农村小水电站HEA－500型综合自动化系统
摘要：本文针对农村小水电站的特点，提出了以小水电站无人值班为目标的HEA－500型综合自动化系统的设计，并详细阐述了其方案。
关键词：农村小水电站 综合自动化 设计
1 引言
HEA－500型综合自动化系统是专门为农村小水电站设计的一套以无人值班为目标的多功能系统，操作和维护都十分简单，能确保电站安全可靠运行，降低运营成本，提高电站的经济效益。
该系统的10个子系统组成现地级系统，各系统可独立运行，完成测量、保护、控制、调节等功能。根据各地区农村小水电发展的差异，该系统可选配"HG2002计算机监控系统"，此选配系统为上位机监测控制系统。
2 农村小型水电站的特点
根据对湖北、湖南两个县共24个农村小型水电站的调查，其主要特点为：
(1)在设备选择方面的特点：低成本、易安装，以实现基本功能为原则并用常规监视；
(2)人员配置方面的特点：低要求、人数少；
(3)在操作方面的特点：手动操作、个人经验判断、机械传动控制；
(4)设备和运行特点：配置简陋和运行靠经验。根据农村小水电站的上述特点，本文特提出了HEA－500系统设计。
3 HEA－500系统设计
3.1 调速控制系统
根据农村小水电站的实际情况，因采用无液压系统、无导叶反馈信号、全机械手动的特点，为降低设备自动化改造成本，准备采用步进电机或电磁调速电机进行调速控制，此调速方式与常规的电动机械调速方式不同，在控制调速过程中增加减速机和制动器功能。
3.2 可控硅励磁调节系统
针对农村小水电站的特点，采取合适的励磁方式和自动化接口关系，其主要功能有：
手动控制功能：灭磁按钮、增(减)磁开关、手(自)切换开关、风机启停控制开关、励磁投退功能；
自动化接口：开机、停机、增磁、减磁、灭磁开关分合；
保护功能：强励定值限制、低励限制、励磁TV断线检测及保护；
运行方式的选择：电压恒定运行、发电机恒励磁电流运行。
3.3 机组自动控制系统
根据农村小水电站一次设备自动化元件的配置和具有的反馈信号情况，将机组自动控制采用以下方式：
机组自动控制系统要求实现对机组的自动开机、停机、事故停机功能，同时实现对调速器、励磁装置、进水闸门等设备的控制。在自动开机程序中该系统能够对开机条件进行逻辑判断，手动/自动信号由PLC实现闭锁。
在接受开机命令后，该系统启动。首先通过核心管理单元采集读取现场的状态信息，由PLC来进行逻辑判断各个位置信息是否符合开机条件。机组处于启动开机准备状态的信息必须有：机组无事故、断路器在跳闸位置、制动装置气源压力正常但未加制动、进水闸门全开。若这些信息没有满足开机条件的要求，则要求PLC通过逻辑程序发出控制命令，由继电器驱动外部机构回路来动作。当信息满足开机条件要求则开机准备状态完成，之后由PLC控制调速器直至导叶全开，当机组转速达到35％时投入励磁装置，机组转速达到95％时自动投入自动准同期装置，机组开始并网。机组与系统并列运行后，核心管理单元自动复归开机元件以及信息状态，自动开机过程完成，在整定的时间内如未完成开机全过程，则发报警信号。
当接受停机命令后，该系统启动，由PLC按照逻辑流程依次关闭各个外部机构。首先开始卸负荷，并由PLC控制调速器调节导叶开度机构使得导叶开度关至空载时，跳开发电机断路器。然后根据转速信息装置采集的数据，到达整定值(机组转速25％～35％)的时候投入制动气阀。机组全停后，核心管理单元复归各停机元件以及信息状态。停机过程完成。
3.4 信息测量系统
信息测量系统包括两种信息：工频交流量、开关量、直流信息。该系统负责全电站的信息量的采集，主要由两台智能装置完成：一台为智能液晶测量仪；另一台为核心管理单元。核心管理单元以通信的方式接受智能液晶测量仪的实时数据。
工频交流量经TV/TA板信息变换后接入装置的输入端子，根据电站的TV/TA配置情况，需送智能液晶测量仪的常
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