论文部分内容阅读
摘要：本文重点介绍了电站发电机机组的微机自动化系统升级改造方面的內容及基本方法。
关键词：发电站 发电机机组 自动化改造
中图分类号：TM312
前言
随着我国经济建设的不断发展，我国的水力发电事业也在不断加快发展的步伐，我国的水电站建设在装机规模以及单机容量方面都在不断提升着质量与水平。单机容量为800MW的水轮发电机组已经在多个水电站进行了安装使用。但是我国由于在水轮发电机组微机保护方面相对于西方发达国家而言起步较晚，需要学习和研究的地方还比较多，而且在水轮发电机的微机自动化改造方面也多将研究重点放在了大型水轮发电机机组上面，对于中型、小型水轮发电机组的微机自动化系统方面的研究进展比较缓慢，从而制约了我国水电站建设的总体发展。
一、中型、小型发电机机组微机自动化系统改造的理念分析
首先，由于我国最近几年将大型、超大型水轮发电机组的微机自动化系统改造放在了更为重要的工作层面上，因此无论是在具体改造的方案制定方面还是在整体开发研究原则上面都更侧重于对大型、超大型水轮发电机组的适用，因此在装置改造的功能设计以及功能运转的动作逻辑设计方面都比较复杂、繁琐。如果运行技术人员不能够具备相应的技术水平及业务能力则很可能无法实现对设备的正常运行操作，这些功能设计和逻辑设计对于中小型水电站的管理人员和技术人员来说将是一个比较困难的问题，而且在侧重大型、超大型水轮发电机组微机改造基础之上的的装置设计和控制方面，普遍存在着造价高昂、操作程序及实际控制较为复杂等问题，这些也都不利于中小型发电机组的实际应用。
其次，当前也有部分改造方法和手段在努力回避前面我们提到的以大型、超大型水轮发电机组为基础的问题。但是在具体操作和改造过程中又往往会出现配置过于传统和简单，其功能设置和逻辑判断也较为简单，这些虽然能够在很大程度上降低自动化改造的相关成本，能够有利于现役工作人员的实际操作，能够实现对中小型发电机组的一定程度的自动化改造，但是同时也存在着自身保护功能不够完善，在实际运转过程中比较容易出现错误运动、拒绝运动等不利于电站正常运转的问题，从而给电站运转的稳定性与安全性带来极大影响。所以针对上述问题，我们有必要专门针对中型、小型水轮发电机组的微机自动化改造进行专门化、细致化的研究工作，从而通过真正合理有效的设计与改造来切实提升中小型发电站的自动化水平，为推动我国发电事业全面均衡发展做出自己的贡献。
二、发电机组微机自动化系统设计改造
进入二十一世纪以来，全球经济和技术革命都如火如荼，当今社会已经进入了信息化、网络化、数字化高速发展的阶段。随着我国计算机相关技术、网络通信相关技术以及电子电力相关技术等一系列现代化高新技术的兴起与广泛应用，具有集成性能高、结构比较紧凑、功能更为齐全以及运行运动更为安全的微机自动化系统已经能够比较普遍的应用于中型及小型发电机组的相关研究当中。在中型、小型水轮发电机组的相关自动化设计改造过程中，主要有以下几个方面的问题需要重点考量。
（一）提升保护功能的改造与配置
在提升中型、小型水轮发电机组的微机自动化改造质量方面，应该将微机的自动化保护装置放在改造设计的首要位置来研究。在保护功能的配置与设计方面，首先应该加强对中型、小型发电机组的特点研究，要从实际应用技术以及经济条件等各方面实现较为完善的保护配置。我们要明确一点的是，对于中型、小型水轮发电机组而言，其所需要的继电保护装置和配置与大型、超大型水轮发电机组所需系统具有明显差别，继电方面的保护配置对于中小型发电机组而言并非最重要的，因此可以采用较为简单的逻辑判据进行，选择配置或者无需配置。而且对于中小型发电机组而言，在机组内部故障保护方面也可以采用比较简单的方法，如采用完全纵差保护以及零序横差保护即可，这样能够在配置方面省掉大部分不必要的保护逻辑设计，大大简化在微机系统自动化改造方面的功能结构与逻辑原理，从而提升实际操作人员的适应性与操作效果。
（二）提升系统自动化改造的性价比
中型、小型发电机组在机组微机自动化系统改造当中存在着功能实现更多、微机运算量更大、逻辑判据更多以及在信息传输和运算分析、数据储存管理等更为复杂繁琐等特点。因此在中型、小型水轮发电机组微机自动化改造设计过程中会受到众多因素的影响，尤其是成本因素的制约，所以必须最大限度降低微机自动化保护装置在整个自动化升级改造工作中的比重，但又由于前文所提及的众多改造特点，因此在进行保护硬件及保护软件的资源方面就必须更为周到细致，要尽量采用能够处理更多集成数据的CPU芯片，从而在既充分实现各种改造升级功能的基础之上有效降低成本投入，实现较高性价比的自动化改造工作。
