水電廠自動運(yùn)行

前言

隨著水電廠“無人值班”（少人值守）值班模式的進(jìn)一步推行，其自動裝置的應(yīng)用已十分廣泛和成熟，數(shù)字化趨勢日趨明顯，技術(shù)含量也在不斷提高。在多年的教學(xué)實(shí)踐中，能源動力類專業(yè)的廣大教師深感缺乏適應(yīng)這一變化的本科教材。面對這樣的形勢，在教育部能源動力學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會的支持下，經(jīng)過相關(guān)高校部分教師的認(rèn)真討論，決定編寫本書，以作為能源動力系統(tǒng)及自動化、熱能與動力工程專業(yè)水利水電動力工程方向的統(tǒng)編教材。書中大部分內(nèi)容選自近年出版的科技文獻(xiàn)，內(nèi)容豐富、新穎，廣泛涉及了相關(guān)領(lǐng)域的新技術(shù)和新動向。同時也保持了傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性和連貫性，把水電廠自動裝置的發(fā)展歷程作了明確的交代。并充分考慮了數(shù)字化技術(shù)在水電廠中的應(yīng)用，重點(diǎn)增加了這些內(nèi)容。全書共分7章，包括水電廠自動控制的基本內(nèi)容和發(fā)展趨勢、水輪發(fā)電機(jī)組的自動并列和勵磁系統(tǒng)、電力系統(tǒng)頻率和有功功率的自動控制、水力機(jī)組輔助設(shè)備的自動控制、水輪發(fā)電機(jī)組自動程序控制以及水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)測與控制等。全書由陳啟卷教授和南海鵬教授擔(dān)任主編。其中第1、第7章由武漢大學(xué)陳啟卷編寫，第2章由西安理工大學(xué)余向陽編寫，第3章由西安理工大學(xué)南海鵬編寫，第4章由河海大學(xué)張德虎編寫，第5、第6章由武漢大學(xué)肖志懷和吳畏編寫。其中研究生王炳鴻、鄒海青、黃志泉、王文清、朱寶、蘇力等也參加了編寫和書稿的整理。全書由陳啟卷統(tǒng)稿。全書由武漢大學(xué)徐枋同審閱。在審閱中，徐枋同教授提出了很多中肯的修改意見，在此表示衷心的感謝！本書在編寫過程中得到了教育部能源動力學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會、中國水利水電出版社、武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院等單位和組織的各級領(lǐng)導(dǎo)和同仁的大力支持，在此一并表示感謝。

內(nèi)容概要

本書闡述了水電，一自動裝置的基本原理，介紹了水電廠自動控制的新技術(shù)。全書共7章，主要內(nèi)容有：水電廠自動控制的基本內(nèi)容和發(fā)展趨勢、水輪發(fā)電機(jī)組的自動并列和勵磁系統(tǒng)、電力系統(tǒng)頻率和有功功率的自動控制、水力機(jī)組輔助設(shè)備的自動控制、水輪發(fā)電機(jī)組自動程序控制以及水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)測與控制等。內(nèi)容取材以反映目前我國水電廠自主自動化技術(shù)為主，同時也介紹了國外最新自動化技術(shù)在水電廠中的應(yīng)用。    本書為高等學(xué)校能源動力系統(tǒng)及自動化、熱能與動力工程中水利水電動力工程方向的統(tǒng)編教材，也可作為能源動力類其他相關(guān)專業(yè)的教學(xué)參考書，亦可供有關(guān)工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

