摘要：本文通过对水电站安装自动调速器，发电机组配置微机监控系统。使得水电站在并网发电运行中，当发电设备出现事故时，微机监控保护系统能迅速动作于停机，避免了发电设备损坏或事故扩大，保证了电站发电设备安全、可靠运行。
关键词：微机监控系统；水电站发电设备；应用
在河北省平山县水能资源蕴藏量丰富，现已开发水电站26座。在已开发的水电站中，有14座水电站因为历史原因建设期间没有安装自动调速器，这14座水电站发电机组不能实现自动开、停机。这些水电站发电机组在运行中若机组出现事故，而使自动断路器跳闸后，机组突然甩负荷引起过电压，机组转速会讯速升高引起飞车，由于不能实现自动关机，只有靠值班员手动关机，若值班员反应慢，手动关机时间长，这不仅电气设备会被高压击穿，同时会造成严重的机械事故，给水电站造成巨大损失。为此提议应该为这14座水电站进行更新改造，安装自动调速器，发电机组配置微机监控保护系统。保证水电站发电机组安全、可靠运行。
下面以平山县哨岗岭水电站为例，说明水电站安装微机自动调速器，发电机组配置微机监控保护系统后，水电站的运行情况，供大家参考。
一、水电站概况：
哨岗岭水电站位于石家庄市平山县西部山区卸甲河中部拦道石村下游约200米处，该电站以2011年开始兴建，2013年竣工并网发电。水电站属引水式电站。
哨岗岭水电站总装机容量1×250KW，电站选用了1台卧式水轮机，配套1台SFW250-6/740型低压发电机，1面微机励磁屏，1台微机调速器，1台进水蝴蝶阀，蝴蝶阀控制为手电两用。
电气主接线采用一机一变单元接线方式，发电机出线电压为0.4KV，主变升高电压侧为10KV。10KV出线一回，并入10KV线路运行。S9-315KVA主变1台。电站的控制与保护系统采用了河北北恒科技有限公司研制的水电站微机监控保护系统。
二、水电站发电机组微机监控保护系统的主要设计原则：
哨岗岭水电站微机监控和保护系统按“无人值班”（少人值守）的原则进行设计。水电站微机监控和保护系统采用全分布开放式监视、控制、保护及通信系统，该系统由主控级层和现地控制层两层组成，上、下两层通过以太网进行数据信号的传输，并可通过主控级与调度系统进行通信，完成对水电站的遥控、遥调、遥信、遥测等所有远动功能。
1、该系统在正常情况下，电站中控室运行值班人员通过计算机系统的彩色液晶显示器和键盘进行人机对话，对水电站的水轮发电机组、主变压器、线路、厂用电、直流电源、励磁装置、调速器等主要设备进行控制和监视。
2、该系统还采用以监控为主，简化带常规控制为辅的监控方式和微机保护，系统以手动优先，下层优先的方式设置，在主变、线路及发电机组监控设有手动、自动控制方式转换开关，在手动控制方式下，可就地手动控制发电机组启、停和进行有、无功功率调节及线变开关分、合控制。
三、水电站微机监控保护系统主要功能
（一）、哨岗岭水电站主控级层主要功能
主控级层主要功能：
（1）数据的采集和管理：机组的电气参数包括：电压、电流、频率、有功、无功、电度等；机组开关量数据包括：断路器状态、PLC工况、保护动作信号等；机组的温度量；机组工况转换；调速器及励磁控制、保护、状态信号；主变保护、状态信号。
（2）机组和主变监控：机组自动开机、停机，自动发电控制，自动电压控制，经济运行；机组负荷调整；机组同期并网等。
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（二）哨岗岭水电站现地控制层主要功能
（1）机组自动控制保护屏功能
机组自动控制保护单元是由机组监控PLC、机组保护测控装置、计算机温度巡检仪、计算机自动、手动准同期装置、转速信号装置、输出继电器直流两用电源、按钮、信号灯及辅料，并有必要的监控软件等组成。
①水轮机、发电机控制：完成机组自动开停机、同期并网、运行工况转换、事故停机等逻辑操作功能，故障、事故信号报警功能，完成对导水叶开度、转速、的测量。
