(shè)備故障停機(jī)流程。增加模擬量進(jìn)行雙接點(diǎn)判斷后，避免了誤動(dòng)作的可能。

2．4機(jī)組PLC程序停機(jī)流程優(yōu)化

該水電廠原監(jiān)控系統(tǒng)下位機(jī)機(jī)組PLC程序停機(jī)流程中，在投入事故配壓閥后，其轉(zhuǎn)速在延時(shí)90s仍不能小于20%時(shí)，停機(jī)流程則退出，存在安全風(fēng)險(xiǎn)。現(xiàn)改為投入事故配壓閥后，其轉(zhuǎn)速在延時(shí)90s仍不能小于20%時(shí)，應(yīng)關(guān)進(jìn)水口閘門，待轉(zhuǎn)速低于20%，停機(jī)流程繼續(xù)執(zhí)行。

2．5機(jī)組PLC程序中主軸密封水流量中斷或壓力

過低超時(shí)程序優(yōu)化該水電廠原監(jiān)控系統(tǒng)下位機(jī)機(jī)組PLC程序中主軸密封水流量中斷或壓力過低超時(shí)導(dǎo)致水機(jī)事故停機(jī)的判據(jù)為機(jī)組非停機(jī)態(tài)時(shí)，機(jī)組主軸密封水壓力正常(取反)或1號(hào)機(jī)組主軸工作密封水壓力小于或等于0．2，并且機(jī)組主軸工作密封水流量過低動(dòng)作時(shí)，延時(shí)5s，在機(jī)組主軸密封水中斷且壓力過低超時(shí)、壓板投入的情況下，輸出水機(jī)事故停機(jī)流程。由上述可見，主軸密封水流量中斷或壓力過低超時(shí)延時(shí)較小，存在誤動(dòng)作的風(fēng)險(xiǎn)，故將延時(shí)5s改為30～60s，提高了可靠性。

2．6增加機(jī)組事故低油壓未能全關(guān)導(dǎo)葉機(jī)組啟動(dòng)緊急事故停機(jī)流程

該水電廠原監(jiān)控系統(tǒng)下位機(jī)機(jī)組PLC程序調(diào)速系統(tǒng)事故低油壓保護(hù)中，當(dāng)油壓下降至事故低油壓時(shí)，程序執(zhí)行水機(jī)事故停機(jī)流程。但如若導(dǎo)葉異常不能全關(guān)，那么將導(dǎo)致事故進(jìn)一步擴(kuò)大。所以在程序中增加延時(shí)判斷導(dǎo)葉全關(guān)，如若經(jīng)過延時(shí)后導(dǎo)葉未全關(guān)，則啟動(dòng)緊急事故停機(jī)流程，動(dòng)作落進(jìn)水口閘門，從而保證機(jī)組安全。

2．7進(jìn)水閥或快速閘門意外關(guān)閉保護(hù)程序中增加機(jī)

組有功功率小于零判斷該水電廠原監(jiān)控系統(tǒng)下位機(jī)機(jī)組PLC程序中導(dǎo)葉、進(jìn)水閥或快速閘門意外關(guān)閉保護(hù)的程序判據(jù)為只有發(fā)電機(jī)出口斷路器合、主變壓器出口斷路器合與導(dǎo)葉、進(jìn)水閥或快速閘門全關(guān)判據(jù)動(dòng)作事故停機(jī)流程，在該流程中增加機(jī)組有功功率小于零后，保證程序判斷條件更加可靠，防止了機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)。

2．8機(jī)組程序中增加頂蓋振動(dòng)保護(hù)

該水電廠原監(jiān)控系統(tǒng)下位機(jī)機(jī)組PLC程序中無機(jī)組頂蓋振動(dòng)保護(hù)，現(xiàn)增加機(jī)組振動(dòng)保護(hù)在任意2個(gè)頂蓋振動(dòng)值達(dá)到停機(jī)值且機(jī)組處于非停機(jī)態(tài)，需延時(shí)5s動(dòng)作事故停機(jī)流程及非停機(jī)態(tài)且任意2個(gè)剪斷銷剪斷與任意1個(gè)頂蓋振動(dòng)值達(dá)到停機(jī)值時(shí)，動(dòng)作緊急事故停機(jī)流程，提高了機(jī)組發(fā)生事故時(shí)動(dòng)作可靠性。

3改進(jìn)建議

系統(tǒng)軟件人機(jī)交互界面跟不上當(dāng)下的技術(shù)水平(如在面向?qū)ο蟮燃夹g(shù)的應(yīng)用方面)，系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫、畫面、報(bào)表、順控的編寫和組態(tài)方面的界面比較復(fù)雜;在維護(hù)方面較為麻煩，需定期升級(jí)系統(tǒng)軟件及應(yīng)用軟件級(jí)別。數(shù)據(jù)庫歷史趨勢的記憶存儲(chǔ)上存在缺陷，經(jīng)常記錄不全。系統(tǒng)重新啟動(dòng)后，數(shù)據(jù)會(huì)全部刷新從頭開始，建議優(yōu)化歷史數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)，優(yōu)化數(shù)據(jù)刷新及讀取方式。

4結(jié)語

綜上所述，該水電廠監(jiān)控系統(tǒng)在安裝調(diào)試投運(yùn)后，也就是計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)使用后，只有維護(hù)人員根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況和產(chǎn)品特點(diǎn)不斷地對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和完善，這樣才能使其更好地服務(wù)于實(shí)際需要。本文提出的監(jiān)控系統(tǒng)功能完善及程序優(yōu)化措施對(duì)相應(yīng)水電站實(shí)施遠(yuǎn)程集控或少人值守有借鑒意義。

參考文獻(xiàn):

［1］張冬生，文華宇，楊浩，等．一起水輪機(jī)導(dǎo)葉偏心銷軸套磨損事件原因剖析［J］．電子世界，2016(19):81，162．

作者：鄭明浩 李明忠 袁澤靜 單位：貴州烏江水電開發(fā)有限責(zé)任公司沙沱發(fā)電廠