小型水电站无人值班系统应用探讨

电力18讯：    浙江省肖岭水电站二级站2号机组装设了一套全自动的闭环调节控制保护设备，是由亚太地区小水电研究培训中心（HRC）与加拿大POWERBASE水电自动控制设备公司合作开发的小型水电站无人值班自动控制系统。经过运行检验，在实现机组的全自动控制方面，取得了极大的成功，提高了运行的稳定性与可靠性，实现了无人值班运行。经过各方面的评估与比较，认为这套设备与技术在我国小水电方面的推广价值极高。
1　自动控制系统简介
　　系统主要适用于发电机出口电压为400V的机组，它是由1台控制保护柜与1台微型液压调速器组成。控制保护采用多个可选的功能模块结构，每个模块包括1个高速的微机处理器和容错安全回路，自带必要的操作软件以实现某一操作功能。并可根据不同的要求进行功能及参数的设定与修改，以实现运行的调整与变更。
　　调速器由微机调节器和液压控制器两部分组成，具有很高的稳定性、可靠性、灵敏性及速动性，可进行正常的开停机、增减负荷等操作。
　　整套系统具有自动控制、保护、测量、显示、励磁调节及温度巡检等功能，可独立运行或整个电站几台机组联合运行，能够实现现场手动、全自动及用计算机进行远程控制、监视以及故障情况下的紧急停机操作，还具有刹车功能，完全可以实现无人值班运行。

    本系统各单元的具体功能如下：

    1）水轮机／发电机控制模块TCM―20

　　具有自动开停机、调频、同期并网、运行工况转换和事故停机等逻辑操作功能，以及故障事故信号报警和对导叶开度、转速、前池水位的测量显示等功能。

    2）发电机／水轮机保护模块GDM―20

　　对整个机组设备提供如下保护：（1）过电压／低电压保护；（2）过电流／低电流保护；（3）相间电压不平衡保护；（4）过速／低周保护；
（5）过功率因数／低功率因数保护；（6）5路温度RTD检测；（7）发电机失步保护；（8）发电机失磁保护；（9）液压系统失压或液压过低保护。整套保护完全满足机组运行的要求，具有很高的稳定性、可靠性与灵敏性，并可方便地进行各保护参数的重新设定。

    3）发电机测量模块SMM―20
　　可实现测量显示发电机的三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数、有功电量有无功电量等电气参数。

    4）现场控制和监测模块GDI―20

　　它安装在控制柜的面板上，接收所有模　　块实时的信息，通过一个简单的菜单和模块对应的号码完成各数据的显示，同时可实现对机组的手动控制功能。

    5）DECS数字式励磁调节器
　　可提供小于15A的励磁电流，用于直接控制交流励磁机，尤其对无刷励磁系统的控制调节更加灵活、方便，同时还可实现静止可控硅励磁系统。具有自动电压调节、自动电网跟踪、恒功率因数控制等功能。
　　并可实时测量显示发电机电压、频率、B相电流、有功、无功、功率因数及励磁电流等参数。

    6）WRT―20水位变送器
　　传输水位数据到所有电力模块，包括远程控制系统，提供拦污栅堵塞报警信号，根据水位变化情况自动地进行机组负荷的调整与开停机操作，实现闭环运行。
　　除以上各功能模块以外，控制柜内还装置有电压互感器、电流互感器、辅助继电器、发电机避雷器及发电机出口开关ME―800断路器等设备。从设备的安装角度上讲，全站控制保护系统省去了传统的许多面控制屏、保护屏及配电屏，取而代之是1台控制柜和1台液压调节器。这样既简化了设计、安装、维护等方面的工作量，也节省了主机房的占地空间，减少了土建工程的投资。

2　优越性与可行性评估

　　通过实地考察并与传统设备做综合性比较，这套自动化设备的优越性很多。

　　1）取代了传统的控制保护屏，减少了安装、调试与维护的工作量。

    2）缩小设备占地空间，节省土建投资。

　　3）采用闭环式无人值班运行方式，减少了电站工作人员数量，降低了发电成本。

　　4）采用先进的计算机技术，增加运行的可靠性，降低设备的故障率。
　　另外，本系统配备的调速器操作灵活，用油量少，安装方便。自带高压氮气罐，不需进行人工补气，并且具有失去控制电源后仍可自动可靠地关机功能，保证了在无人值班情况下机组的安全。

3　建设资金的投入与运行效益的分析

　　采用无人值班系统，由于不考虑工作环境方面的问题，所以在土建方面免去副厂房的建设，降低厂房的内装修水平；由于控制保护设备集中、体积小，又可以减小厂房的占地面积；由于采用了无人值班系统，减少了电站工作人员数量，可免去生活区的建设，故减少了电站建设投资金额。
　　从今后长期的运行效益来看，由于小水电要面向市场，参与市场竞争，而使<