摘要：为了适应自动化发展和电力体制改革的需要，水电站综合自动化系统具有越来越重要的作用。建立以计算机监控系统为基础，包括水文测报、工业电视监视、消防计算机监控系统等的全方位自动监测控制系统，即为水电站综合自动化系统。
关键词：水电站；自动化系统；水电站自动化；技术改造
一、水电站综合自动化系统的意义及应用
随着我国国民经济的快速发展，对电能质量的要求也越来越高。我国电力行业长期存在自动化水平低下，需对老式水电站中以常规控制、人工操作为主的控制模式进行以计算机监控系统为基础的综合自动化改造，使水电站逐步实现少人值班，最终达到无人值班(或少人值守)的目标。
近年来随着我国电力科学技术的不断发展和计算机监控水平的不断提高，黄葛灏水电站从2010年开始也逐步进行了以实现综合自动化为目标的改造，并都取得了很好的效果。
二、黄葛灏水电站技改概况
黄葛灏水电站是沱江河流域富顺县境内第二级水电站，装机容量4×4000KW，站内布置发电机4台、主变压器4台、35KV线路5回、10KV线路4回。建站于1985年，二次设备原采用电磁式继电保护，至今已运行近32年，改造前设备陈旧、保护方式落后、自动化水平低，大部分元器件目前已属淘汰产品，且元器件老化严重，运行性能较差，拒动、误动现象时有发生，严重威胁机组的运行安全。
三、EDCS7000系统概述
EDCS7000系列水电站微机综合自动化系统是以实现无人值班、少人值守的分布式保护、控制、测量和通信单元的一体化系统。EDCS7000系统应用先进的微机技术，实现微机保护、微机监控，集保护、遥控、遥测、遥信、遥调五大功能于一身，采用分布式结构，对电站进行全方位的控制和管理，实现电站微机综合自动化。
系统设计采用分层管理模式。系统的底层是分布式单元机箱，上层是以Win/NT为软件平台的当地监控层，主要完成对各单元装置实时数据的采集；完成实时数据的加工和管理；实现系统管理站功能。
分布式单元机箱采用模块化设计，面向一次设备，以一次设备为对象设置保护测控一体化。每个装置都采用高性能处理器为核心，独立完成该单元的保护、测量、信号、控制等功能。
四、EDCS7000在黄葛灏水电站的应用
黄葛灏水电站发电机、变压器及线路各保护单元采用微机保护，控制和保护单元均有独立的CPU构成，采用一对一结构，每个回路有独立的CPU完成。采取集中组屏方式，各保护单元相对独立，能完成其保护功能，并通过通信接口向后台监控系统传送保护信息。
1、系统设计原则
① 黄葛灏水电站采用以计算机监控为主、简化常规控制为辅的监控方式及微机保护，组成电站微机综合自动化系统。系统内功能相同的单元采用一致的机型配置。② 微机监控系统采用全分布开放式系统结构，满足于水电站要求的可靠、安全、经济、实用、先进性、功能齐全、便于扩充等基本原则。③ 网络通讯采用现场总线结构，挂在网络上的计算机均采用开放系统软件Win/NT，易满足今后计算机高速发展的要求，兼容性、扩充性、互换性好。④ 各保护单元全部采用微机保护，均采取集中组屏方式放于中央控制室，各保护单元相对独立，能独立完成其保护功能，并通过通讯接口向后台监控系统传送保护信息。⑤ 所有保护均设有软、硬压板，保护参数可就地/远方进行修改、查询（保护参数的修改需具有管理员资格）。⑥ 系统采用信号隔离技术，软、硬件滤波、系统屏蔽接地等一系列抗干扰措施。⑦ 系统具备防误操作功能和完备的自诊断、自恢复功能，保护装置设有防误闭锁装置以防止跳闸出口的误开放。⑧ 计算机监控系统可以手动优先、下层优先的方式或指定的方式设置必要的硬件和软件，使运行操作人员能方便地在各控制层之间、计算机控制与简化常规控制设备之间选定对设备的控制权，对无控制权的控制设备进行闭锁。
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2、系统结构
黄葛灏水电站综合自动化系统采用分层分布、开放式结构，主要由主控制层（上位机）、现地控制单元（LCU）、连接网络、公用屏、脉冲计量屏、直流电源系统等组成。
主控制层由站控主机以及其附属相关设备组成，它是电站的数据中心及工作人员直接操作的主要对象之一，其性能的好坏，直接关系到电站运行数据的完整性及操作人员的效率和准确性。
