刘晓敏

【摘 要】自动化控制在水电厂运行中扮演了重要角色，具有其特殊性，本文总结了紫坪铺水力发电厂投产以来所遇到的一些实际问题，结合机组首次大修，从水电厂监控系统切入，搜罗新建水电厂自动化的某些常见问题，从PLC程序设计、安装工艺、自动化元件整定值设定以及设备的可靠性等几个方面进行归类总结，并提出了改进措施。

【关键词】水电厂自动化、问题、措施

【中图分类号】TU714【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）02-0411-02

0 前言

紫坪铺水利枢纽工程位于四川省岷江上游都江堰市麻溪乡境内，距成都60km，大坝为砼面板堆石坝，坝高156m，总库容11.12亿m3。紫坪铺电站总装机760MW（4×190MW），年发电量约34.17亿kw·h，年利用小时4496h，以一回500kv出线接入成都环网。2005年11月第一台机组发电，2006年5月最后一台机组发电。2006年12月1#机组首次大修、2007年3月3#机组首次大修、2007年4月4#机组首次大修、2008年4月2#机组首次大修。

紫坪铺电站计算机监控系统采用开放式分层分布系统，全分布数据库。整个系统由电站主控级计算机和现地控制单元（LCU）组成，采用100Mbps冗余双光纤交换式以太网联结。电站各发电机组分别设置一套LCU，公用系统和500kV开关站各设置一套LCU，闸坝设置一套LCU。LCU直接监控被监控设备的生产过程，既可作为分布系统中的现地智能终端，又可作为独立装置单独运行。各LCU所有I/O板是南瑞公司制造的MB80智能模板。上位机采用南瑞公司NC2000系统。

紫坪铺电厂投产以来，计算机监控系统较好的完成了预定任务，但也遇到了各种问题，这些问题涉及了设计、安装以及设备等各各方面，以下对某些具体且典型的问题进行阐述，以便同行参考、指正。

1 PLC程序设计

2006年5月26日16时47分发生密封水中断超时，流程自启动1#机组事故停机操作。对报警信号进行检查，密封水传感器于5月25日发送中断信号并保持，5月26日顶盖水位传感器发送水位过高信号。水机保护事故停机流程启动条件之一为密封水中断10分钟加顶盖水位过高，条件满足立即启动事故停机流程，经检查顶盖水位传感器在水位只有200mm时误报顶盖水位过高（此信号应在水位600mm触发）由此启动事故停机流程，此次事故由传感器误报引起。该事故较为典型，突出反映了设计思路必须符合现场的实际情况。设计人员充分考虑了水机保护，却忽略了设备的可靠性，加之判定条件过于简单，造成了此次事故的发生。经长期运行观察：我厂主轴密封结构较好，顶盖漏水量较小，顶盖自流排水相对通畅，积水基本可排除，加之中控室运行人员监盘，日常巡回以及水车室工业电视监视可较好的保证机组安全运行，后经研究，为防止类似情况再次发生，将该保护流程取消。

紫坪铺电厂原温度保护（超限判定）为单瓦温度大于60℃且小于85℃即执行温度保护事故停机流程，此判定过于简单，一旦发生端子松动、断线等情况很容易使温度保护误动引起事故停机，造成不必要的损失，为避免温度保护误动情况发生，在PLC程序中对瓦温越限判定进行了优化：

（1）每点温度越限且小于上限温度，具体为：推力瓦温：>60℃且≤85℃；上导瓦温：>65℃且≤85℃；下导瓦温：>65℃且≤85℃；水导瓦温：>65℃且≤85℃；如果温度超过此设定温度就闭锁温度保护不启动。

（2）采用梯度（每秒钟温度变化<±3℃）判定，将上一秒记录的温度与本次扫描周期温度值进行比较，如果大于设定的梯度值则闭锁保护。

（3）任意相邻两点同时满足以上1、2两个条件且延时5秒启动事故停机。

采用此判定后就能有效的对断线、端子松动等情况造成的温度异常升高进行有效闭锁。

通过以上两个例子我们可以看出，监控系统虽然完全正确的执行了预定的程序，但结果却不是我们所需要的，这就要求设计人员充分考虑现场可能发生的各种情况，以完善PLC程序设计。

