摘要：近年来，我国水利事业发展非常迅速，在能源危机的大背景之下，国家也在积极地对能源结构进行优化。水电作为国内绿色能源的重要组成部分，对于国家经济的可持续发展有着十分重要的意义。国内水电站建设的数量和规模在不断地增加，自动化技术在水电站建设中的作用也越来越大。水电站自动化要负责检测机组和辅助设备的状态，为后续工作的开展奠定基础，文章主要是针对PLC技术在水电站自动化中的应用进行分析。
关键词：PLC；水电站自动化；应用
引言
自动化是判断水电站现代化水平的一个标志，也是经济安全运行的一项技术手段，在可编程控制器（PLC）的推行下，水电站自动化水平得到了有效提升。多数水电站处于偏僻位置，条件十分艰苦，为此，必须要提升水电站的综合自动化水平，推行无人值班制度，降低运营成本，改善人员工作条件，PLC的应用可以实现各类逻辑运算，且其硬件有着编程简单、接线容易、便于维护、使用方便、可靠性高的优势。
1水电站自动化应用的意义
作为将水能转变为电能的综合工作设施，水电站的正常生产是以各种电气设备的正常运行为基础。在水电站规模不断扩大的情况下，水电站的电气设备不断增多，和以往相比，水电站的自动化程度也在不断提高，通过利用计算机系统实现监控水电站生产过程，利用自动化设备实现自动监测水轮发动机以及辅机运行情况。在水电站中应用自动化可以使站内设备更加可靠、稳定的运行，进一步提升电能质量，还可以降低工作人员的工作强度，从而保障水电站的经济效益，因而自动化在水电站中的应用具有重要意义。
2PLC在水电站自动化中的应用
以某地区水电站为例，该水电站拥有2台水轮发电机组，装机2×1600kW。此水电站以无人值班的智能化管理系统设计，通过现代化PLC技术实现对水电站的远程管理。水电站自身自动化系统由电厂控制级和现地控制单元(1－3LCU)组成，局域网采用采用工业以太网电缆通信，计算机监控系统能够实现对水电站内部主要机械电气设备控制，对各个机械电气设备运行情况进行实时基地那堵及时接收火灾或设备故障信号。
2.1现地控制单元层系统组成
现地控制的单元层上，每2台机组设置正整套机组LCU;开关处及公共设别上设置整套LCU(3LCU)，LCU可以实现对对应设备的实施监控和预警，是现地智能终端内容，即可作为独立的监控装置运行，也可以作用于现地终端，加强各工作联系。现地控制单元层主要功能:
2.1.1数据采集与处理
在机组LCU上，设智能采集和辅助设别，对模拟量、开关量和脉冲量实时监督，收集数据。随后进行数据处理、上送电站级并在机组LCU盘上提供显示。对SOE量，应在事件变位时，自动打上时标，时标精度≤1ms。
a)机组电气量，实时采集发电机电压、电流、频率，有功功率和无功功率、功率因数等参数。
b)机组模拟量，采用模拟量模块采集实时采集机组转速、压力、流量、水头、轴瓦温度等模拟量。
c)一般开关量，采用开关量模块定时采集机组及其辅助设备和进水阀等的状态量和故障量，其输入应采用光电隔离、防干扰滤波。
d)SOE量，采用SOE装置采集发电机及其辅助设备等的事故信号及开关变位，事故分辨率≤1ms。
e)电度量采集与处理，通过RS－485接口与机组出口电度表通信采集每分钟的电度量及采用累计脉冲采集机组电度量，并将两值进行比较。
2.1.2控制和调节
a)严格控制机组开机、关机顺序，对整个自动化过程，包括全程自动和分步开停机(空转、空载、并网发电、停机)操作。机组LCU可以实现在机组工况转换中显示机组不同阶段依次推进进展，对过程中出现异常得现象及时指出，并将机组转换到安全工况。
b)机组同期并网控制，机组LCU配有一台单对象自动准同期装置和手动准同期装置(包括同期检查继电器和同期开关等)，同期点为发电机出口断路器。
