基于GE90-30PLC水电站现地控制的应用研究
|
摘要
近年来,为了促进小型水电站实现自动化控制,对已建水电站更新技改,进行必要的增容,扩大效益,促进小型水电站的自动化水平的提高。大多数小型水电站采用以常规控制装置与计算机监控相结合的控制方式。由于每个小型水电站的工况、要求不同,使得不同水电站的控制系统有较大的差异。浙江天台桐柏水电站是建于70年代的坑道式水电站,其采用常规设备,运行维护工作量大,安全性能较差。我们用基于GE90-30PLC水电站控制系统进行改造。本文分析的是天台桐柏水电站现地控制系统部分。
本文首先分析了国内外水电站控制系统发展概况,简述了水电站控制系统的总体构架、PLC数据采集处理、系统配置。然后,综合目前国内外小型水电站中使用的各种PLC,结合浙江天台桐柏水电站的实际工况,确定现地控制系统由一体化工控机,GE90-30PLC和电量交流采样装置等组成的高性能可编程控制器。依据功能分析,硬件部分实现系统配置结构。软件的实现方面,采用流程方式进行编写,引入了流程指针的方式进行顺序控制,同时在每一步流程中引入流程中断的中继,最终实现水电站现地控制的要求,实现电站无人值班(少人值守)的运行方式。最后本文针对水电站自动化系统的发展趋势进行展望。
In recent years, the automatic level of small hydropower stations improved increasingly with the technical reformed and necessary capacity enhanced. Most small hydropower stations combined the general control devices with computer monitored system to realize the automatic control. The control system of different hydropower stations has the distinct characteristics because of the various work conditions and operating requirements. The Tongbai power plant of Tiantai city was a undermined hydroelectric station which was constructed in 1970's. The Tongbai station needs more maintenance work and which security is worse at the same time by reason of the adoption of the routine equipments. This paper rebuilt the hydropower station based on the GE90-30 PLC control system and analyzed the local control unit part of the station.
Firstly, the thesis summarized general situation of the hydropower station control system at home and abroad, and illuminated the general frame of control system and PLC's date acquisition, processing and configuration. Considered all kinds of PLC in small hydropower stations and the practical work condition of Tongbai station, the local control system was designed as a high-power programmable controller which comprised industry computers, GE90-30 PLC and electric energy AC sampling devices. According to the function analysis, the hardware part has the modular structure. The program was compiled with the flow manner and the flow pointer was imported to implement the sequence control. The relay interruption was used in every flow step simultaneously to achieve the requirements of hydropower station local control and the unattended operation mode. The trend of development of hydropower station automatic control system was prospected at last.
本文首先分析了国内外水电站控制系统发展概况,简述了水电站控制系统的总体构架、PLC数据采集处理、系统配置。然后,综合目前国内外小型水电站中使用的各种PLC,结合浙江天台桐柏水电站的实际工况,确定现地控制系统由一体化工控机,GE90-30PLC和电量交流采样装置等组成的高性能可编程控制器。依据功能分析,硬件部分实现系统配置结构。软件的实现方面,采用流程方式进行编写,引入了流程指针的方式进行顺序控制,同时在每一步流程中引入流程中断的中继,最终实现水电站现地控制的要求,实现电站无人值班(少人值守)的运行方式。最后本文针对水电站自动化系统的发展趋势进行展望。
In recent years, the automatic level of small hydropower stations improved increasingly with the technical reformed and necessary capacity enhanced. Most small hydropower stations combined the general control devices with computer monitored system to realize the automatic control. The control system of different hydropower stations has the distinct characteristics because of the various work conditions and operating requirements. The Tongbai power plant of Tiantai city was a undermined hydroelectric station which was constructed in 1970's. The Tongbai station needs more maintenance work and which security is worse at the same time by reason of the adoption of the routine equipments. This paper rebuilt the hydropower station based on the GE90-30 PLC control system and analyzed the local control unit part of the station.
Firstly, the thesis summarized general situation of the hydropower station control system at home and abroad, and illuminated the general frame of control system and PLC's date acquisition, processing and configuration. Considered all kinds of PLC in small hydropower stations and the practical work condition of Tongbai station, the local control system was designed as a high-power programmable controller which comprised industry computers, GE90-30 PLC and electric energy AC sampling devices. According to the function analysis, the hardware part has the modular structure. The program was compiled with the flow manner and the flow pointer was imported to implement the sequence control. The relay interruption was used in every flow step simultaneously to achieve the requirements of hydropower station local control and the unattended operation mode. The trend of development of hydropower station automatic control system was prospected at last.
