小水電站微機自動化，是改善和提高電站運行條件，保證電站安全可靠運行，提高水電站綜合經濟效益的重要措施，也是技術進步的標志。

       1、虎跳水電站的微機自動化裝置

       (1)水電站基本情況： 虎跳水電站位于珠江水系的黃華江二級支流上，電站裝機2×2500kw，年發電量1981萬kwh。電氣接線采用兩機一變擴大單元接線，從發電機出口電壓6.3kv升至110kv并網運行。電站實現了全微機自動監控，為流域梯級電站優化調度，實現遠程中心控制打下良好基礎。為當地小水電站建設起到帶頭和示范作用。自2002年9月投入運行以來，效果良好。

       (2)水電站微機系統配置： 電站的監控部分采用sjk-3000微機監控系統，保護部分采用微機系列保護裝置，勵磁部分采用gec2-a1型的plc微機勵磁裝置，調速器采用tdbywt型步進電機plc微機調速器。 微機監控系統應用分層分布式結構，由主控層和現地層組成，兩層設備功能各自獨立，互不影響，在主控層設備退出運行時，現地層能獨立完成全站運行。分布結構使現地設備的控制彼此獨立運行，模塊化的軟件結構，檢修維護方便。主控層與現地層之間采用100m星型拓樸單以太網絡結構進行數據交換，數據傳輸速率高，實現主控層實時顯示現地層的動態數據，數據庫實時自動更新，歷史數據庫完整保存。主控層硬件由兩臺nuprorack615的工控機組成：一臺為主機，另一臺為備機的冗余配置，當主機出現故障時能自動切換到備機工作，當主機恢復正常時能自動切回到主機工作。兩臺微機均采用windows2000操作系統為平臺，載以南思監控軟件nspro2.0組成監控系統的主控層。nspro2.0監控系統在虎跳水電站的應用中，制作了運行監視、主接線圖、開停機流程、保護定值、實時和歷史報表、實時和歷史曲線，歷史事件、輔機狀態等11個項目。 主控層系統具備：①電站運行安全監視功能，包括機組運行狀態各電量、輔機狀態、越限報警記錄、事故記錄、故障狀態、溫度趨勢的監視；②數據的采集及處理功能，實時采集現場各種監測量，包括開關量、模擬量、測試量，并進行數據計算、越限報警、變位報警、電量累計、功率總計；③機組順序控制功能，系統接收運行人員開停機指令實現機組按順序自動啟、停機；④機組調節功能，實現發電控制及經濟運行(agc)，實現自動電壓控制或機組無功功率聯合控制(avc)，以及人工指令控制；⑤定值設定，報表的生成與打印功能，包括事件列表、歷史報表等打印功能；⑥語音報警功能，當出現設備變位、狀態異常、保護裝置動作時，通過多媒體系統進行語音報警；⑦人機交互界面友好，全中文顯示，簡捷、直觀、操作方便，即使不太熟悉計算機的運行人員也能在短時間內掌握操作方法。 現地層由微機監控系統的公用屏、機組自動屏、測溫制動屏、同期屏、電表屏構成。公用屏內硬件主要由美國satecpm130p電量采集裝置，西門了s7-300可編程控制器(plc)，康泰克contecipc-m40一體化工控機組成。pm130p負責采集110kv(35kv)線路有功、無功、電壓、電流、功率因數、頻率等量，實時顯示和上傳給一體工控機；s7-300plc負責采集開關站，油、氣、水，保護裝置等設備開關量，執行plc程序對各輔機設備實施自動化控制，一體化工控機接收plc、pm130p、電表和保護設備上傳的信息，顯示運行數據并上傳至主控層計算機。機組自動屏內硬件主要由美國satecpm130p電量采集裝置，西門子s7-300可編程控制器(plc)，康泰克contecipc-m40一體化工控機組成。pm130p負責采集機組有功、無功、電壓、電流、功率因數、頻率等發電機參數，實時顯示和上傳給一體工控機，并上傳機組出力狀態至plc。plc機組自動屏中主要功能是：①實現機組開停機的自動控制，控制指令既可在屏上按鈕發出，也可由屏上工控機遙控，或由主控層工控機遙控發出；②實現自動調節有功功率，準確迅速執行調節命令；③實現調速器油泵自動控制。一體化工控機負責收集plc、pm130p、溫度巡檢儀的上傳信息，實時顯示和上傳給主控層計算機，并下傳控制命令(遙控或遙調)給plc。

