18.04.2013 Views

hidrocentrala de mica putere comandata integral cu ajutorul

hidrocentrala de mica putere comandata integral cu ajutorul

hidrocentrala de mica putere comandata integral cu ajutorul

SHOW MORE
SHOW LESS

Transform your PDFs into Flipbooks and boost your revenue!

Leverage SEO-optimized Flipbooks, powerful backlinks, and multimedia content to professionally showcase your products and significantly increase your reach.

HIDROCENTRALA DE MICA PUTERE<br />

COMANDATA INTEGRAL CU AJUTORUL TEHNICII DE CALCUL<br />

LOW POWER HYDROELECTRIC POWER PLANT, INTEGRALLY<br />

CONTROLLED BY COMPUTER-BASED TECHNIQUE<br />

Ionita DAESCU Vasile PLESCA Mihaela PLESCA Cristian PURECE<br />

INCDE ICEMENERG, România<br />

B-dul Energeticienilor nr. 8, Bu<strong>cu</strong>reşti,<br />

Tel.: 0213464786/143, fax.: 0213460384, e-mail: daes<strong>cu</strong>@icemenerg.ro<br />

Viorel Runcan Dorin Puscas Teodor Serban<br />

SH Cluj, România<br />

Str. Taberei nr. 8, Cluj-Napoca,<br />

Tel./fax.: 0259315500<br />

Rezumat: Funcţionarea optimă a hidrocentralelor <strong>de</strong> mică <strong>putere</strong><br />

este condiţionată, în mod esenţial, <strong>de</strong> funcţionarea corespunzătoare<br />

a sistemelor <strong>de</strong> automatizare <strong>cu</strong> care sunt echipate. Automaticile<br />

vechi, <strong>de</strong>păşite şi ineficiente trebuie înlo<strong>cu</strong>ite <strong>cu</strong> sisteme <strong>de</strong><br />

conducere mo<strong>de</strong>rne, performante. La CHE Leşu, din cadrul SH<br />

Cluj, s-a implementat un astfel <strong>de</strong> sistem. Sistemul <strong>de</strong> conducere<br />

asigură <strong>integral</strong> monitorizarea şi comenzile automate necesare<br />

pentru funcţionarea şi exploatarea în condiţii <strong>de</strong> siguranţă a<br />

hidroagregatului, inclusiv în caz <strong>de</strong> avarii. Supravegherea se<br />

face centralizat, din camera <strong>de</strong> comandă a centralei.<br />

Key words: conducerea hidrocentralelor în regim automat<br />

1. Introducere<br />

In prezent, în tara noastră, există în exploatare un număr<br />

<strong>de</strong> circa 200 hidroagregate <strong>de</strong> <strong>mica</strong> <strong>putere</strong>, respectiv hidroagregate<br />

sincrone având <strong>putere</strong>a unitară sub 4 MW. centrale.<br />

Cu toate ca au <strong>putere</strong> mică, aceste hidroagregate sunt<br />

echipate, practic, <strong>cu</strong> aceleaşi instalaţii şi echipamente <strong>de</strong><br />

control şi comandă ca şi hidroagregatele <strong>de</strong> puteri mari.<br />

Ele sunt prevăzute <strong>cu</strong> regulatoare automate <strong>de</strong> tensiune şi<br />

<strong>de</strong> viteză, <strong>cu</strong> grupuri <strong>de</strong> ulei sub presiune şi <strong>cu</strong> celelalte<br />

instalaţii <strong>de</strong> servicii proprii necesare unei bune funcţionari.<br />

Din nefericire, automatizările care echipează în momentul<br />

<strong>de</strong> faţă hidroagregatele <strong>de</strong> mică <strong>putere</strong> din ţara noastră sunt<br />

total <strong>de</strong>păşite din punct <strong>de</strong> ve<strong>de</strong>re moral şi, în foarte multe<br />

cazuri, şi din punct <strong>de</strong> ve<strong>de</strong>re fizic. Consecinţa este că exploatarea<br />

acestor hidroagregate se face manual, la randamente<br />

scăzute, <strong>cu</strong> consum exagerat <strong>de</strong> resurse hidraulice şi umane.<br />

Apariţia pe piaţă a echipamentelor electronice <strong>de</strong> automatizare<br />

<strong>de</strong>stinate proceselor tehnologice industriale, face<br />

posibilă realizarea unui sistem <strong>de</strong> conducere <strong>integral</strong>ă, <strong>de</strong><br />

larga <strong>cu</strong>prin<strong>de</strong>re, a hidrocentralelor <strong>de</strong> <strong>mica</strong> <strong>putere</strong>. Un astfel<br />

<strong>de</strong> sistem a fost implementat, <strong>de</strong> către INCDE- ICEMENERG<br />

în colaborare <strong>cu</strong> beneficiarul, la CHE Leşu.<br />

2. Amplasamentul<br />

Hidrocentrala Leşu se află în exploatarea Su<strong>cu</strong>rsalei<br />

Hidrocentrale Cluj, Uzina Electrică Crişuri- Ora<strong>de</strong>a. CHE<br />

Leşu face parte din hidroamenajarea râului Iad şi este<br />

situată în apropierea localităţii Remeţi din Munţii Apuseni.<br />

Abstract: Optimum operation of the small hydroelectric power plants<br />

(HPP) essentially <strong>de</strong>pends on the good working of the automation<br />

systems they are equipped with. The obsolete, inefficient automation<br />

must be replaced with a mo<strong>de</strong>rn, computer-based control. At the<br />

