水電廠計算機監控系統功能完善及優化
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關鍵詞:計算機監控系統;程序優化;功能完善;自動控制
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日首臺機組發電，2013年6月13日4臺機組全部投產發電，總裝機容量1120MW(4×280MW)。其計算機監控系統由南京國電南自公司配套及系統集成供貨。計算機監控系統在水電廠由于涉及的設備數量多、面廣，在電廠投產初期因工期緊、人員少等因素，不容易實現監控系統程序功能完善;待投產后系統缺陷會逐步暴露，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。本文針對此類問題，對計算機監控系統逐漸完善過程中所做的一些重要改進工作進行總結。
1．1增加機組剪斷銷剪斷及壓油裝置油壓過低報
警后退出該機組單機AGC功能在水電廠實際生產運行過程中，剪斷銷是機械傳動中超過一定力矩能夠剪斷的鍵銷，是導水機構的安全裝置。剪斷銷上加工了一個危險斷面，在正常操作力作用下，剪斷銷能正常工作，當達到剪斷應力，剪斷銷連同裝在其中的信號裝置在危險斷面破斷并發出信號［1］，該導葉脫離控制，其他導葉仍可正常轉動，起到保護其他導葉的作用。因為剪斷銷剪斷后水輪機有部分導葉不受控，會造成水力不平衡的情況，并引起水輪發電機組振動，所以在水輪機導葉發生剪斷后要盡量維持導葉開度不變，避免負荷頻繁調整將導葉剪斷的范圍擴大。壓油裝置則是為水輪發電機組調速器系統供給壓力油的裝置，是控制調節機組導葉開度，進行負荷調整的重要輔助設備。當機組在運行中出現調速器油壓低于規定值的情況，則將影響機組正常調節，如果此時繼續頻繁進行負荷調整將使油壓進一步降低，甚至引發事故低油壓停機，導致事故。針對以上問題，該水電廠在計算機監控系統中增加剪斷銷剪斷報警和壓油裝置油壓過低報警后退出單機自動發電控制(AGC)的邏輯，有效避免發生以上故障后造成頻繁的負荷調整而導致事故。
1．2計算機監控系統增加趨勢報警功能
該水電廠計算機監控系統機組現地控制單元(LCU)單獨做兩個溫度綜合報警點判據(開關量)上送集控中心，溫度包含上導、下導、水導軸承溫度，推力溫度，主變溫度，勵磁變溫度。集控中心收到該綜合報警后在監控系統推出相應單元溫度畫面:若溫度升高(在正常運行值和偏高值之間)，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，并在運行規程中明確應急處置;若溫度過高，電廠監控系統則自動發出機組跳閘指令。另外，LCU對每個發變組單元的主變外循環冷卻器、推力外循環全停等重要輔助設備異常信號增加綜合報警點判據(開關量)上送集控中心，集控中心收到該報警信號后通知電廠;對每臺發電機勵磁系統、調速系統中影響有功、無功調節的相關信息(譬如不在自動狀態、LCU調試按鈕、勵磁C通道等)增加綜合報警點判據(開關量)上送集控中心，集控中心收到該類報警信號后通知電廠。
1．3增加主變中性點接地刀閘自動分合閘流程
該水電廠原主變中性點接地刀閘能在機組開停機時自動合閘，當有兩個及以上主變中性點接地刀閘在合閘位置時，需要手動操作分開部分主變中性點接地刀閘，以保證只有一個中性點接地。監控系統通過增加主變中性點接地刀閘自動分合閘流程，有效避免了因操作次數過多而造成誤操作的風險，同時滿足了“遠程集控”的技術要求。
1．4增加滅磁開關聯跳發電機出口開關功能
原滅磁開關動作時聯跳發電機出口開關，是在發電機運行過程中滅磁開關因勵磁系統故障跳開時，發電機只有等失磁以后才能由失磁保護跳開機組發電機出口開關，現改為滅磁開關動作時聯跳發電機出口開關，實現不等機組失磁保護動作而同步跳閘。
2計算機監控系統程序優化
2．1調速器油壓裝置事故低油壓信號雙接點判斷
該水電廠原監控系統下位機機組PLC程序中，油壓裝置事故低油壓導致水機事故停機的判據為非停機態時，機組油壓裝置事故低油壓(開關量)動作并延時2s，在機組油壓裝置事故低油壓壓板投入的情況下，啟動水機事故停機流程。增加模擬量進行雙接點判斷后，避免了誤動作的可能。