引文
[1]马一太,刑英丽.我国水力发电的现状和前景.能源工程,2003年,第4期:1-4
[2]顾景芳,方辉钦等.我国水电站自动化辉煌业绩回顾及新世纪展望.水电自动化与大坝监测,2002年,第26卷,第1期:5-9
[3]李定中.我国水电丌发与机电设计的未来课题研究.水力发电,2003年,第29卷,第2期:40-41
[4]谢雨明.艇湖水电站的无人值班控制保护系统.中国农村水利水电,2000年,第04期:44-45
[5]楚方求,游大海,刘晓文,廖智华等.永兴水电站无人值班(少人值守)的自动化改造.中国农村水利水电,2003年,第07期:66-67
[6]严凤鸣.金河三级水电站远控改造.四川水力发电,2006年,第5期:93-94
[7]冯汉夫,刘建荣.基于J2EE技术的水电厂远程计算机监控系统的研究.西北水电,2006年,第2期:60-63
[8]胡雄峰,肖志怀,周良画.浙江三插溪水电站计算机监控系统改造设计.中国农村水利水电,2006年,第7期:122-124
[9]陈国庆.葛洲坝大江电厂计算机监控系统调试与运行完善.电力系统自动化,1995年,第19卷,第6期:57-60
[10]刘晓波,王德宽,刘晓鹏.隔河岩水电厂现地控制单元改造.水电自动化与大坝监测,2003年,第27卷,第1期:14-16
[11]郭许文.抽水蓄能电站计算机监控系统规划和选型配置.水力水电,2001年,第11期:55-57
[12]张润时,马德明.水电站计算机监控系统网络延伸试验.电力系统自动化,2000年,第.24卷,第14期:67-69
[13]高明杰.十三陵抽水蓄能电站监控系统的控制和监视方式分析.水电厂自动化,1997年,第2期:14-17
[14]汪军,张红芳.我国抽水蓄能电站计算机监控技术评价.水电自动化与大坝监测,2002年,第26卷,第1期:22-24
[15]胡顺彬,陈琦.S7-200PLC在凤凰水电站辅机监控系统的改造中的应 用.水电自动化与大坝监测,2004年,第28卷,第4期:22-24
[16]T.Cegrell.PowerSystemControl.Technologg.Printice-HallInternational,1986,132-135
[17][巴西]H.W.克罗奇等.伊泰普水电工程设计和施工时的有效风险分析和管理.水利水电快报,2001年,第22卷,第1期:18-20
[18]张启明.富春江水电厂计算机监控系统的技术改造.水力发电,1999年,第9期:53-54
[19]舒燕平.美国水电站的增容改造和老坝改建.华东电力,1995年,第10期:48-50
[20]梁见诚泽,陶汉冕校.巴斯康提抽水蓄能电站的电气特点.水电厂自动化技术,1983年,第1期:1-13
[21]查荣瑞,朱晓韬.串行通信在大朝山电站计算机监控系统中的应用.水电自动化与大坝监测,2004年,第28卷,第2期:20-22
[22]S.奈特,E.怀特,杨家胜.大古力水电站发电机增容.水利水电快报,1997年,第18卷,第16期:14-16
[23]Hans Aunemo Carlos Azuaje Geir Gulbrandsen Pedro Zambrano古力电站二号机组的改进.水力发电,2004年,第30卷第A03期:158-164
[24]文宏泽.浅析漫湾电站效益及滚动开发小弯电站 云南水力发电.1998年,第14卷,第4期:25-28
[25]Yan yi-han et al.A Fast Following Synchronizer of Generator.IEEE Transaction on Energy Conversion,Vol.3,1988,12,225-237
[26]刘毅力.基于S7-200PLC微机调速器的研究[硕士学位论文].西安理工大学,2004年
[27]Masiello RD.Evolution of Energy Management Systems.IFAC Symposium on Power Systems and Power Plant Control,Seoul,Korea,August 22-25,1989,35-38
[28]符向前,刘光临,蒋劲.隔河岩水轮发电机组状态监测与诊断系统.水电自动化与大坝监测,2002年,第26卷,第3期:26-28
[29]刘亚萍.实施下苇甸水电站无人值班的技术问题.华北电力技术,1995年,第10期:29-32
[30]廖荣庆.Windows环境下水电站现地控制单元监控软件开发.水利水电 快报,1998年,第19卷,第12期:3-6