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c)紧急停机控制，当发生机组过速或调速器失灵等直接危及机组安全事故时，紧急停机控制进水阀紧急动水关闭。
d)发电机出口断路器跳、合闸控制(包括同期合闸和无压合闸)，并进行闭锁条件检查。
e)机组有功功率或频率调节，机组无功功率或电压调节。
f)机组LCU可接受操作员在现地LCU盘上发出的指令完成上述的控制和调节，也可接收电站控制级发来的指令完成上述的控制和调节。当处于现地操作方式时，闭锁电站控制级的控制信号。
2.1.3控制操作安全性
LCU在收到控制命令后，对该项操作相应的闭锁条件进行检查，只有符合条件时才允许操作。
2.1.4通信
a)机组LCU具有与电站控制级计算机的通信功能。
b)与其它现地控制单元的通信。
c)LCU带1个网络接口和8个可以配置不同规约的RS485串行通讯接口。数据传输具有不同的优先级，保证重要的信息优先传输，以满足控制系统的某些特殊需要。
d)机组LCU接收电站控制级发来的GPS同步时钟信号以保持与电站控制级的时钟同步。
e)机组LCU以RS－485串行口方式与微机调速器、微机励磁调节器、微机保护系统接口通信。
2.1.5掉电保护
机组事故和故障状态量及计算机监控系统重要参数在掉电后应能自保持。
2.1.6人机联系
a)机组LCU盘上设有现地/远方控制选择开关，供运行人员选择远方控制方式或现地控制方式。当选择现地控制方式时，通过机组LCU盘上的触摸屏显示的菜单功能来实现对机组的现地监控，机组LCU应具有操作指导功能。当运行在现地控制方式时，闭锁电站级来的控制命令，只向电站级传输数据。
b)通过机组LCU盘上的触摸屏显示机组参数和状态量、机组辅助设备的状态、实时时钟，机组的操作过程在触摸屏上也显示出来，便于现地操作时操作员监视。机组现地控制单元对所监控的电气量和非电量均能实现选点显示。
2.2型号对应
在PLC的生产当中，国外发达国家的PLC生产厂家例如GE、三菱、西门子、立石和国内的PLC生产厂家相比国外的技术较成熟，我国国内的PLC其质量和性能于国外的PLC知名厂家还有一定的差距，因此水电站要采用统一的PLC型号，避免随意选择给水电站的工作人员掌握PLC硬件和系统开发带来阻碍，减少电站的PLC备件。
2.3选取合适的PLC输入、输出单元，留有足够的余量
对于PLC而言，其输出单元具有3种形式:①继电器输出。继电器输出下，CPU通过辅助继电器触点控制外电路工作;②晶体管输出。晶体管输出型主要利用光电耦合的方式以开关晶体管截止和饱和导通，从而达到控制外电路的目的;③双向晶闸管输出。双向晶闸管输出采用光触发型双向晶闸管，其相应速度较快。由此可得，在控制系统的精度要求高，响应速度要求快的时候尽量选用晶体管输出型单元实现控制。
结语
综上所述，PLC在水电站自动化系统当中的实际应用能够有效的提高水电站的控制稳定性和可靠性，进而确保水电站电力系统运行的稳定。利用PLC系统技术改造水电站之后，提升了水电站的自动化控制水平，减轻工作人员值班监督的工作负担，进而提高控制监督工作效率，为水电站的长期稳定发展提供有效支持。
参考文献
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[3]王春泉.PLC应用于水电站综合自动化中的措施[J].山东工业技术，2017(05):149.
论文作者:莫炳桓
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/17
标签：水电站论文; 机组论文; 现地论文; 电站论文; 单元论文; 同期论文; 操作论文; 《基层建设》2019年第19期论文;