前言

水電廠輔機控制系統(tǒng)的安全運行直接關(guān)系到電廠的安全生產(chǎn)，其主要包括油系統(tǒng)、氣系統(tǒng)、水系統(tǒng)等各單元的控制。各單元布置分散，一般具有以下共性：

● 大部分采用泵進(jìn)行控制。如油壓系統(tǒng)采用油泵維持油壓和油位，排水系統(tǒng)采用水泵控制水位。

● 均需可靠的自動控制。由于這些單元的運行工況時刻在變，為保證電廠的安全穩(wěn)定運行，減少運行值班人員的工作強度，所有單元必須采取可靠的自動控制。

● 運行環(huán)境較為惡劣。

1、問題的提出

由于技術(shù)限制及重視程度等原因，早期建成的許多水電廠輔機控制系統(tǒng)普遍采用“接觸器+繼電器+傳感器”回路，該回路存在許多缺點：電機啟動沖擊電流大；接觸器易燒毀；接點易粘連、燒結(jié)、拒動；保護(hù)功能不完善；接線復(fù)雜，維護(hù)工作量大；無法實現(xiàn)與全廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)通訊等。

柘林水電廠老廠裝機容量4×45MW，1975年全部投產(chǎn)發(fā)電。所有輔機控制系統(tǒng)也是采取上述回路，壓油裝置系統(tǒng)就因接觸器接點粘連等原因，曾多次燒毀油泵，給安全生產(chǎn)帶來極大的隱患，也成為實現(xiàn)全廠綜合自動化，進(jìn)一步提高電廠自動化水平的突出問題。

2、解決方案

柘林水電廠擴建工程（以下簡稱新廠）共安裝兩臺120MW水輪發(fā)電機組，其輔機控制系統(tǒng)主要包括排水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、油壓系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、主送排風(fēng)系統(tǒng)、主變冷卻器控制系統(tǒng)、廠用電自動投入系統(tǒng)等單元。新廠輔機控制系統(tǒng)采用高可靠性的可編程控制器（PLC）為核心組件，配以一系列專用模塊，以軟啟動器為電機啟動元件，較好地克服了老廠所出現(xiàn)的問題。下面以新廠油壓裝置控制系統(tǒng)為例作一個簡單的介紹。

2.1 控制對象

● 壓油泵 2臺電機功率75KW

● 壓油罐 壓力變送器1個 壓力開關(guān)5個 液位變送器1個

液位開關(guān)1個 自動補氣裝置1個

● 回油箱 液位變送器1個 液位信號器1個 油混水信號器1個

2.2 PLC模塊配置及I/O點統(tǒng)計

油壓裝置控制系統(tǒng)選用美國Modixon公司生產(chǎn)的TSX Quantum系列PLC，它具有高可靠性、軟硬件的兼容性、安裝和組態(tài)簡便等特點，能夠適應(yīng)各種工業(yè)環(huán)境。根據(jù)實際需要的I/O點數(shù)及考慮日后擴展所需裕量，模塊配置如下：

2.3 電機啟動設(shè)備

由于油泵電機功率較大，如采用常規(guī)啟動元件，啟動電流非常大，對廠用電會產(chǎn)生較大沖擊。因此，本單元控制系統(tǒng)選用法國施耐德公司生產(chǎn)的軟啟動器及配套元件作為電機啟動設(shè)備。軟啟動器是一種先進(jìn)的智能設(shè)備，具有許多優(yōu)點：

● 控制電機平滑啟動，減小啟動電流，避免沖擊廠用電

● 保證電機以最小啟動轉(zhuǎn)矩啟動，避免電機過熱

● 具備較完善的電機保護(hù)功能

● 啟動時間可調(diào)

2.4 控制功能

本單元的控制方式設(shè)置：2臺壓油泵共設(shè)一個總的“自動、切除、手動”工作切換開關(guān)。

● 自動工作方式——壓油泵的啟停由PLC根據(jù)控制流程自動控制并根據(jù)工作順序選擇開關(guān)確定主用泵和備用泵。順序選擇有3檔：即系統(tǒng)方式1、系統(tǒng)方式2、自動輪換。

系統(tǒng)方式1——1號泵主用/2號泵備用

系統(tǒng)方式2——2號泵主用/1號泵備用

自動輪換方式——PLC根據(jù)運行時間或啟動次數(shù)自動確定主用泵與備用泵

● 手動工作方式——獨立于PLC，由操作人員手動在控制柜上操作手動按鈕控制油泵的啟停。

● 切除工作方式——閉鎖任何操作命令，只有沒該設(shè)備處于檢修狀態(tài)下，才采用此方式。

2.5 通信

TSX Quanum PLC具有MODBUS PLUS接口和MODBUS接口。通過MODBUS PLUS接口與全廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)機組LCU通信，將各設(shè)備狀態(tài)信號、故障信號等送往中控室，值班人員可實時監(jiān)控各設(shè)備的運行狀態(tài)。MODBUS PLUS（MB+）網(wǎng)是一種先進(jìn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，它采用對等通訊，通訊速率為1Mbps，標(biāo)準(zhǔn)通訊距離為450米，通過專用路由器或網(wǎng)橋可擴展節(jié)點數(shù)與通訊距離。另外，通過PLC的MODBUS接口可連接PC機，可非常方便地進(jìn)行PLC控制程序裝載、設(shè)置、修改及在線調(diào)試。

3、結(jié)束語

“PLC+軟啟器”在水電廠輔機控制系統(tǒng)上的應(yīng)用，減小了電機啟動過程中大電流對廠用電的沖擊，各單元的運行方式更加靈活，系統(tǒng)更加安全可靠，控制過程完全程序化，極大的減少了維護(hù)工作量，提高了勞動生產(chǎn)率，經(jīng)濟效益顯著。此外，由于實現(xiàn)了與全廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的通信，全廠綜合自動化水平邁上了新高度，為最終實現(xiàn)“無人值班，少人值守”打下堅實基礎(chǔ)。

作者簡介：姓名 何兵清 職稱：工程師 國家注冊監(jiān)理工程師 注冊一級建造師 單位：江西省電力公司柘林水電廠。一直從事電力系統(tǒng)的檢修和技術(shù)管理工作。