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水电厂自动化能力技术创新研究

 论文栏目:技术创新论文     更新时间:2018/1/4 11:05:07   

摘要:随着智能电站的快速发展,水电站现场设备的自动化水平也在不断提升。本文基于所在阶梯电站中,针对近期为提升本厂自动化能力所作的一些技术创新进行简要叙述,为其它电站提供一种借鉴。

关键词:智能电站;自动化水平;技术创新

随着资源的枯竭和环境污染的加重,水利发电作为绿色清洁能源之一不断受到社会的重视,水电站在社会经济发展将占有重要作用[1]。然而工业高速发展推动水电站逐渐往智能化发展,电站的智能化实际体现在设备的自动化水平高低[2],如何提升水电厂自动化能力是亟待解决的问题,本文从所在电站实际出发,简要叙述近期为提升水电厂自动化能力所做的几项技术创新,为其它相类似电站的技改项目提供参考。

一、辅助智能设备高效接入计算机监控系统方法探讨

随着智能水电站的发展,极大推动电站辅助设备向网络化、可通信方向发展,带有通信控制功能的电器产品已经成为国内外电器厂家研究与开发的重点。随着年限的增加,本电站早期使用的油、水、气、消防、通风等辅助设备逐渐达到运行年限,近年来对这些设备进行改造,改造后的设备在控制方面都满足智能化和带有网络通信功能,但由于通信接入计算机监控系统困难,仍采用传统硬接点方式,向监控系统传送有限故障告警信号,未能与计算机监控系统建立通信,实时采集运行参数和运行状态,未能充分利用监控系统强大的后台数据存储、处理能力实现在线监视,离线分析、故障诊断等高级应用。通信接入计算机监控系统困难对推进智能水电站的发展产生一定的障碍,有必要构建一套可靠、通用、高效的数据转换平台,实现将辅助智能设备高效接入计算机监控系统,提高自动化水平,为构建智能水电厂打下基础。基于辅助智能设备高效接入计算机监控系统的基本方法是硬件接口部分完成串行链路到TCP/IP以太网转换,软件部分实现规约转换,将TCP/IP上传输的串行数据帧转换成计算机监控系统要求的格式,实现高效接入。硬件接口转换采用在楼宇自动化、安防领域成熟应用的串口服务器实现,串口服务器把现有的RS232、RS485、CAN网等串行接口的数据转化成TCP/IP端口的数据,然后进行IP化的管理,IP化的数据存取,将传统的串行数据送上快速TCP/IP通道。采用此方案可简化布线复杂度,简化设备管理,且无需淘汰更换原有的设备,从而提高了现有设备的利用率,节约投资。软件部分采用在石油化工、钢铁行业成熟应用的OPC服务器完成规约转换,用户只需通过简单的OPCDA软件组态即可与各种现场设备建立连接,通过OPCDX(DataExchange)数据交换规范进行数据转发,完成规约转换。

二、机组检修故障信号屏蔽方案改进

每年对水轮机组的分批定期检修是机组安全稳定运行的必要保障,当机组检修时,会有大量正常的“电源消失故障”等信号报出,占用故障信息一览表,影响运行人员对正常运行设备的监盘及故障判断。特别是多台机组检修时,报出满屏故障信号,严重困扰集控中心运行人员,因此公司要求现场屏蔽检修机组故障信号。然而此前对检修故障信号屏蔽采用人工手动置值,自动化人员工作量大,安全风险大,为提高工作效率及自动化能力,提出在计算机监控系统增加故障信号屏蔽程序,实现对检修信号的一键屏蔽和一键恢复。整体改进思路是在计算机监控上位机增加检修信号屏蔽控制令给LCU,由LCU经过相关条件判断,闭锁相关故障信号上送,以实现机组在检修时,故障信号不占用故障一览表。在机组进行定期检修分别对每台进行如下实施步骤,定义检修信号屏蔽控制令;修改PLC程序,增加检修信号屏蔽控制令接收及闭锁条件判断(机组状态、出口开关接地刀闸位置);闭锁故障信号上送,开机操作对信号是否被屏蔽进行判断及相关提醒;修改上位机数据库增加相关定义,告警、记录信息;修改上位机操作画面,增加检修信号屏蔽投入/退出操作。经过一轮的检修,当前机组检修故障信号屏蔽方案改进已基本实现,可在中控室远程一键屏蔽信号、一键取消屏蔽,程序增加完善操作闭锁,防止误操作,提高了自动化水平,减少维护人员工作量。

三、机组技术供水管总管排污方式技改

由于本电站所处位置江河污泥较多,该电站两台机组技术供水管总管共配置三台滤水器,滤水器的日常排污杂物将汇集到同一根排污管,早期设计是通过技术供水管引出小管道定期由运行人员开启阀门对排污总管进行冲洗污泥杂物排到集水井,但存在一定缺点,采用人工排污已不适合智能电站发展趋势,并且由于设计冲水管道比排污管小得多,其开启阀门进行冲洗时,水压和水量不够充足,难以保证排污管冲洗干净,如果长时间累积污泥可能导致管道堵塞,机组总冷却水水质下降严重的会影响机组正常运行,并且在机组定期检修时对排污管进行清洗将增加检修周期。通过现场的勘察,决定利用机组检修机会对排污方式进行技术改造,主要是由总冷却水引出新的冲洗管道,在管道中间安装电动球阀,并设计电动球阀电源及控制回路,实现由PLC在规定时间内自动控制电动球阀对排污管道进行冲洗。机组技术供水管总管排污方式技改调试完成具有以下优点:减少运行的人员日常工作量;减少检修时清理排污管道污泥杂物时间和减少维护人员劳动强度,有助于缩短检修周期;提高全厂设备自动化和智能化水平,为推进“无人值班,少人值班”创造有利条件。水电厂自动化能力的提升,有助于提高水电站设备运行的安全性和稳定性,促进和保障机组及电网的安全稳定运行。针对目前运行的老水电厂可根据实际需要,对到达年限的设备进行技术改造及创新,提升整个水电厂的自动化水平,推进智能化水电站建设。

参考文献:

[1]张虎飞.无人值班水电站监控系统的实现[J].湖南电力,2013,33(1):50-52.

[2]刘晓波,张毅.智能化水电站监控结构系统探讨[J].黑龙江科技信息,2012,35(3):8-10.

作者:林建兴 林道远 单位:福建水口发电集团有限公司

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