        (3)電站微機系列保護裝置： 微機系列保護裝置包括線路保護屏、變壓器保護屏、發電機保護屏。微機保護系統采用分層多cpu并列運行的系統結構，每個cpu由單獨的開關電源供電，可靠性高，檢修維護方便。各模塊系統相關性少，工作運行獨立，單元管理機采用一體化工業控制計算機，集中人機接口和信息處理人機接口界面，可在線進行10進制方式的定值修改。故障報告及調試信息自動存入工控機硬盤，可隨時查閱和打印輸出，并具備軟硬件自檢功能，有更高可靠性。

       (4)電站微機勵磁系統： 電站采用gec2-a1型微機勵磁裝置，采用西門子全數字6ra70調節器，s7-200可編程控制器plc，操作單元采用西門子6英寸觸摸屏，簡體中文顯示各種運行狀態、參數設置、報警信息、在線幫助等畫面，操作直觀、簡便，準確地了解勵磁系統現場運行情況。通過勵磁調節器上的rs-485接口，或可編程控制器上加以擴展，既可連接plc，也可直接連接上位機，與電站整體計算機監控系統緊密連為一體。具有恒流、恒壓、恒功率因數等多種勵磁方式，在恒發電機電壓的運行方式中，可跟蹤電網電壓自動起勵。

        (5)電站微機調速器系統： 電站采用tdbywt型步進電機plc微機調速器，利用美國進口步進電機，配合三菱公司的plc進行控制工作，操作界面采用觸摸屏，簡體中文顯示各種運行狀態、參數設置、報警信息、在線幫助等畫面，操作方便直觀。該調速器采用交、直流兩用工作電源，電網失壓時工作有保證；運行調節準確，響應迅速，具有機頻自動跟蹤電網頻率，機組起動并網迅速準確。設有rs-485接口，與上位機進行數據通訊，與電站整體計算機監控系統緊密連為一體。

        2、微機自動化運行的特點

        電站在2002年9月26日投入運行以來，經過一年的運行實踐，微機自動化系統裝置具有以下特點：

       (1)微機自動化程度高，運行人員每班可以減少到2人，還可以實現無人值班，大大地降低勞動強度，使電站發電成本降低，效益顯著提高。

       (2)開機令條件滿足后，主控機的鼠標(或現地層工控機)發出開機令到成功并網不足2min，比常規的同期裝置要縮短8～10min，提高了水能利用效率。

       (3)由于采用分層式結構，主控層和現地層設備各自獨立，互不影響；主控層(上位機)設備退出運行時，現地層(下位機)能獨立而完全滿足運行要求，并采用了避錯、容錯、糾錯等技術，實現了較高的可靠性。

       (4)由于采用分布式結構，模塊化系統硬件及功能分布，現地設備的控制獨立，各設備獨立運行，若某一裝置故障不影響其它裝置運行，檢修維護方便。

       (5)微機系統安裝了南思監控軟件，具有友好的人機界面，界面可根據文字提示隨意切換；全中文顯示，簡捷、直觀、操作方便，即使不熟悉計算機的運行人員也容易掌握操作方法。

        (6)微機保護裝置，與常規繼電保護相比，具有更高的精準度和靈敏度，自動化程度高，故障報告記錄準確。硬件模塊化設計，每個cpu由單獨開關電源供電，故障報告記錄準確，可靠性更高，檢修維護簡便。

        (7)電站的電氣二次線設計工作量小，控制連接電纜少，微機設備裝置占用空間小；施工安裝工作量較少，現場調試也非常簡單，但微機監控保護裝置要比常規保護裝置價格偏高些，有待進一步降低生產成本，以適應大眾化需求。

        (8)微機自動化(包括微機勵磁裝置、微機調速器在內)系統裝置的電源，必須具備兩套工作電源，由交流220v主供，直流220v備用，另配置一套ups電源。裝置本身具有交、直流電源自動切換功能。直流電源逆變功能。當電網失電時，確保微機系統仍能可靠工作。

        (9)微機系統裝置投運至今，運行狀態良好；數據采集及時、準確；操作保護裝置安全可靠，是現代技術應用的成功之例。 3結束語 水電站實施微機綜合自動化，通過近幾年的實踐，是十分成功的，人們切身體會到微機自動化的許多好處。它可提高設備安全運行的可靠性，減輕勞動強度，實現少人值班或無人值班，達到減人增效的直接效益。隨著我們全面建設小康社會，人們生活水平不斷提高，人們不愿長期生活在深山老林的水電站中，可把電站的生活基地建設在城鎮，以解決生活方面的問題，提高人們的生活質量。因此，電站采用微機自動化是必然之路，蘊藏著無限商機，發展前景是廣闊的。