基于PLC竖井贯流式水电机组控制系统设计

摘要

水资源是一种清洁能源和可再生能源，水能资源的合理开发和利用，支持着我国经济社会的可持续发展，2011年中共中央国务院关于加快水利发展中提出，在保护生态环境和农民利益的前提下，积极开发水能资源，加快小水电建设。中国能源发展规划提出，到2020年我国水电总装机容量将达到4.2亿千瓦，小水电装机容量将达到7500万千瓦。
　　本文以水电站为研究对象，根据水电站水文资料，通过水能计算，对机组装机方案进行比较，选择竖井贯流式机组，调速器选用数字阀可编程智能调速器，实现了自动开机、停机、紧急停机控制。为了提高水电站控制系统的自动化水平，系统采用分层分布式结构，由主控制层和现地控制单元层组成。主控制层对水电站主要设备进行控制、保护和测量，全面监视设备的运行状态，实现了上级调度和监控系统之间的通信。现地控制单元层用来采集各单元的数据，具有监视、控制和操作的功能。结合水电站控制结构的特点，对机组控制系统软件进行设计，机组实现了开机控制、停机控制、事故停机以及紧急事故停机控制。根据水电站人机界面的设计要求，组态软件采用华工生产的HG3000，软件具有方便灵活的操作模块，强大完善的功能，友好的人机界面。运行人员在上位机监控系统点击索引按钮，可进入监控系统索引画面，操作过程都在监控画面的流程图上跟踪显示，操作简单，画面清晰。最后，评价了本电站在设计中不足，并对电站的发展进行了展望。
　　目前电站已运行发电，实际运行结果表明，能够满足实际应用的要求，并达到预期的目标。该系统不仅对缓解当地供用电紧张局面起到积极的作用，而且满足水电生态开发的要求，电站上游展现几公里长的水面景观，对优化人文环境和改善城市小气候，都起到十分重要的作用。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文研究背景和意义

1．2 水电站控制系统发展现状

1．2．1 国外发展现状

1．2．2 国内发展现状

1．3 本文研究的主要内容

第2章 竖井贯流式机组

2．1 机组装机方案选择

2．1．1 水文资料

2．1．2 流道过流量计算

2．1．3 水能计算

2．1．4 机组装机方案比较

2．2 水轮机选择

2．2．1 电站主要技术参数

2．2．2 水轮机选型计算

2．3 调节保证计算

2．3．1 调速功计算

2．3．2 调节保证计算

2．4 调速器选择

2．4．1 主要参数

2．4．2 电气部分

2．5 竖井贯流机组

2．5．1 机组的特点

2．5．2 机组发电与输水调节

2．5．3 布置形式

2．6 本章小结

第3章 电气主接线设计

3．1 电气主接线

3．1．1 电站与电力系统的连接

3．1．2 电气主接线

3．2 电气一次设备

3．2．1 发电机

3．2．2 主变压器

3．2．3 电压互感器

3．2．4 电流互感器

3．3 厂用变压器和负荷

3．3．1 厂用变压器

3．3．2 厂用电负荷

3．4 防雷接地

3．5 本章小结

第4章 控制系统硬件设计

4．1 总体结构

4．2 功能分析

4．2．1 主控制层功能

4．2．2 现地控制单元层功能

4．3 硬件配置

4．3．1 主控制层硬件配置

4．3．2 现地控制单元层硬件配置

4．4 本章小结

第5章 控制系统软件设计

5．1 PLC编程软件及编程语言

5．1．1 编程软件

5．1．2 编程语言

5．2 PLC应用设计流程图

5．3 机组开停过程

5．3．1 开机过程

5．3．2 停机过程

5．4 本章小结

第6章 人机界面的设计

6．1 组态软件简介

6．1．1 组态软件的特点

6．1．2 组态软件的功能

6．2 监控系统画面

6．2．1 用户登录

6．2．2 画面主索引

6．2．3 主接线图

6．2．4 机组模拟量监视

6．2．5 发电机控制

6．2．6 发电机主要信息监控

6．2．7 机组开机过程监控

6．2．8 机组停机过程监控

6．2．9 机组报警信号监控

6．3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间所发表的论文

致谢

个人简历