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第1章绪论
国内外水电站计算机监控发展史简述
水电站计算机监控技术的发展始于20世纪60年代,当时由于计算机体积庞大,性价比太低,未得到广泛应用。20世纪70年代末,随着计算机技术的迅猛发展,性价比不断提高,开始广泛应用于水电厂自动化的各个领域。世界各国对水电厂计算机监控系统的研究和开发都十分重视,理论研究和工程实施十分活跃,一些科学技术发达的较高。如:美国在大古力和石河段等几座大型梯级水电厂已经实现了计算机控制;日本在实现中小型水电厂和抽水蓄能电站计算机控制方面比较突出,最典型的有新高懒川和主原两座抽水蓄能电站;法国在梯级水电站的计算机控制方面已经处于领先地位,典型的有罗纳河梯级水电厂和莱茵河梯级水电站。目前国外监控在LCU装置的设计上充分利用了成熟的数字电子集成电路技术,将PLC、PCC、现场总线技术集成到LCU中去结合他们先进的制造工艺、几十年规范化的管理以及对监控标准的制定、掌控上的优势,使他们的LCU装置具有高性能、高可靠性、标准化的特点;在主站的设计上充分发挥其在UNIX操作系统上的技术成熟度,设计出专业性很强的监控软件,可靠性也很高,目前由于WINDOWS操作系统的迅猛发展势头,处于成本及应用范围的考虑台的监控软件。
总的来说,国外监控系统在硬件制造、标准化程度上处于领先水平,但是由于电力行业的运行方式涉及各个国家自身的经济运行特点,有其自身独特的运行规程,在国外使用良好的监控系统,照搬到国内来就不一定运行的好,需要进行本土化改造,因此发展适合我国自身电力运行特点的监控系统是非常必要的。
而再来看看我国的水电站计算机监控系统经过了怎样的发展历程,记得在我儿时就听长辈们说过就在咱们云南这块地,诞生了我国第一所水电站“石龙坝水电站”其修建于1910年7月,1912年4月开始投产发电初装机容量为480kW,之后由一些爱国人士和政府部门出资对电站进行了多次修正和扩容,至今该电站仍在继续发电并且已被云南省政府列为省级重点文物保护对象。由于我非常有限,所以我国水电行业从科研、规划、设计、生产等部门付出了几代人的辛勤劳动,经历了从无到有,并逐步发展壮大,技术水平和研发能力已经逐步赶上了。
我国水电站计算机监控系统的研制工作起步不晚。早在70年代末,原水电部就组织了南京自动化研究所(现改为电力自动化研究院)、长江水利委员会和华中工学院研究葛洲坝水电厂采用计算机监控系统的问题。随后,中国水利水电科学研究院自动化研究所开始研究富春江水电厂计算机监控系统的研制工作。这些监控系统于80年代中先后投入运行。
与此同时,我国也引进了一些国外研制的监控系统。如采用GAE公司产品的有葛洲坝大江电厂、隔河岩水电厂和龚嘴梯调;采用西门子公司产品的有鲁布革水电厂、广州抽水蓄能电厂二期;采用ABB公司产品的有盘家口水电厂、天生桥二级、溪口、宝兴河梯级和二滩水电厂等。
十多年来,国内的研制单位取得了很大的成就。已投运的几十个计算机监控系统中绝大多数是由也有了很大的提高,达到了。许多新技术,如分层分布处理、分布式数据库、开放式系统、网络结构、多媒体、专家系统等,都得到了相应的应用。电力自动化研究院和水科院自动化研究所还推出了自己的系列产品,不仅在国内水电厂得到广泛应用,甚至还出口到国外。据不完全统计,目前大多数大中型水电厂实现了计算机监控系统,不采用的已是少数。
电力系统及水利发展的特点
众所周知,电力系统是指利用各种电压等级的输电线路把分布在不同地区的各种发供电设备连接在一起构成的一个整体,具体包括发电、变电、输电、配电等部分。同其它系统相比,电力系统具有如下显著特点:
1 、电力系统是产、供、销同时完成,即“发、变、输、配、用”同时发生的高度集中的实时系统,必须实行统一调度。
2 、电力系统在任一时刻都必须保持有功功率和无功功率的平衡,即下列等式在
任一时刻均成立:
=+ ()
=+ ()
式中、~~~当前发电设备发出的有功和无功功率总和;
、~~~系统当前的有功、无功总负荷;
、~~~系统当前的有功、无功损耗总和。
水力发电是比较经济、常用的一种发电形式,是借助于各种形式的大坝把江河水拦截起来蓄到水库里,通过引水系统利用水的势能推动水轮机并带动与之同轴的发电机转动发电。水轮发电机所发出的功率如下:
()
式中q——水轮机流量 H——水头m ——水轮机组发电效率
相对于其它发电形式而言,水力发电具有启停速度快(最快可在1分钟内并网并带满负荷)、调节方便、能源清洁等特点,在电网中主要承担调峰、用的任务。
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