溪洛渡电站机组自动化控制系统优化

吴　潇，蒋卓宇，李阿敏

（中国长江电力股份有限公司，云南 永善 657300）

溪洛渡电站机组自动化控制系统优化

吴潇，蒋卓宇，李阿敏

（中国长江电力股份有限公司，云南 永善 657300）

摘要：机组自动化控制系统对于保障机组的安全稳定运行具有极其重要的意义。本文首先介绍溪洛渡电站机组自动化控制系统的设计和运行情况，然后结合DEC机组顶盖排水系统和水导外循环系统的运行情况，分析其运行中暴露的问题，并提出优化方案。

关键词：水轮发电机组；自动化控制系统；顶盖排水系统；水导外循环系统

1　概述

溪洛渡电站位于四川省雷波县和云南省永善县境内金沙江上，左、右岸地下厂房各装9台单机容量为770MW的水轮发电机组，其中，左岸6台哈电机组，3台福伊特机组，右岸9台为东电机组。

本文以溪洛渡电站DEC机组为例，首先介绍顶盖排水和水导外循环控制系统的构成、设计及运行特点。然后针对顶盖排水系统和水导外循环系统在投产初期运行中发现的问题，进行分析并提出优化方法。

2　DEC机组顶盖排水和水导外循环控制系统介绍

2.1顶盖排水系统

顶盖排水系统由3台潜水泵、1台射流泵、2套液位测量元件和现地控制盘柜组成。

正常情况下，3台潜水泵轮流启动排水，若水位上升过快，则启动双泵甚至3泵加快排水速度，若水位继续上升或厂用电消失的情况，还可以使用射流泵进行排水。现地2套液位测量元件，1套送监控LCU，1套送现地控制盘柜PLC，每套液位测量元件又含有1个开关量和1个模拟量。在正常情况下，送监控的液位信号只起到监视作用，并不参与现地液位控制。只有当送现地控制柜PLC故障无法控制顶盖液位时，才需要监控参与控制。

溪洛渡电站DEC机组顶盖排水系统具有以下特点：①未设置空心导叶自流排水方式，顶盖内的积水完全依靠潜水泵进行抽排水；②顶盖排水系统未设计常规控制回路，由监控系统LCU实现后备冗余控制功能。

2.2水导外循环控制系统

溪洛渡电站DEC机组水导外循环控制系统主要由2台离心泵（1台工作1台备用）、管路、冷却器、电动机和控制系统等部分组成。工作时，离心泵将水导油槽内的热油抽出至冷却器冷却后再注入水导油槽。

为提高系统可靠性，水导外循环泵在机组运行期间长期维持主泵运行，因此在机组长时间连续运行时，主泵的使用寿命会降低，同时会造成备泵长期不启动导致机械损坏的可能。

溪洛渡电站DEC机组水导外循环系统启动主泵后，通过出口压力开关量判断水导外循环是否正常。如果此时压力开关未动作，则启动备用泵。具体控制流程如图1所示。

图1水导外循环控制逻辑

3　DEC机组顶盖排水和水导外循环控制系统优化

3.1顶盖排水系统控制逻辑优化

顶盖排水系统在投产初期暴露出一些问题，影响顶盖排水系统的可靠性，主要有：

（1）监控系统LCU与现地PLC水位测量元件选用的优先级及故障判断方式不完善，在水位模拟量信号故障时，会影响顶盖排水系统的正常运行。

（2）监控LCU与现地PLC在水位采集及水位整定值的差异以及启泵顺序存在不同等，会出现争抢控制权现象，导致顶盖泵启停紊乱等问题。

为了满足东电机组顶盖排水系统安全、可靠的运行，需要对其主备控制方式、水位测量信号选用原则以及故障判断等方面的逻辑进行优化。

（1）顶盖水位测量信号优先选用模拟量信号（启动单泵时）

当模拟量信号故障时，自动切换至开关量信号主用，此时不能影响顶盖排水系统正常运行；模拟量信号故障消除后，该故障能自动复归，并自动选择模拟量信号主用。

（2）高水位启动3台泵逻辑优化

模拟量和开关量均可触发多个顶盖泵启动，当模拟量达到启动双泵或3泵时，均启动双泵或3泵；当启动单泵开关量和启动双泵的开关量均动作时，需启动双泵，当启动单泵开关量、启动双泵和启动3泵的开关量均动作时，需启动3个顶盖泵。