2．2對頂蓋水位超高信號雙接點判斷該水電廠原監控系統下位機機組PLC程序中，頂蓋水位超高導致水機事故停機的判據為機組非停機態時，機組頂蓋水位超高(開關量)動作并延時2s，在機組頂蓋水位超高壓板投入的情況下，啟動水機事故停機流程。增加模擬量進行雙接點判斷后，避免了誤動作的可能。
2．3機組上導、下導、水導、推力軸承油槽油位過低雙接點判斷
該水電廠原監控系統下位機機組PLC程序中，上導、下導、水導、推力軸承油槽油位過低信號導致機組及輔助設備故障停機的判據為機組非停機態時，機組水導軸承油槽油位過低(開關量)、機組上導軸承油槽油位過低(開關量)、機組下導軸承油槽油位過低(開關量)、機組推力軸承油槽油位過低(開關量)任一條件滿足并延時2s，在機組軸承油槽油位異常壓板投入的情況下，啟動機組及輔助設備故障停機流程。增加模擬量進行雙接點判斷后，避免了誤動作的可能。
2．4機組PLC程序停機流程優化
該水電廠原監控系統下位機機組PLC程序停機流程中，在投入事故配壓閥后，其轉速在延時90s仍不能小于20%時，停機流程則退出，存在安全風險。現改為投入事故配壓閥后，其轉速在延時90s仍不能小于20%時，應關進水口閘門，待轉速低于20%，停機流程繼續執行。
2．5機組PLC程序中主軸密封水流量中斷或壓力
過低超時程序優化該水電廠原監控系統下位機機組PLC程序中主軸密封水流量中斷或壓力過低超時導致水機事故停機的判據為機組非停機態時，機組主軸密封水壓力正常(取反)或1號機組主軸工作密封水壓力小于或等于0．2，并且機組主軸工作密封水流量過低動作時，延時5s，在機組主軸密封水中斷且壓力過低超時、壓板投入的情況下，輸出水機事故停機流程。由上述可見，主軸密封水流量中斷或壓力過低超時延時較小，存在誤動作的風險，故將延時5s改為30～60s，提高了可靠性。
2．6增加機組事故低油壓未能全關導葉機組啟動緊急事故停機流程
該水電廠原監控系統下位機機組PLC程序調速系統事故低油壓保護中，當油壓下降至事故低油壓時，程序執行水機事故停機流程。但如若導葉異常不能全關，那么將導致事故進一步擴大。所以在程序中增加延時判斷導葉全關，如若經過延時后導葉未全關，則啟動緊急事故停機流程，動作落進水口閘門，從而保證機組安全。
2．7進水閥或快速閘門意外關閉保護程序中增加機
組有功功率小于零判斷該水電廠原監控系統下位機機組PLC程序中導葉、進水閥或快速閘門意外關閉保護的程序判據為只有發電機出口斷路器合、主變壓器出口斷路器合與導葉、進水閥或快速閘門全關判據動作事故停機流程，在該流程中增加機組有功功率小于零后，保證程序判斷條件更加可靠，防止了機組非計劃停運。
2．8機組程序中增加頂蓋振動保護
該水電廠原監控系統下位機機組PLC程序中無機組頂蓋振動保護，現增加機組振動保護在任意2個頂蓋振動值達到停機值且機組處于非停機態，需延時5s動作事故停機流程及非停機態且任意2個剪斷銷剪斷與任意1個頂蓋振動值達到停機值時，動作緊急事故停機流程，提高了機組發生事故時動作可靠性。
3改進建議
系統軟件人機交互界面跟不上當下的技術水平(如在面向對象等技術的應用方面)，系統在數據庫、畫面、報表、順控的編寫和組態方面的界面比較復雜;在維護方面較為麻煩，需定期升級系統軟件及應用軟件級別。數據庫歷史趨勢的記憶存儲上存在缺陷，經常記錄不全。系統重新啟動后，數據會全部刷新從頭開始，建議優化歷史數據庫的結構，優化數據刷新及讀取方式。
4結語
綜上所述，該水電廠監控系統在安裝調試投運后，也就是計算機監控系統使用后，只有維護人員根據實際生產情況和產品特點不斷地對監控系統進行維護和完善，這樣才能使其更好地服務于實際需要。本文提出的監控系統功能完善及程序優化措施對相應水電站實施遠程集控或少人值守有借鑒意義。
參考文獻:
［1］張冬生，文華宇，楊浩，等．一起水輪機導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：貴州烏江水電開發有限責任公司沙沱發電廠