[31]Meisel J.Distributed control for Hydroelectric Plants,Water Power & Dam construotion.Jan.1996,28-30
[32]王定一.水电厂计算机监视与控制.中国电力出版社,2001年
[33]王艾.基于PCC的水电站现地控制单元的研究与设计[硕士学位论文].武汉理工大学,2004年
[34]Dallas semiconductor.Application Nole 62 on Dual Port RAM.1998
[35]张巍,徐锦才,徐国君等.水电站实时监控系统数据库的优化设计.小水电,2004年,第4期:38-43
[36]龚力文,罗新.飞来峡电厂计算机监控系统.小水电,2004年,第2期:47-48
[37]刘江啸,白重峰.水电站计算机自动控制与调节的研究.华中电力,2007年,第20卷,第5期:31-34
[38]王军,小型水电站计算机监控系统的应用.甘肃科技,2005年,第21卷,第11期:84-109
[39]邵显成,权先璋,范卫红等.水电站网络监控系统中线程通信技术.水电能源科学,1998年,第16卷,第1期:51-54
[40]毕明爽,张允.水电站微机监控系统现地控制单元(LCU)设计的探讨.吉林水利,2003年,第9期:49-51
[41]黎昕,马雪梅,张宇亮.工业电视监视系统在江口水电站的应用.东北水利水电,2004年,第6期:11-12
[42]李征宇,于硕.PLC与组态软件在水电站中的应用.基础自动化,2002年,第7卷,第1期:54-56
[43]沈祖怡.水轮机调节系统分析.水利电力出版社,1991年
[44]李晃.并联PID水轮机电液调速器微分环节参数日探讨.大电机技术,1995年,第5期:56-58
[45]程楚远,傅闯等.水轮机调速器的仿智能PID控制.电力系统自动化,2002年,第26卷,第13期:56-58
[46]陶永华,尹怡欣,葛芦生等.新型PTD控制应用.机械工业出版社,1998年
[47]陈启卷,张宇,徐枋同等.自校正PID水轮机调速器.武汉水利电力大学学报,1994年,第7卷,第3期:323-329
[48]李晃.并联PID水轮机调速系统静态特征.大电机技术,1992年,第2期:56-58
[49]魏守平.现代水轮机调节技术.华中科技大学出版社.2001年
[50]颜明.滩水电站电厂辅助系统简介.水力发电,2000年,第5期:50-51
[51]Zadeh K Net al.Operation Planning and Control of Cascaded Hydro Plants.IEEE Transactions on Power Systems,Vol.6.No2.May1991,54-57
[52]刘国伟,骆一萍,申忠如,霍大渭.自动准同期装置的研制.西北电力技术,2002年,第5期:6-8
[53]Degens AJ et al.Automatic Synchronizing and paralleling of Synchronous Machines by means of a Microprocessor.Eleetric Machines and Power Systems,1984,9,89-92
[54]Otto Hartmann.EPRI Hydropower Reliablity Study.Proceeding of the American Power Conference.1984.Vol.6,94-97
[55]钟国喜.水电站综合自动化系统抗干扰问题探讨.湖南电力,2006年,第26卷,第6期:34-36
[56]秦少杰.水电站中PLC控制系统的抗干扰措施.电气开关,2005年,第5期:32-33
[57]张伟.水电站微机自动化系统抗干扰措施的探讨.闽西职业大学学报,2003年,第2期:94-96
[58]胡承斌,李小勇,张文强.石泉水电厂计算机监控系统改造综述.中国农村水利水电,2004年,第7期:106-108
[59]Prowse D.C H.et al.Experience with Joint AGC Regulation.IEEE Transactions on Power Systens,Vol.9,1994-11-04,68-70
[60]王定一.水电厂计算机监视与控制.中国电力出版社,2001年
[61]赵涌,陈光丈,陈万亮.徒岭水电站现地控制单元的通信管理.湖北水力发电,2005年,第3期:43-44
[62]Special Report:Power Plant Automation,Power,1995,No.2,15-16