（三）提升自动化系统的灵便性与稳定性
对于中型、小型水轮发电机组的微机自动化改造工程而言，由于自身的经济条件制约，在成本投资方面会受到诸多影响，从而很难全方位、立体化的实现有效保护配置，所以为了能够在有限的资金条件下充分实现自动化改造及功能实现，为了能够最大限度提升自动化系统的运行可靠性与稳定性。在改造设计过程中可以采用冗余设计原则进行相关设计。所谓冗余设计，主要体现在对自动化保护系统的改造升级问题上，冗余设计就是将整个发电机组需要实现保护功能的模块按照其所需的保护特性进行不同保护单元的设计，将其分别分配在不同的2个单元当中，这两个单元及存在内部的联系性，又具有外部的相对独立性。在每套保护单元的具体配置上，需要包括发对发电机的保护、对后备的保护以及其他一些容易出现运行异常的功能保护。这样当一组保护单元出现问题或工作异常时，另一组保护单元能够快速有效的开始运行，从而最大限度提升发电机组微机自动化保护的运行稳定性。而且为了能够有效适应中型、小型发电机组容易存在的容量差异、机组类型不同问题，可以在保护配置设计中推行配置最大化原则，这样能够有效兼顾不同容量、不同类型的机电保护需要，从而提升自动化改造在功能实现方面的灵便性。
结语
发电机微机自动化系统是中小型水轮发电机组安全稳定、节能经济高效运行的重要保障系统。通过对传统中小型水轮发电机组继电保护系统的技术升级改造研究，形成一个功能完善、动作可靠、综合性价比高等微机综合自动化系统，可以大大提高中小型水轮发电机组运行经济可靠性，同时整个微机保护系统按照高性价比、最大保护配置、2 个保护单元冗余配置等设计原则进行设计，在不同容量和类型水轮发电机组微机保护领域具有较高的应用发展前景。
参考文献
[1]陈建玉. 采用傅里叶算法对部分主设备保护继电器性能的影响分析[J]. 继电器，2010，33（23）：9～10
[2]李朝晖，李勇. 微机在发电机保护中的运用[J]. 电器工业，2010（5）：63～67
[3]葛元宝. 发电机保护换型后过电压保护误动作事故的分析和对策[J]. 电气应用，2009（21）：70～72
关键词：发电站 发电机机组 自动化改造
中图分类号：TM312
前言
随着我国经济建设的不断发展，我国的水力发电事业也在不断加快发展的步伐，我国的水电站建设在装机规模以及单机容量方面都在不断提升着质量与水平。单机容量为800MW的水轮发电机组已经在多个水电站进行了安装使用。但是我国由于在水轮发电机组微机保护方面相对于西方发达国家而言起步较晚，需要学习和研究的地方还比较多，而且在水轮发电机的微机自动化改造方面也多将研究重点放在了大型水轮发电机机组上面，对于中型、小型水轮发电机组的微机自动化系统方面的研究进展比较缓慢，从而制约了我国水电站建设的总体发展。
一、中型、小型发电机机组微机自动化系统改造的理念分析
首先，由于我国最近几年将大型、超大型水轮发电机组的微机自动化系统改造放在了更为重要的工作层面上，因此无论是在具体改造的方案制定方面还是在整体开发研究原则上面都更侧重于对大型、超大型水轮发电机组的适用，因此在装置改造的功能设计以及功能运转的动作逻辑设计方面都比较复杂、繁琐。如果运行技术人员不能够具备相应的技术水平及业务能力则很可能无法实现对设备的正常运行操作，这些功能设计和逻辑设计对于中小型水电站的管理人员和技术人员来说将是一个比较困难的问题，而且在侧重大型、超大型水轮发电机组微机改造基础之上的的装置设计和控制方面，普遍存在着造价高昂、操作程序及实际控制较为复杂等问题，这些也都不利于中小型发电机组的实际应用。
其次，当前也有部分改造方法和手段在努力回避前面我们提到的以大型、超大型水轮发电机组为基础的问题。但是在具体操作和改造过程中又往往会出现配置过于传统和简单，其功能设置和逻辑判断也较为简单，这些虽然能够在很大程度上降低自动化改造的相关成本，能够有利于现役工作人员的实际操作，能够实现对中小型发电机组的一定程度的自动化改造，但是同时也存在着自身保护功能不够完善，在实际运转过程中比较容易出现错误运动、拒绝运动等不利于电站正常运转的问题，从而给电站运转的稳定性与安全性带来极大影响。所以针对上述问题，我们有必要专门针对中型、小型水轮发电机组的微机自动化改造进行专门化、细致化的研究工作，从而通过真正合理有效的设计与改造来切实提升中小型发电站的自动化水平，为推动我国发电事业全面均衡发展做出自己的贡献。