廳；前言第1章 緒論  1.1 水電廠自動控制的基本內(nèi)容  1.2 水電廠自動控制的發(fā)展趨勢第2章 水輪發(fā)電機(jī)組的自動并列  2.1 水輪發(fā)電機(jī)組的并列方式  2.2 同期點(diǎn)選擇和同期電壓的引人  2.3 同期并列的基本原理  2.4 數(shù)字式自動準(zhǔn)同期裝置第3章 水輪發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)  3.1 水輪發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)的任務(wù)和基本要求  3.2 水輪發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的主要型式  3.3 勵磁系統(tǒng)中的整流電路  3.4 勵磁調(diào)節(jié)器工作原理  3.5 勵磁控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)特性和并聯(lián)機(jī)組間的無功分配  3.6 滅磁及過電壓保護(hù)第4章 電力系統(tǒng)頻率和有功功率的自動控制  4.1 電力系統(tǒng)的頻率特性  4.2 電力系統(tǒng)自動調(diào)頻方法  4.3 水電廠自動發(fā)電控制  4.4 電力系統(tǒng)頻率異常的控制第5章 水力機(jī)緝輔助設(shè)備的自動控制  5.1 控制系統(tǒng)的自動化元件  5.2 可編程控制器工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)  5.3 可編程控制器的基本邏輯指令  5.4 基于PLC的輔助設(shè)備的自動控制    5.5 基于PLC的進(jìn)水口閘門和蝴蝶閥的自動控制第6章 水輪發(fā)電機(jī)組自動程序控制  6.1 機(jī)組潤滑和冷卻、制動及調(diào)相壓水的自動控制  6.2 機(jī)組保護(hù)及信號  6.3 機(jī)組自動程序控制原理  6.4 機(jī)組低頻自起動  6.5 可逆式機(jī)組的自動程序控制第7章 水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)測與挖制  7.1 概述  7.2 水電廠數(shù)據(jù)采集和處理  7.3 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部通信與軟件結(jié)構(gòu)  7.4 水電廠計(jì)算機(jī)分層分布式監(jiān)控系統(tǒng)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：水電廠通常是水力資源綜合利用的一部分，要兼顧發(fā)電、航運(yùn)、灌溉、防洪等多項(xiàng)要求，運(yùn)行條件較復(fù)雜，很難用人工控制來實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)自動化以后，利用自動裝置將有助于水電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行任務(wù)的實(shí)現(xiàn)。例如，對于具有調(diào)節(jié)能力的水電廠，應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制可大大提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，這是因?yàn)橛?jì)算機(jī)不但可對水庫來水進(jìn)行預(yù)報(bào)計(jì)算，還可綜合水位、流量、系統(tǒng)負(fù)荷和各機(jī)組參數(shù)等參量，按經(jīng)濟(jì)運(yùn)行程序進(jìn)行自動控制。（4）提高勞動生產(chǎn)率。水電廠自動化的很多工作，都是由各種自動裝置按一定的程序自動完成的，因此減少了運(yùn)行人員直接參與操作、控制、監(jiān)視、檢查設(shè)備和記錄等的工作量，改善了勞動條件，減輕了勞動生產(chǎn)率，提高了運(yùn)行管理水平。同時可減少運(yùn)行人員，實(shí)現(xiàn)少人甚至無人值班，提高勞動生產(chǎn)率，降低運(yùn)行費(fèi)用和電能成本。此外，由于運(yùn)行人員減少，可減少生活設(shè)施，因而也可減少水電廠的投資。2.水電廠自動運(yùn)行的內(nèi)容依據(jù)水電廠的規(guī)模及其在電力系統(tǒng)中的地位和重要性、水電廠的型式和運(yùn)行方式、電氣主接線和主要機(jī)電設(shè)備的型式和布置方式，水電廠自動運(yùn)行的內(nèi)容有所不同?？偟膩碚f，水電廠自動運(yùn)行主要包括以下內(nèi)容：（1）自動控制水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)開停機(jī)和并列、發(fā)電轉(zhuǎn)調(diào)相和調(diào)相轉(zhuǎn)發(fā)電等自動控制程序。通常只要發(fā)出一個脈沖，上述各項(xiàng)操作便可自動完成。工作機(jī)組發(fā)生事故或電力系統(tǒng)頻率降低時，可自動起動并投入備用機(jī)組；系統(tǒng)頻率過高時，則可自動切除部分機(jī)組。（2）自動維持水輪發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。如根據(jù)系統(tǒng)要求自動調(diào)節(jié)機(jī)組的有功功率和無功功率，按系統(tǒng)要求和電廠具體條件自動選擇最佳的運(yùn)行機(jī)組數(shù)，在機(jī)組間實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配等。（3）完成對水輪發(fā)電機(jī)組及其輔助設(shè)備運(yùn)行工況的監(jiān)視和對輔助設(shè)備的自動控制。如對發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子回路各電量的監(jiān)視，對發(fā)電機(jī)定子繞組和鐵芯以及各部軸承溫度的監(jiān)視，對機(jī)組潤滑和冷卻系統(tǒng)工作的監(jiān)視，對機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)工作的監(jiān)視等。出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)或發(fā)生事故時，迅速而自動地采取相應(yīng)的保護(hù)措施，如發(fā)出信號或緊急停機(jī)。對輔助設(shè)備的自動控制則包括對各種油泵、水泵和空壓機(jī)等的控制，并在發(fā)生事故時自動地投入備用的輔助設(shè)備。

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