[63]陈光大.计算机监控系统[M].武汉水利电力大学出版社,2000年
[2]顾景芳,方辉钦等.我国水电站自动化辉煌业绩回顾及新世纪展望.水电自动化与大坝监测,2002年,第26卷,第1期:5-9
[3]李定中.我国水电丌发与机电设计的未来课题研究.水力发电,2003年,第29卷,第2期:40-41
[4]谢雨明.艇湖水电站的无人值班控制保护系统.中国农村水利水电,2000年,第04期:44-45
[5]楚方求,游大海,刘晓文,廖智华等.永兴水电站无人值班(少人值守)的自动化改造.中国农村水利水电,2003年,第07期:66-67
[6]严凤鸣.金河三级水电站远控改造.四川水力发电,2006年,第5期:93-94
[7]冯汉夫,刘建荣.基于J2EE技术的水电厂远程计算机监控系统的研究.西北水电,2006年,第2期:60-63
[8]胡雄峰,肖志怀,周良画.浙江三插溪水电站计算机监控系统改造设计.中国农村水利水电,2006年,第7期:122-124
[9]陈国庆.葛洲坝大江电厂计算机监控系统调试与运行完善.电力系统自动化,1995年,第19卷,第6期:57-60
[10]刘晓波,王德宽,刘晓鹏.隔河岩水电厂现地控制单元改造.水电自动化与大坝监测,2003年,第27卷,第1期:14-16
[11]郭许文.抽水蓄能电站计算机监控系统规划和选型配置.水力水电,2001年,第11期:55-57
[12]张润时,马德明.水电站计算机监控系统网络延伸试验.电力系统自动化,2000年,第.24卷,第14期:67-69
[13]高明杰.十三陵抽水蓄能电站监控系统的控制和监视方式分析.水电厂自动化,1997年,第2期:14-17
[14]汪军,张红芳.我国抽水蓄能电站计算机监控技术评价.水电自动化与大坝监测,2002年,第26卷,第1期:22-24
[15]胡顺彬,陈琦.S7-200PLC在凤凰水电站辅机监控系统的改造中的应 用.水电自动化与大坝监测,2004年,第28卷,第4期:22-24
[16]T.Cegrell.PowerSystemControl.Technologg.Printice-HallInternational,1986,132-135
[17][巴西]H.W.克罗奇等.伊泰普水电工程设计和施工时的有效风险分析和管理.水利水电快报,2001年,第22卷,第1期:18-20
[18]张启明.富春江水电厂计算机监控系统的技术改造.水力发电,1999年,第9期:53-54
[19]舒燕平.美国水电站的增容改造和老坝改建.华东电力,1995年,第10期:48-50
[20]梁见诚泽,陶汉冕校.巴斯康提抽水蓄能电站的电气特点.水电厂自动化技术,1983年,第1期:1-13
[21]查荣瑞,朱晓韬.串行通信在大朝山电站计算机监控系统中的应用.水电自动化与大坝监测,2004年,第28卷,第2期:20-22
[22]S.奈特,E.怀特,杨家胜.大古力水电站发电机增容.水利水电快报,1997年,第18卷,第16期:14-16
[23]Hans Aunemo Carlos Azuaje Geir Gulbrandsen Pedro Zambrano古力电站二号机组的改进.水力发电,2004年,第30卷第A03期:158-164
[24]文宏泽.浅析漫湾电站效益及滚动开发小弯电站 云南水力发电.1998年,第14卷,第4期:25-28
[25]Yan yi-han et al.A Fast Following Synchronizer of Generator.IEEE Transaction on Energy Conversion,Vol.3,1988,12,225-237
[26]刘毅力.基于S7-200PLC微机调速器的研究[硕士学位论文].西安理工大学,2004年
[27]Masiello RD.Evolution of Energy Management Systems.IFAC Symposium on Power Systems and Power Plant Control,Seoul,Korea,August 22-25,1989,35-38
[28]符向前,刘光临,蒋劲.隔河岩水轮发电机组状态监测与诊断系统.水电自动化与大坝监测,2002年,第26卷,第3期:26-28
[29]刘亚萍.实施下苇甸水电站无人值班的技术问题.华北电力技术,1995年,第10期:29-32
[30]廖荣庆.Windows环境下水电站现地控制单元监控软件开发.水利水电 快报,1998年,第19卷,第12期:3-6
[31]Meisel J.Distributed control for Hydroelectric Plants,Water Power & Dam construotion.Jan.1996,28-30
