前言
对中小型水电站而言,电站的管理水平基于自动化水平.就广东省的情况,大量的小型水电站自动化水平不高,1~2万kW装机的小型水电站,每值的值班人员高达8~10人,通常是每台机组的开、停机均需专人操作.在计算机技术发展到如此水平的今天,这种状况是应当改变的.大量的新建水电站,以及已建小型水电站的技改任务,其工作的主要内容之一就是实现机组的计算机控制.

机组控制是整个电站自动控制的基础,而其控制流程的设计是实现机组自动控制的关键环节之一.但机组的控制流程设计并无统一的方法.以下笔者结合多年来从事中小电站机组控制设计的经验体会,现介绍所使用的设计方法,并简要介绍一个工程实例.

2 设计方法

2.1 分析机组运行工况,提出机组状态转换图

机组的运行工况主要有锁机、停机、空转、空载、发电、调相和事故停机等.根据不同的具体电站,可以具有以上几种或全部工况.我们将工况定义为一种状态.一般来说,锁机、停机、发电和事故停机状态是一定有的.空转状态供调试用,中小电站机组大多不具备调相状态;事故停机为不稳定状态,需经运行人员处理完事故、复归事故信号后才转化为稳定状态(停机).

按照拟定的机组状态,提出机组状态之间的逻辑关系,用图表示,即为机组状态转换图.

2.2 确定机组状态定义

机组处于哪一种状态,需根据机组及其附属设备的状态和参数来定义,例如机组的转速、电压、接力器位置等条件.必须注意,状态的定义必须是充分的和唯一的,否则控制系统无法判断.

2.3 确定稳态、转换过程到目标状态表

以状态表的形式,表达从稳态到目标状态的子流程组合.此表适用于机组从某一稳定状态向另一要求状态的转换.

以状态表的方式,表达从状态转换过程中到目标状态的子流程.此表适用于机组在状态转换过程中,又有一新的状态转换命令时,向新目标状态的转换.

2.4 给出状态转换条件

状态转换条件有两类:

(1) 存在下列命令之一:

①保护发出的事故停机令或人工停机令;

②现地控制单元的当地命令;

③中控室远方命令(当装设有电站层控制系统时)控制权以排前者为高.

(2)各相邻稳定状态之间互相转换时应具备的条件:

要成功完成某一状态转换,必须同时具备上述两项条件.例如,机组在发电状态时要转入停机状态,必须有保护发出的停机指令或现地控制单元发出的正常停机令,并应具备完成停机所需的条件:调速器正常、机组出口断路器控制回路正常等.

2.5 绘制子流程

用逻辑符号绘出各子流程,例如锁机→停机、停机→空载、空载→发电等.

当控制流程设计完成后,根据所采用的可编程控制器型式,选择一种编程语言(如梯形图)即可完成控制程序编制.

3 工程实例

大河水电站位于广东省阳春县境内,装设2台15MW混流式水轮发电机组,机组需作调相运行.电站设置了计算机监控系统,并采用微机调速器和微机励磁系统.

下面将按上述方法设计的机组控制流程部分示例如下:

机组共定义了锁机、停机、空转、空载、发电、调相和事故停机等7个目标状态.状态之间的关系详见图1,圆圈内数字为子流程编号.


其中发电状态的定义是:

①导水叶开度>空载位置;

②发电机断路器在合闸位置;

③发电机有功负荷>20%PN稳态→目标状态和转换过程→要求状态分别见表1、2.

表1 稳态→目标状态

稳态


目标状态




锁机


停机


空转


空载


发电


调相


事故停机




锁机


X



①


X



X



X



X



X





停机


⑧


X



②


③


③④


③④


⑨


X





空转


X



⑥


X



X



X



X



⑥




空载


X



⑦


X



X



④


④⑨


⑦




发电


X



⑤⑦


X



⑤


X



⑨


⑤⑦




调相


X



⑩⑤


⑦


X



⑩⑤


⑩


X



⑩⑤


⑦

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