小型水电机组调速方案及测控保护一体化装置的研究

论文摘要

我国现在的小水电站中,大部分运行年代比较久,很多电站设计保守、设备落后、受技术制约,装备水平及自动化程度低,机电设备陈旧老化,先进技术应用少,存在运行水平低、经济效益差、事故频繁等问题,严重影响小水电的经济效益,对小水电站进行自动化改造是势在必行的。目前国内小水电站实现自动化和无人值班的改造,由于缺乏可供选择的性价比合适的自动化设备,沿用大中型水电站的监控模式大大增加了小水电站的投资,也使操作与维护更复杂,严重影响了小水电站自动化水平的提高。因此有必要研究一套针对小型水电站的低成本、自动化控制的一体化装置以满足市场需求。论文首先分析了国内外水电站测控保护一体化装置的研究和发展现状,尤其是国内小型水电站的自动化现状。从运行现场的实际需要出发,分析了小型水电站资金不富裕、技术力量薄弱等特点,提出了一套完整的发电机保护、调速、励磁和同期功能设计方案,并对装置的硬件系统设计和软件模块设计进行了详细的阐述。基于简单、经济、可靠的设计原则,论文提出了针对小型水轮发电机的保护配置方案,简化了发电机的保护功能和逻辑处理。装置还具有自动准同期功能,本论文分析了水轮发电机的同步方式和准同期的条件,并给出了装置自动准同期的流程。目前,小型水电站主要使用的调速方法是全手动调节和手动电动调节,论文从低成本、自动化控制出发,对传统的手电操模型进行了自动化处理,能灵活实现小型水轮发电机开停机、事故停机等的自动控制。发电机与系统同期期间,通过调速系统可自动调整发电机转速,并与励磁系统配合实现电压调节。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 我国小水电的发展现状
• 1.2 小型水轮发电机测控保护一体化装置的发展现状
• 1.3 课题研究的意义及来源
• 1.4 本论文的主要工作和章节安排
• 2 装置设计方案
• 2.1 小型水电站的特点
• 2.2 小型水电机组测控保护一体化装置设计原则
• 2.3 装置功能配置
• 2.4 小型水电机组测控保护一体化装置的特点
• 2.5 本章小结
• 3 保护功能原理及实现
• 3.1 引言
• 3.2 过电流保护
• 3.3 过电压保护
• 3.4 欠电压保护
• 3.5 过负荷保护
• 3.6 基波零序电流定子接地保护
• 3.7 基波零序电压定子接地保护
• 3.8 控制回路断线告警
• 3.9 本章小结
• 4 小型水轮发电机调速系统的研究
• 4.1 引言
• 4.2 水轮机调节系统
• 4.3 小水电调速控制现状
• 4.4 小水电站调速装置的选择及自动化解决方案
• 4.5 机组正常开机流程
• 4.6 机组正常停机流程
• 4.7 机组事故停机流程
• 4.8 本章小结
• 5 小型水轮发电机自动准同期系统
• 5.1 引言
• 5.2 同步系统的分类
• 5.3 准同期的条件
• 5.4 装置的自动准同期流程
• 5.5 本章小结
• 6 装置总体结构
• 6.1 硬件系统
• 6.2 软件系统
• 6.3 本章小结
• 7 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 下一步工作计划
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读学位期间参与的研究工作