[32]王定一.水电厂计算机监视与控制.中国电力出版社,2001年
[33]王艾.基于PCC的水电站现地控制单元的研究与设计[硕士学位论文].武汉理工大学,2004年
[34]Dallas semiconductor.Application Nole 62 on Dual Port RAM.1998
[35]张巍,徐锦才,徐国君等.水电站实时监控系统数据库的优化设计.小水电,2004年,第4期:38-43
[36]龚力文,罗新.飞来峡电厂计算机监控系统.小水电,2004年,第2期:47-48
[37]刘江啸,白重峰.水电站计算机自动控制与调节的研究.华中电力,2007年,第20卷,第5期:31-34
[38]王军,小型水电站计算机监控系统的应用.甘肃科技,2005年,第21卷,第11期:84-109
[39]邵显成,权先璋,范卫红等.水电站网络监控系统中线程通信技术.水电能源科学,1998年,第16卷,第1期:51-54
[40]毕明爽,张允.水电站微机监控系统现地控制单元(LCU)设计的探讨.吉林水利,2003年,第9期:49-51
[41]黎昕,马雪梅,张宇亮.工业电视监视系统在江口水电站的应用.东北水利水电,2004年,第6期:11-12
[42]李征宇,于硕.PLC与组态软件在水电站中的应用.基础自动化,2002年,第7卷,第1期:54-56
[43]沈祖怡.水轮机调节系统分析.水利电力出版社,1991年
[44]李晃.并联PID水轮机电液调速器微分环节参数日探讨.大电机技术,1995年,第5期:56-58
[45]程楚远,傅闯等.水轮机调速器的仿智能PID控制.电力系统自动化,2002年,第26卷,第13期:56-58
[46]陶永华,尹怡欣,葛芦生等.新型PTD控制应用.机械工业出版社,1998年
[47]陈启卷,张宇,徐枋同等.自校正PID水轮机调速器.武汉水利电力大学学报,1994年,第7卷,第3期:323-329
[48]李晃.并联PID水轮机调速系统静态特征.大电机技术,1992年,第2期:56-58
[49]魏守平.现代水轮机调节技术.华中科技大学出版社.2001年
[50]颜明.滩水电站电厂辅助系统简介.水力发电,2000年,第5期:50-51
[51]Zadeh K Net al.Operation Planning and Control of Cascaded Hydro Plants.IEEE Transactions on Power Systems,Vol.6.No2.May1991,54-57
[52]刘国伟,骆一萍,申忠如,霍大渭.自动准同期装置的研制.西北电力技术,2002年,第5期:6-8
[53]Degens AJ et al.Automatic Synchronizing and paralleling of Synchronous Machines by means of a Microprocessor.Eleetric Machines and Power Systems,1984,9,89-92
[54]Otto Hartmann.EPRI Hydropower Reliablity Study.Proceeding of the American Power Conference.1984.Vol.6,94-97
[55]钟国喜.水电站综合自动化系统抗干扰问题探讨.湖南电力,2006年,第26卷,第6期:34-36
[56]秦少杰.水电站中PLC控制系统的抗干扰措施.电气开关,2005年,第5期:32-33
[57]张伟.水电站微机自动化系统抗干扰措施的探讨.闽西职业大学学报,2003年,第2期:94-96
[58]胡承斌,李小勇,张文强.石泉水电厂计算机监控系统改造综述.中国农村水利水电,2004年,第7期:106-108
[59]Prowse D.C H.et al.Experience with Joint AGC Regulation.IEEE Transactions on Power Systens,Vol.9,1994-11-04,68-70
[60]王定一.水电厂计算机监视与控制.中国电力出版社,2001年
[61]赵涌,陈光丈,陈万亮.徒岭水电站现地控制单元的通信管理.湖北水力发电,2005年,第3期:43-44
[62]Special Report:Power Plant Automation,Power,1995,No.2,15-16
[63]陈光大.计算机监控系统[M].武汉水利电力大学出版社,2000年