（3）现地与监控控制逻辑优化

当监控LCU或现地PLC检测到顶盖水位达到各自系统设定的启泵液位时，均能发出启泵令，并启动相应顶盖泵。

当水位模拟量上升至过高水位时或开关量启动单泵、双泵、3泵均动作时，监控LCU或现地PLC直接启动3台顶盖泵，各台泵之间的启泵延时为5 s；水位模拟量或开关量上升至极高水位时，监控LCU或现地PLC启动射流泵。

当监控LCU或现地PLC检测到顶盖水位达到各自系统设定的停泵液位时，均能发出停泵令，将顶盖泵停止运行。

（4）顶盖排水系统控制回路优化

除了对顶盖排水系统控制逻辑优化外，还需要对相关的顶盖泵控制回路进行改进。以1号泵为例，主要改进1号泵的启动控制回路和监控LCU停止控制回路，如图2和图3所示。

改造前的控制回路，当现地控制柜发启动令启泵时，监控LCU发停泵令无法停泵。从图2和图3可以看出，改造后1号泵启动令和停泵令由监控LCU启泵信号和现地控制柜PLC启泵信号并联，这样可以实现监控与现地并行参与顶盖泵的启停控制。

图2 改进后的1 号泵启动回路

图3改进后的1号泵监控LCU停止回路

3.2水导外循环控制系统优化

由于水导外循环控制系统不具备自动倒换泵功能，当机组长时间连续运行时，只能由运行人员在现场进行手动倒换。然而系统设计倒换过程会出现短时双泵全停的情况，存在一定的操作风险。因此对控制程序进行优化，增加PLC程序自动倒换功能，提高操作可靠性。

当监控远方发“水导外循环系统倒换”命令后，现地PLC接到命令以“先启备泵后停主泵”的逻辑顺序自动完成油泵倒换，同时报送相关事件信息至监控系统。

水导外循环控制系统增加倒换功能，控制逻辑如下（以1号泵为主泵运行为例）：

（1）倒换判断条件

图4水导外循环倒换逻辑

倒换判断条件为“与”逻辑，主要包括监控倒换命令，系统在远方模式，PLC运行正常，1号泵在自动，1号泵电源正常，1号泵出口压力开关闭合，1号泵运行，1号泵没有过载，2号泵未运行，2号泵电源正常，2号泵未过载以及2号泵在自动。

（2）启动倒换流程

倒换条件满足后启动倒换流程：先发2号泵启动命令，待2号泵启动成功后，再发停1号泵命令，其中2号泵启动成功判断条件为“与”逻辑，主要包括2号泵运行，2号泵电源正常，2号泵未过载、2号泵在自动及2号泵出口压力开关闭合。2号泵启动成功且1号泵停止，则判1号泵倒换至2号泵成功，置“倒换成功”标志，并送PLC触摸屏与监控系统，如图5所示。

图5倒换成功判断逻辑

倒换时，如果2号泵启动失败，则保持1号泵运行不变，同时置“倒换失败”标志，并送PLC触摸屏与监控系统；如果2号泵启动成功，1号泵停止失败，则维持双泵运行不变，同时置“倒换失败”标志，

并送PLC触摸屏与监控系统，如图6所示。

图6倒换失败判断逻辑

2号泵倒换至1号泵的逻辑与1号泵倒换至2号泵的逻辑相同。

4　结语

通过优化后的溪洛渡电站机组自动化系统运行情况来看，顶盖排水系统和水导外循环系统的安全性和稳定性能得到很大的提高，前期运行中暴露出的问题已得到很好的解决。

参考文献：

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[3]杜承云，赵军明，危铁军.三峡机组水导外循环油路PLC控制程序的设计及调试[J].电力学报，2005（3）.

中图分类号：TV736

文献标识码：B

文章编号：1672-5387（2015）07-0043-03

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.07.012

收稿日期：2015-04-30

作者简介：吴潇（1983-），男，工程师，从事水电站自动化设备的运行维护工作。