主控制层计算机监控系统的主要配置为：研华工控机3台；22寸高分辨彩色显示器3台；1000VA逆变电源2台；P7000监控系统软件1套。现地控制单元分为机组保护控制单元、开关站保护控制单元。电站共设置5套现地控制单元，即4台机组各设置1套，开关站主变和线路设置1套。各现地控制单元直接完成生产过程中的实时数据采集及预处理，完成单元状态的监视、调整和控制以及与上位机的通信联络等功能。
机组保护控制单元可以监控发电机的各种电气量（机端电压、定子电流、励磁电压、励磁电流、有功功率、无功功率、频率等）、机组LCU单元可监视发电机定子铁芯及绕组温度、发电机各轴瓦的温度、发电机转速、机组同期并列条件、冷却水系统状态、导叶开度位置、发电机断路器位置、灭磁开关的位置、励磁系统状态、调速器状态等。
机组自动操作控制功能由可编程序控制器构成的机组顺控装置（PLC）来实现，正常时PLC与微机励磁调节器和微机调速器一同接受上位机或中控室运行人员通过P7000监控系统发出的命令，或它们各自带有触摸屏、操作控制面板操作发出的命令，通过执行机构对机组实行控制和调节。每台机组LCU配置一套微机温度巡检装置、一套微机转速测控装置、一套机械转速测控装置和一套微机自动准同期装置，用于机组测温、测速和自动准同期并列。
机组LCU的主要配置有：可编程序控制器PLC、EDCS-7040-16微机温度巡检装置、EDCS-FTQBS微机非同期闭锁装置、EDCS-7030微机转速测控装置、DZK-C 齿盘式机械测控仪、简化的常规控制面板（含触摸屏）、出口继电器、测量仪表、保护硬压板以及屏柜和附件。
3、效益分析
EDCS7000系统投入运行以来，工良好，在以下几个方面取得了显著的效果：
① 减少了运行值班人员劳动强度，改善了值班人员的工作环境，提高了值班人员的工作效率，体现了人性化管理的目的，为实现无人值班、少人值守创造了有利条件。② 微机综合自动化系统采集的信息量大，实时性强，分辨率高，故障、事故、越限、状态变化等历史事件能自动记录和打印，并能分辨出各种操作和保护的动作顺序及时间，为值班人员及时发现设备缺陷，避免设备发生事故起到了积极的预防作用，为在事故情况下事故原因分析及消除事故隐患提供了充分的依据。③ 对于值班人员的任何操作，系统都要检查命令的合法性和控制的闭锁条件，拒绝执行非法命令和不满足闭锁条件的控制操作命令，并提示拒绝执行的具体原因，对于满足条件的操作，还须进行确认，系统才执行操作任务，大大提高了设备操作的安全性。④ 技改前按常规开机操作，根据操作人员的熟练程度需要15至30分钟，而技改后一键自动开机仅需5分钟，这不仅满足了电网事故的快速要求，同时也节省了开机过程中的水资源的浪费，提高了经济效益。特别是在洪期雷雨季节，由于黄葛灏水电站35kV并网线路经常因为雷击造成电站全部机组甩负荷停机，厂用电消失，迅速恢复开机自保厂用电对电站的安全运行和防洪度汛工作有着特别重要的意义。⑤ EDCS-7000系统自投运以来，极少发生主要设备损坏、系统死机、混乱、崩溃等问题，系统连续工作时间长，利用率高，为安全生产提供了可靠的保障。系统的高可靠性、高稳定性使检修维护的工作量日趋减少，基本上达到免维护的要求。
五、结束语
EDCS-7000微机综合自动化系统的设计应该说是从可靠、安全、经济、实用、技术先进和便于扩展的角度出发，即充分考虑现代化水电站的技术特征，又结合我站自身的实际情况，不片面的追求大而全。黄葛灏电站综合自动化系统不仅显著改善了运行人员工作环境，提高了工作效率，为电站最终实现无人值班，少人值守创造了非常有利的条件，而且大大提高水电站各设备运行的可靠性，保证了电能质量和电站的经济生产。
陈凌（1981.4-），男，四川富顺人，四川理工学院电气工程及其自动化本科，电气工程及其自动化工程师，单位:国网四川富顺县供电有限责任公司，研究方向，电气工程及其自动化
论文作者:陈凌
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/10
标签：水电站论文; 微机论文; 单元论文; 系统论文; 机组论文; 操作论文; 电站论文; 《电力设备》2017年第36期论文;