二、发电机组微机自动化系统设计改造
进入二十一世纪以来，全球经济和技术革命都如火如荼，当今社会已经进入了信息化、网络化、数字化高速发展的阶段。随着我国计算机相关技术、网络通信相关技术以及电子电力相关技术等一系列现代化高新技术的兴起与广泛应用，具有集成性能高、结构比较紧凑、功能更为齐全以及运行运动更为安全的微机自动化系统已经能够比较普遍的应用于中型及小型发电机组的相关研究当中。在中型、小型水轮发电机组的相关自动化设计改造过程中，主要有以下几个方面的问题需要重点考量。
（一）提升保护功能的改造与配置
在提升中型、小型水轮发电机组的微机自动化改造质量方面，应该将微机的自动化保护装置放在改造设计的首要位置来研究。在保护功能的配置与设计方面，首先应该加强对中型、小型发电机组的特点研究，要从实际应用技术以及经济条件等各方面实现较为完善的保护配置。我们要明确一点的是，对于中型、小型水轮发电机组而言，其所需要的继电保护装置和配置与大型、超大型水轮发电机组所需系统具有明显差别，继电方面的保护配置对于中小型发电机组而言并非最重要的，因此可以采用较为简单的逻辑判据进行，选择配置或者无需配置。而且对于中小型发电机组而言，在机组内部故障保护方面也可以采用比较简单的方法，如采用完全纵差保护以及零序横差保护即可，这样能够在配置方面省掉大部分不必要的保护逻辑设计，大大简化在微机系统自动化改造方面的功能结构与逻辑原理，从而提升实际操作人员的适应性与操作效果。
（二）提升系统自动化改造的性价比
中型、小型发电机组在机组微机自动化系统改造当中存在着功能实现更多、微机运算量更大、逻辑判据更多以及在信息传输和运算分析、数据储存管理等更为复杂繁琐等特点。因此在中型、小型水轮发电机组微机自动化改造设计过程中会受到众多因素的影响，尤其是成本因素的制约，所以必须最大限度降低微机自动化保护装置在整个自动化升级改造工作中的比重，但又由于前文所提及的众多改造特点，因此在进行保护硬件及保护软件的资源方面就必须更为周到细致，要尽量采用能够处理更多集成数据的CPU芯片，从而在既充分实现各种改造升级功能的基础之上有效降低成本投入，实现较高性价比的自动化改造工作。
（三）提升自动化系统的灵便性与稳定性
对于中型、小型水轮发电机组的微机自动化改造工程而言，由于自身的经济条件制约，在成本投资方面会受到诸多影响，从而很难全方位、立体化的实现有效保护配置，所以为了能够在有限的资金条件下充分实现自动化改造及功能实现，为了能够最大限度提升自动化系统的运行可靠性与稳定性。在改造设计过程中可以采用冗余设计原则进行相关设计。所谓冗余设计，主要体现在对自动化保护系统的改造升级问题上，冗余设计就是将整个发电机组需要实现保护功能的模块按照其所需的保护特性进行不同保护单元的设计，将其分别分配在不同的2个单元当中，这两个单元及存在内部的联系性，又具有外部的相对独立性。在每套保护单元的具体配置上，需要包括发对发电机的保护、对后备的保护以及其他一些容易出现运行异常的功能保护。这样当一组保护单元出现问题或工作异常时，另一组保护单元能够快速有效的开始运行，从而最大限度提升发电机组微机自动化保护的运行稳定性。而且为了能够有效适应中型、小型发电机组容易存在的容量差异、机组类型不同问题，可以在保护配置设计中推行配置最大化原则，这样能够有效兼顾不同容量、不同类型的机电保护需要，从而提升自动化改造在功能实现方面的灵便性。
结语
发电机微机自动化系统是中小型水轮发电机组安全稳定、节能经济高效运行的重要保障系统。通过对传统中小型水轮发电机组继电保护系统的技术升级改造研究，形成一个功能完善、动作可靠、综合性价比高等微机综合自动化系统，可以大大提高中小型水轮发电机组运行经济可靠性，同时整个微机保护系统按照高性价比、最大保护配置、2 个保护单元冗余配置等设计原则进行设计，在不同容量和类型水轮发电机组微机保护领域具有较高的应用发展前景。
参考文献
[1]陈建玉. 采用傅里叶算法对部分主设备保护继电器性能的影响分析[J]. 继电器，2010，33（23）：9～10
[2]李朝晖，李勇. 微机在发电机保护中的运用[J]. 电器工业，2010（5）：63～67
[3]葛元宝. 发电机保护换型后过电压保护误动作事故的分析和对策[J]. 电气应用，2009（21）：70～72