②水轮机、发电机控制保护：实时反映出输入信号的故障状态。当某些参数超过运行人员选择的设定值，按要求快速或延时发出信号或跳闸。保护功能如下：
a. 水机轴承温度过高、油压事故降低、机组过速保护，动作于停机，并报警。
b. 电流速断、低周保护及复合电压闭锁过流保护：带时限动作于跳发电机、励磁断路器。
c. 过电压保护：带时限动作于跳发电机、励磁断路器。
d.过负荷保护：带时限动作于报警。
e.零序过流保护（定子接地保护），设一段、一时限，动作告警；
f.复合电压闭锁过流保护，设二段、每段二时限，第一时限解列、第二时限跳闸；
③发电机、水轮机电气测量 可实时测量显示三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数、有功电度、无功电度等电气参数，可送入现地或远方监测装置。
（2）主变及线路控制保护屏功能
哨岗岭水电站主变及线路采用一套保护：电站配置一面主变及线路控制保护屏，屏上装设微机型变压器及线路成套保护装置，保护主要装设：电流速断、过电流、过负荷等计算机保护。
主变压器测量功能：可实时测量显示三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数、有功电度、无功电度、突变量启动故障录波等电气参数，可送入现地或远方监测装置。
四、水电站发电机励磁控制系统
哨岗岭水电站采用1面微机励磁调节屏，励磁屏上装设微机调节器（A机B机，一台运行一台备用）、可控硅功率整流桥、灭磁及转子过电压保护设备、励磁变压器及仪表组成。发电机的电压、无功功率及励磁电流的调节可由现地或远方进行控制，通过监控系统的LCU，以串行现场RS-485接口向励磁调节器发送调节命令。具有恒流、恒压等励磁方式。
五、水电站直流电源屏
为保证哨岗岭水电站微机自动调速器、微机监控系统及事故照明系统的安全、可靠，配置了微机监控高频开关直流电源屏1面，该直流电源屏采用1套38AH高频开关电源。配备1套高频开关电源模块、1套直流电流监控仪、1套38AH阀控铅酸密封蓄电池，控制、合闸母线电压为：DC220V。并附带DC24V引出端等。
六、微机监控保护系统在水电站的实际应用效果
自2013年哨岗岭电站竣工并网发电以来，经过4年多的运行实践证明，水电站安装微机自动调速器，采用微机监控保护系统是成功的，主要有以下几方面效果：
1、缩短了水电站并网发电时间：
电站安装微机自动调速器，采用微机监控保护系统后，哨岗岭电站结束了手动调节并网的历史，自并网发电以来，基本上每次并网发电均为自动控制并网，并网时机组的频率、电压自动迅速跟踪电网的频率、电压，当机组的频率、电压、相位差满足并网合闸要求后，机组自动并网，缩短了水电站并网发电时间。
2、提高了水电站发电设备运行的可靠性：
电站并网发电4年来，发电机组运行稳定，在并网发电过程中，若电站的发电设备运行状态及参数出现不正常情况时，采用的微机监控保护系统能准确而又迅速地反映发电设备的运行状态及参数，并且微机监控系统自动报警提示故障原因，值班人员及时排除故障。若发电设备出现事故时，微机监控系统能迅速动作于停机，避免了上述发电设备损坏或事故扩大，保证了电站发电设备运行的可靠性。
3、降低运行费用、提高电站效益
电站采用了微机监控保护系统后，由于电站并网发电均为自动开、停机，运行值班人员手动操作工作量大大减少，这使得电站运行值班人员可大幅减少，降低了电站的运行费用，增加了电站收入。
论文作者:尚鹏
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/28
标签：水电站论文; 微机论文; 机组论文; 调速器论文; 电站论文; 哨岗论文; 并网发电论文; 《防护工程》2018年第32期论文;