浅谈PLC在水电站中的应用
摘要
介绍可编程序控制器在水电站综合自动化改造中的应用，包括系统组成、主要功
能，软硬件设计等。

PLC技术的应用改善了运行条件，提高了劳动生产率，节省了运行维护费用，并为实现电站无人值班运行奠定了基础。

关键词可编程序控制器（PLC）水电站自动化
1 引言
为了提高电能质量和发电效率，在老式水电站中以常规控制、人工操作为主的控制模式已被计算机监控系统为基础的综合自动化模式所替代，在新建水电站中综合自动化要求得到充分体现，使水电站逐步实现少人值班或无人值班的控制模式。

某水电站装设两台立式水轮发电机组，单机容量20000KW，为小型引水式电站。

电机
出口电压10.5KV,电站电气主接线为单母线接线，经两台主变，出线为两条110KV线路。

本文介绍以可编程序控制器（PLC）为基础，采用计算机集散控制方式，全面提高该电站控制系统的自动化程度，使系统更有效安全的运行。

2本站PLC控制系统简介
根据控制需要，全站监控分为两级，即电站控制级和现地控制级。

现地控制级由以PLC 为核心的四个现地控制单元（LCU）组成，包括两台机组控制LCU, 一台公共LCU和首部LCU; 电站控制级即上位机由四台微机组成，包括一台工程师工作微机、一台通讯工作微机和两台操作员微机，现地控制单元（LCU）之间以及上位机与现地控制单元采用100M太网链接。

系统结构如图1。

2.1现地控制级简介
当机组LCU在现地位置时其机组控制为现地（机组LCU）控制，此时开停机等操作都在机组LCU柜上进行。

机组LCU柜采用ABB的PLC并且在控制柜上有触摸屏，可以实时监控设备的运行情况，同时通过通讯把信息传递到上位机保证后台监控的真实。

若在机组LCU下发电令其PLC将会对主阀控制系统、技术供水控制系统、调速器控制系统、励磁控制系统及同期系统依次下达工作指令，使机组正常发电并网。

其开机基本流程为；打开主阀→开技术供水→开调速器→投励磁→并网。

在此过程中机组LCU的指令通过通下达到各个控制系统的PLC中并且把各设备的运行情况送达到后台实现对机组的全程监控。

当然在此系统中开机流程所涉及到的各个小系统（主阀控制系统、技术供水控制系统、调速器控制系统励磁控制、统及同期系统）也都能独立操作。

即把所有设备控制打到现地这样就是完全手动操作机组开机并网。

此方法为迫不得已时设备运行的控制方法，但是这样已经大大降低了电站的自动化程度。

此方法在操作上与老式的水电站控制相比没有更大的优势，只是在体制系统上有所进步而已。

2.2电站控制级简介
上位机采用工控微机控制，主要控制机组、辅助设备及断路器的运行及实时记录各设备的运行情况、报警情况等。

3系统功能
3.1现地控制级
整个现地控制级完成全站设备的继电保护和水机保护，电气量（模拟量、开关量、脉冲
量等）及非电气量（水位、压力、温度、转速等）的采集处理，断路器及部份隔离开关的分合闸控制，水轮发电机组自动程序控制，全站公用设备的运行监视、控制等功能。

（1）机组LCU 包括温度巡检装置、电量及非电量采集单元、PLC 自动化装置等，温度巡检单元用于全厂机组导轴承和发电机定子温度的监测。

电气量采集单元用于对全厂各机组与线路的三相电压、三相电流、有功、无功、功率因数、有功电能、无功电能等电气参数进行监测和事件
记录，送至工控主机，同时设置一套微机自动准同期装置，用于实现在全厂各机组的同期网。

非电量采集单元可根据具体情况而定，主要是对冷却水压力、调速器油压、集水井液位等进行监测。

机组LCU 单元主要用于完成水轮机及辅助设备的自动化控制操作。

（2）公共LCU 包括线路单元、厂用变单元、主变单元等单元的信号采集及控制。

3.2 上位机系统
中控室微机用于对电站的数据进行处理分析，实时更新数据，定时记录运行数据，实时记录事故、故障信息及开关变化信息；对所记录文件，送服务器存档；向控制器发出操作指令，对机组进行起动、停机、有功无功调节控制；大屏幕显示器可显示系统运行图及实时
运行参数，进行机组开、停机跟踪显示，亦可以图表、曲线的形式显示历史文件，可打印数据报表、事件顺序记录、开关事故变换。

从控制室可以通过鼠标向各现地控制单元（PLC）发出各种指令，或者查询各种运行数据、历史文件、打印运行报表等。

实时运行数据采用分页显示方法，可根据需要查看、调用历史文件。

采用菜单方式，提示操作人员选择要查看/ 打印的内容。

对于操作指令如某一台发电机组运行方式的设置或开停机操作，微机以屏幕提示方式帮助运行人员完成操作。

对电站发电机组的控制有立即鼠标控制和计划指令控制两种方法。

可以使发电机组按设定好的程序实现开停机操作，也可由运行人员用鼠标对其进行控制。

4 水电站集水井水泵
PLC控制举例
本站有两台18.5KW的水泵对集水井进行排水，其工作电压为380KV，控制要求如下：（1）、两台水泵电机采用星三角转换启动；
（2）、两台水泵都能进行手动和自动切换控制；
（3）、每台水泵既可作主泵又能作备泵；
（4）、水池深5m，当水位到3m时启动主泵，到4m时启动备泵，水位到0.5m 时停泵。

（5）、绘制出控制原理图、I/O点表、PLC梯形图及PLC外部接线图。

（后付图纸）
5 结束语
采用PLC系统控制水电站实现自动控制，电站的综合自动化水平得到了极大的提高，增加了系统可靠性和安全性。

在微机监控台上即可实现全站的监视操作和运行管理，可使值班人员减到最少，改善了运行条件，提高了劳动生产率，节省了运行维护费用。

并为实现电站无人值班运行奠定了基础。

参考文献
（1）周元兴.
电工与电子技术基础机械工业出版社
. （2）王兆晶维修电工(技师、高级技师) . 机械工业出版社
. （3）范永胜，王岷电气控制与PL应用（第二版）中国电力出版社
. （4）许建安水电站自动化技术中国水利水电出版社。