水电厂计算机监控系统功能完善及优化

关键词:计算机监控系统;程序优化;功能完善;自动控制

引言

某水电站于2006年5月16日正式开工，2013年4月20日下闸蓄水，2013年5月11日首台机组发电，2013年6月13日4台机组全部投产发电，总装机容量1120MW(4×280MW)。其计算机监控系统由南京国电南自公司配套及系统集成供货。计算机监控系统在水电厂由于涉及的设备数量多、面广，在电厂投产初期因工期紧、人员少等因素，不容易实现监控系统程序功能完善;待投产后系统缺陷会逐步暴露，在资料收集齐全后，再组织各方面的人力、物力来解决暴露出来的问题。本文针对此类问题，对计算机监控系统逐渐完善过程中所做的一些重要改进工作进行总结。

1计算机监控系统功能完善

1．1增加机组剪断销剪断及压油装置油压过低报

警后退出该机组单机AGC功能在水电厂实际生产运行过程中，剪断销是机械传动中超过一定力矩能够剪断的键销，是导水机构的安全装置。剪断销上加工了一个危险断面，在正常操作力作用下，剪断销能正常工作，当达到剪断应力，剪断销连同装在其中的信号装置在危险断面破断并发出信号［1］，该导叶脱离控制，其他导叶仍可正常转动，起到保护其他导叶的作用。因为剪断销剪断后水轮机有部分导叶不受控，会造成水力不平衡的情况，并引起水轮发电机组振动，所以在水轮机导叶发生剪断后要尽量维持导叶开度不变，避免负荷频繁调整将导叶剪断的范围扩大。压油装置则是为水轮发电机组调速器系统供给压力油的装置，是控制调节机组导叶开度，进行负荷调整的重要辅助设备。当机组在运行中出现调速器油压低于规定值的情况，则将影响机组正常调节，如果此时继续频繁进行负荷调整将使油压进一步降低，甚至引发事故低油压停机，导致事故。针对以上问题，该水电厂在计算机监控系统中增加剪断销剪断报警和压油装置油压过低报警后退出单机自动发电控制(AGC)的逻辑，有效避免发生以上故障后造成频繁的负荷调整而导致事故。

1．2计算机监控系统增加趋势报警功能

该水电厂计算机监控系统机组现地控制单元(LCU)单独做两个温度综合报警点判据(开关量)上送集控中心，温度包含上导、下导、水导轴承温度，推力温度，主变温度，励磁变温度。集控中心收到该综合报警后在监控系统推出相应单元温度画面:若温度升高(在正常运行值和偏高值之间)，集控中心则电话提醒电厂;若温度偏高，集控中心则电话提醒电厂，并在运行规程中明确应急处置;若温度过高，电厂监控系统则自动发出机组跳闸指令。另外，LCU对每个发变组单元的主变外循环冷却器、推力外循环全停等重要辅助设备异常信号增加综合报警点判据(开关量)上送集控中心，集控中心收到该报警信号后通知电厂;对每台发电机励磁系统、调速系统中影响有功、无功调节的相关信息(譬如不在自动状态、LCU调试按钮、励磁C通道等)增加综合报警点判据(开关量)上送集控中心，集控中心收到该类报警信号后通知电厂。

1．3增加主变中性点接地刀闸自动分合闸流程

该水电厂原主变中性点接地刀闸能在机组开停机时自动合闸，当有两个及以上主变中性点接地刀闸在合闸位置时，需要手动操作分开部分主变中性点接地刀闸，以保证只有一个中性点接地。监控系统通过增加主变中性点接地刀闸自动分合闸流程，有效避免了因操作次数过多而造成误操作的风险，同时满足了“远程集控”的技术要求。

1．4增加灭磁开关联跳发电机出口开关功能

原灭磁开关动作时联跳发电机出口开关，是在发电机运行过程中灭磁开关因励磁系统故障跳开时，发电机只有等失磁以后才能由失磁保护跳开机组发电机出口开关，现改为灭磁开关动作时联跳发电机出口开关，实现不等机组失磁保护动作而同步跳闸。

2计算机监控系统程序优化

2．1调速器油压装置事故低油压信号双接点判断

该水电厂原监控系统下位机机组PLC程序中，油压装置事故低油压导致水机事故停机的判据为非停机态时，机组油压装置事故低油压(开关量)动作并延时2s，在机组油压装置事故低油压压板投入的情况下，启动水机事故停机流程。增加模拟量进行双接点判断后，避免了误动作的可能。