2 安装工艺

优良的安装工艺是电厂稳定运行的前提条件，通过近两年的稳定运行，证明了我厂安装工艺总体情况良好，但就监控系统而言，依然存在个别问题。

2007年3月9日监控系统报警出现混乱，某些未动作的开关量信号出现异常报警，经分析，初步判断为监控系统外围回路存在接地短路现象。而要从全厂所有上送监控系统信号中找到该接地点却绝非易事，经过数小时的查找、观察，最终发现1#机组尾水门处水位传感器信号线接地短路，因机组投产后该传感器一直未安装，信号线未做较好的绝缘包扎，导致此次故障的发生。电厂维护人员在投产初期也应充分了解未引入监控系统的信号并检查该回路绝缘情况，最好断开其输入LCU的信号，待具备条件后再行接入。

我厂接机后发现4#机组推力油槽油位过高过低同时报警，经查少铺设了一根电缆，只有带病运行一年后在大修时进行处理。

安装工艺还体现在盘柜接线的规范化，安装期间接线规范整齐、套头、电缆编号标注明确会为今后的日常维护及大修工作带来很大的方便。

3 自动化元件整定值的设定

自动化元件整定值设定的合理性一般需要在长期的实际运行中得到验证，往往初设中所设定的整定值与现场实际情况存在一定差异，这就要求在投产前的试验以及投产初期对现场数据进行跟踪记录。

2007年3月28日3#机组大修试验过程中，发生“停机过程中剪断销剪断”导致紧急事故停机，经检查其原因为停机过程中制动闸充气，致使剪断销气源压力下降至0.55Mpa（整定值）以下，压力开关动作。监控系统认为“剪断销”气源压力无压，执行紧急停机流程。对3#机组进行加闸试验，加闸后气源压力下降至0.50Mpa左右，显然原0.55Mpa的整定值偏高，后经研究将“剪断销剪断”等气源压力开关整定值调整至0.40Mpa。

2006年8月22日中控室频报“2#机组空冷器冷却水流量”中断，经检查该信号频繁报警是由于2#机组空冷器冷却水流量计整定值设定偏小所致，最大流量设置为456 m3/h，中断报警设置为3%（即中断报警流量为13. 68 m3/h ），后将最大流量由456 m3/h改至800m3/h，现场实际流量为650 m3/h左右，中断流量由3%改至20%（即中断流量为160m3/h）。重新开启关闭冷却水试验，不再报中断信号。

在日常的运行中“发电机上导轴承冷却水压力”、“发电机推力、下导轴承冷却水压力”、“发电机水导导轴承冷却水压力”也时常误报压力过低信号，现场实际压力为0.25-0.30Mpa，整定值设定为0.25Mpa，在已经大修机组中我厂也将其整定值调整至0.15Mpa，目前运行情况良好。

综合以上实例，对于参与控制的自动化元件，其整定值的设定尤显重要，必须在投产前进行充分的试验，掌握现场实际数据，从而避免投产后不必要的损失。对于普通的开关量报警信号，其整定值的设定可根据实际情况避开临界值，以达到最好的监视效果。

4 设备的可靠性

我厂水导油槽油混水装置采用油槽底部安装方式，投产以来由于顶盖甩水，多次发生水导油槽“油混水”装置误报，维护人员采用各种方法对该装置进行防水处理，均未达到良好的效果，长期运行经验表明：就我厂水导油槽实际情况而言，油混水装置不适合采用油槽底部安装方式，目前厂部已考虑对其进行技术改造。

笔者认为：自动化元件误报所带来的隐患，其最主要的并非是误报所带来的后果，最大的隐患在于其产生的“狼来了”效应。多次误报往往会使运行及维护人员产生麻痹思想，从而放松警惕，由此增大发生重大事故的几率。新建电厂应对自动化元件的误报率进行统计，对于可靠性较差的自动化元件应考虑更换品牌，对于现场环境恶劣而造成误报的，应考虑进行技改。

5 结束语

本文对通过对紫坪铺水力发电厂投产以来监控系统的常见问题进行分析，希望能对同类水电厂自动化的设计，安装及维护工作有所启发和帮助。

参考资料

[1] 紫坪铺水力发电厂检修记录，紫坪铺水力发电厂

[2] 方辉钦。现代水电厂计算机监控技术与试验.北京：中国电力出版社，2004，3