小型水电站计算机监控技术

前言

第一章 绪论

第一节 水电站计算机监控的目的和意义

第二节 小水电站计算机监控的特点

第三节 国内外小水电站计算机监控系统的发展现状

思考题

第二章 水电站计算机应用基础

第一节 计算机的基本知识

第二节 可编程序控制器（PLC）

第三节 通信技术的基本知识

思考题

第三章 水电站计算机监控的内容和典型结构

第一节 水电站计算机监控的内容

第二节 水电站计算机监控系统的典型结构

思考题

第四章 水电站计算机监控系统的功能和工作原理

第一节 水电站计算机监控系统的功能

第二节 水电站计算机监控系统的硬软件基本要求

第三节 水电站计算机监控系统的基本性能指标

第四节 水轮发电机组计算机监控的原理

第五节 升压站和公用设备计算机监控的原理

第六节 农村小水电站低压机组自动控制技术

思考题

第五章 水电站计算机监控系统软件和数据库设计

第一节 水电站计算机监控系统的数据库

第二节 水电站计算机监控系统的编程语言

第三节 水电站计算机监控的数据库结构与优化

第四节 水电站计算机监控系统的制图软件

思考题

第六章 水电站计算机监控系统的通信技术

第一节 水电站计算机监控系统的通信方式

第二节 水电站计算机监控系统的通信规约

第三节 上位计算机与可编程序控制器（PLC）通话

第四节 上位计算机与智能交流电参数测量仪的通信

思考题

第七章 水电站计算机监系统的可靠性

第一节 水电站计算机监控系统的可靠性设计

第二节 防雷和抗干扰措施

思考题

第八章 水电站图像监控技术

第一节 图像监控技术的基础知识

第二节 水电站图像监控系统的设计

第三节 水电站图像监控系统的运作与维护

思考题

第九章 水电站计算机监控系统应用实例

第一节 计算机监控系统的典型设计

第二节 上位计算机的操作与维护

第三节 现地控制单元的操作与维护

思考题

第十章 水电站计算机监控技术的发展趋势

第一节 “专用型”自动控制模式

第二节 软件组态化

第三节 现场总线技术

思考题

参考文献

后记

徐锦才（1969.1--），浙江永康人，汉族，中共党员。现任水利部农村电气化研究所副所长，教授级高工，全国注册咨询工程师，中国水力发电工程学会小水电专委会秘书长，中国可再生能源海洋能专委会委员和浙江省海洋学会海洋能源专业委员会副主任委员，浙江省水利学会常务理事。2100433B

本培训教材充分结合工程实际和小水电站计算机监控“经济实用，简单可靠”的特点，深入浅出地介绍小水电站计算机监控的基础理论知识、电站监控目的和功能、监控系统的可靠性、抗干扰措施和远程图像监控技术等；对系统优化设计和典型通信技术作了详细分析；通过小水电站计算机监控系统应用实例的阐述，对进一步帮助读者理解和掌握小水电站计算机监控技术及相关知识，有着重要的推动作用。

我国小水电的蕴藏量很大，分布很广，已成为我国很多地区水利资源的重要组成部分。目前全国1/3以上地区电力资源由小型水电站提供，其中有800多个县主要依靠小型水电站供电。开发小型水电站已成为我国推进农村电气化的重要途径。但是20世纪90年代以前所建的小型水电站都存在着设备和管理运行方式落后、陈旧、技术水平低下，安全性能较差，事故发生率高，电能质量差，经济效益低等弊端。随着计算机监控系统在大型水电站中的成功应用，一批小型水电站自20世纪90年代重汽开始，也陆续实施计算机监控和自动化改造，在已实施计算机监控和自动化改造的小型水电站中，绝大多数电站的改造是成功的，特别是近几年新改造或新投入的小型水电站。但是，在一些小型电站的计算机监控和自动化系统中仍不同程度地存在一些缺陷，少数小型水电所存在的问题比较严重，影响了电站的正常运行。研究和分析这些问题，总结经验，吸取教训，对今后小型水电站的计算机监控系的实行和自动化改造，都是有益的。 1 小型水电站计算机监控系统实施的情况

在所考察和调演的小型水电站中，电站容量一般为800-9600KW，单机容量为400-3200KW，这些电站的计算机监控系统的基本情况如下。 1.1 计算机监控系统的类型

目前小型水电站计算机监控方式有4种基本形式：1 以常规控制装置为主，简称（CASC）方式；2 简单的计算机监控与常规控制装置双重设置方式，简称CCSC方式。3 以计算机监控为主、常规设备为辅方式，建成CBSC方式；4 全计算机方式。

已实施了计算机监控和自动化改造的小型水电站中，大部分采用以计算机监控为主、常规设备为辅方式即CBSC方式或全计算机监控方式。应该说，计算机监控系统的水平较高，属于20世纪末至21世纪初的水平。如河南省的马路湾水电站，装机容量2500kw，装有3台机组，该电站于1996年进行自动化改造并投入计算机监控系统。是河南省最早实行计算机监控的电站，电站的自动化系统采用计算机监控与常规控制双重配制方式。两种控制系统均可独立运行。这种控制方式的结构较为复杂，但其有点是两套系统可能切换，互位备用，可靠性高。经过一段时间的运行，该电站的计算机监控系统及自动化元件出现了一些问题，这样计算机监控系统只能进行监视，不夺口直，整个电站由常规系统来控制，并没有因为计算机监控系统的鼓掌而影响正常发电。随着计算机水平和自动化元件可靠性的提高，实施了计算机监控系统的水电站大都能可靠运行。特别是最近二三年新建的一些小型电站采用以计算机监控系统为主，配置简易手动操作盘的模式，即在计算机监控系统出现故障时，可用手动操作按纽、常规继电器构成的简易自动化开停机回路，进行开停机与增减负荷、无调节的操作，增加了系统的可靠性。且前这种配制模式已被许多小型水电站所采用，一方面增加了水电运行的可靠性，另一方面也为习惯常规控制操作系统的运行人员提供了一定的方便。 1.2 计算机监控系统的功能

对已经实行了计算机监控系统的小型水电站进行调查，并对其监控系统的设计功能与目前所实现的功能进行分析。

这些电站的计算机监控系统设计都是按“无人值班”或“少人但手”设计的，其功能主要包括数据的采集预处理、机组的运行状态检测和运行参数的自动记录与打印、机组的正常自动化操作、机组的机械保护与电气保护、有功和无功的自动调节、自动发电控制（AGC）、自动电压控制（AVC）与辅助设备的自动口之功能。在调查中发现，不同电站的控制系统设计功能实现的程度是不同的。

一、小型水电站的优点

1)小型水电站可以减少甚至摆脱对公共电网的依赖。

2)当河水的流量和流速足够大时，发电的水力就是持续的。只要河流不干涸或彻底冻结，就比风能和太阳能可靠。

3)小型水电站没有污染。水轮机摩擦产生的少量热量传给了溪水，但不会引起任何问题。

4)水轮机发出的电能可用于补充家庭采暖或蒸发制冷所需。

二、小型水电站的不足

1)只有少数人居住在适合水力发电的溪流边上。

2)小溪可能会周期性地彻底冻结或干涸，此时小型水电系统就得停机。

3)要为家庭取暖提供足够的电力，水轮机就需要足够大的水量和水位落差，因此或许需要建造小型水坝或人工瀑布，而这将带来环境和管理方面的问题。

4)小型水电系统的先期投资较大，需要很长时间才能收回成本，由其带来的经济收益也许还没有先期投资高。