2．2对顶盖水位超高信号双接点判断该水电厂原监控系统下位机机组PLC程序中，顶盖水位超高导致水机事故停机的判据为机组非停机态时，机组顶盖水位超高(开关量)动作并延时2s，在机组顶盖水位超高压板投入的情况下，启动水机事故停机流程。增加模拟量进行双接点判断后，避免了误动作的可能。

2．3机组上导、下导、水导、推力轴承油槽油位过低双接点判断

该水电厂原监控系统下位机机组PLC程序中，上导、下导、水导、推力轴承油槽油位过低信号导致机组及辅助设备故障停机的判据为机组非停机态时，机组水导轴承油槽油位过低(开关量)、机组上导轴承油槽油位过低(开关量)、机组下导轴承油槽油位过低(开关量)、机组推力轴承油槽油位过低(开关量)任一条件满足并延时2s，在机组轴承油槽油位异常压板投入的情况下，启动机组及辅助设备故障停机流程。增加模拟量进行双接点判断后，避免了误动作的可能。

2．4机组PLC程序停机流程优化

该水电厂原监控系统下位机机组PLC程序停机流程中，在投入事故配压阀后，其转速在延时90s仍不能小于20%时，停机流程则退出，存在安全风险。现改为投入事故配压阀后，其转速在延时90s仍不能小于20%时，应关进水口闸门，待转速低于20%，停机流程继续执行。

2．5机组PLC程序中主轴密封水流量中断或压力

过低超时程序优化该水电厂原监控系统下位机机组PLC程序中主轴密封水流量中断或压力过低超时导致水机事故停机的判据为机组非停机态时，机组主轴密封水压力正常(取反)或1号机组主轴工作密封水压力小于或等于0．2，并且机组主轴工作密封水流量过低动作时，延时5s，在机组主轴密封水中断且压力过低超时、压板投入的情况下，输出水机事故停机流程。由上述可见，主轴密封水流量中断或压力过低超时延时较小，存在误动作的风险，故将延时5s改为30～60s，提高了可靠性。

2．6增加机组事故低油压未能全关导叶机组启动紧急事故停机流程

该水电厂原监控系统下位机机组PLC程序调速系统事故低油压保护中，当油压下降至事故低油压时，程序执行水机事故停机流程。但如若导叶异常不能全关，那么将导致事故进一步扩大。所以在程序中增加延时判断导叶全关，如若经过延时后导叶未全关，则启动紧急事故停机流程，动作落进水口闸门，从而保证机组安全。

2．7进水阀或快速闸门意外关闭保护程序中增加机

组有功功率小于零判断该水电厂原监控系统下位机机组PLC程序中导叶、进水阀或快速闸门意外关闭保护的程序判据为只有发电机出口断路器合、主变压器出口断路器合与导叶、进水阀或快速闸门全关判据动作事故停机流程，在该流程中增加机组有功功率小于零后，保证程序判断条件更加可靠，防止了机组非计划停运。

2．8机组程序中增加顶盖振动保护

该水电厂原监控系统下位机机组PLC程序中无机组顶盖振动保护，现增加机组振动保护在任意2个顶盖振动值达到停机值且机组处于非停机态，需延时5s动作事故停机流程及非停机态且任意2个剪断销剪断与任意1个顶盖振动值达到停机值时，动作紧急事故停机流程，提高了机组发生事故时动作可靠性。

3改进建议

系统软件人机交互界面跟不上当下的技术水平(如在面向对象等技术的应用方面)，系统在数据库、画面、报表、顺控的编写和组态方面的界面比较复杂;在维护方面较为麻烦，需定期升级系统软件及应用软件级别。数据库历史趋势的记忆存储上存在缺陷，经常记录不全。系统重新启动后，数据会全部刷新从头开始，建议优化历史数据库的结构，优化数据刷新及读取方式。

4结语

综上所述，该水电厂监控系统在安装调试投运后，也就是计算机监控系统使用后，只有维护人员根据实际生产情况和产品特点不断地对监控系统进行维护和完善，这样才能使其更好地服务于实际需要。本文提出的监控系统功能完善及程序优化措施对相应水电站实施远程集控或少人值守有借鉴意义。

参考文献:

［1］张冬生，文华宇，杨浩，等．一起水轮机导叶偏心销轴套磨损事件原因剖析［J］．电子世界，2016(19):81，162．

作者：郑明浩 李明忠 袁泽静 单位：贵州乌江水电开发有限责任公司沙沱发电厂