Leşu hydroelectric power plant within Cluj Hydroelectric Power<br />

Subsidiary, an automatic control system was implemented. The<br />

automatic control system <strong>integral</strong>ly provi<strong>de</strong>s the monitoring and<br />

automatic commands for the safe operation of the power plant,<br />

including in the fault conditions. The survey is centralized and it<br />

is ma<strong>de</strong> from the control room of the power plant.<br />

Key words: automatic control of the hydroelectric power plants<br />

1. Introduction<br />

In Romania there are about 200 low power hydrogenerators;<br />

they are synchronous generators, having<br />

powers less than 4 MW.<br />

Although they have small powers, these hydrogenerators<br />

are practically equipped with the same installations and<br />

equipment as the big ones are. They are provi<strong>de</strong>d with<br />

automate voltage and speed control, with oil pressure<br />

groups and with the other <strong>de</strong>vices for their own services,<br />

nee<strong>de</strong>d for a good operation.<br />

Unfortunately, the automation systems now equipping<br />

the low power hydrogenerators in our country are totally<br />

obsolete from the moral and even physical points of view.<br />

As a consequence, the operation of these hydrogenerators is<br />

manually controlled, with low efficiency and an exaggerated<br />

consumption of the hydraulic and human resources.<br />

The apparition on the market of the electronic automation<br />

equipment, <strong>de</strong>stined to the industrial technological processes,<br />

ma<strong>de</strong> possible an <strong>integral</strong> control system for the low power<br />

HPP to be achieved. Such a system was achieved and<br />

implemented by ICEMENERG in cooperation with the<br />

<strong>cu</strong>stomer at the HPP Leşu.<br />

2. Location<br />

The HPP Leşu is exploited by the Cluj Hydroelectric<br />

Power Subsidiary – Electric Plant Crişuri – Ora<strong>de</strong>a. The<br />

HPP Leşu is built on the river Iad, nearby the village Remeţi<br />

in the Western Carpathians Mountains.


174<br />

La<strong>cu</strong>l <strong>de</strong> a<strong>cu</strong>mulare are un volum <strong>de</strong> 28,4 mil. m.c.<br />

Barajul în spatele căruia s-a format la<strong>cu</strong>l, este realizat din<br />

anrocamente şi are o înălţime <strong>de</strong> 60 m. Hidroagregatul<br />

care echipează CH Leşu este <strong>de</strong> tip vertical, sincron, antrenat<br />

<strong>de</strong> o turbina Francis, având carcasa spirală din otel şi un <strong>de</strong>bit<br />

nominal <strong>de</strong> 8 m.c./s. pentru o <strong>putere</strong> nominală <strong>de</strong> 3,4 MW.<br />

Specific acestei centrale este faptul ca nu există o sală<br />

a maşinilor propriu – zis. Excitatricea şi capa<strong>cu</strong>l superior<br />

al generatorului sunt la suprafaţa solului; protecţia faţă <strong>de</strong><br />

mediul exterior se realizează <strong>cu</strong> <strong>ajutorul</strong> unei carcase <strong>de</strong><br />

oţel. Instalaţiile electrice <strong>de</strong> comandă şi automatizare se<br />

găsesc în încăperi supraterane. Restul instalaţiilor tehnologice<br />

se află în subteran.<br />

Schema electrică în care funcţionează generatorul este<br />

simplă. Un transformator ridicător, <strong>de</strong> 6,3 MVA, 6,3/20 kV,<br />

permite eva<strong>cu</strong>area energiei în reţeaua locală. Legătura <strong>cu</strong><br />

aceasta reţea se realizează prin două linii electrice aeriene<br />

<strong>de</strong> 20 kV. Serviciile proprii sunt asigurate, <strong>de</strong> bază, <strong>de</strong> la<br />

bornele generatorului prin intermediul unui transformator<br />

coborâtor 6,3/0,4 kV şi, <strong>de</strong> rezervă, din reţeaua locală,<br />

printr-un transformator 20/0,4 kV (figura 1).<br />

Pentru situatii urgente este prevazut un generator <strong>cu</strong><br />

<strong>putere</strong>a <strong>de</strong> 38 kW antrenat <strong>de</strong> un motor Diesel.<br />

De la priza <strong>de</strong> ap[ porneşte conducta forţată. La capătul<br />

aval al conductei forţate se afla două vane fluture, înserate,<br />

<strong>cu</strong> acţionare hidraulică. Prima vană este o vană <strong>de</strong> siguranţă;<br />

ea stă <strong>de</strong>schisă permanent. A doua vană este o vană <strong>de</strong><br />

lucru. Ea este <strong>de</strong>schisa atâta timp cât hidroagregatul este<br />

în funcţiune.<br />

Reglarea <strong>de</strong>bitului <strong>de</strong> apă (<strong>de</strong>ci a puterii <strong>de</strong>bitate) se<br />

realizează <strong>cu</strong> <strong>ajutorul</strong> unui aparat director acţionat <strong>cu</strong><br />

<strong>ajutorul</strong> a doua servomotoare hidraulice. Presiunea necesară<br />

acţionarii aparatului director este asigurată <strong>de</strong> un grup <strong>de</strong><br />

ulei sub presiune (GUP).<br />

Fig. 1. Schema electrică monofilară CHE Leşu<br />

Fig. 1. Single-wired electric scheme HPP Leşu<br />

The 5 th International Power Systems Conference<br />

Ac<strong>cu</strong>mulation lake has a volume of 28.4 millions <strong>cu</strong>bics<br />

meters. The dam is built from rocks and its height is 60 m.<br />

The hydroaggregate in the HPP Leşu is of a vertical<br />

type, synchronous. The Francis turbine has steel spiral<br />

housing and a rated flow of 8 <strong>cu</strong>bic meters/s at a rated<br />

power of 3.4 MW.<br />

Specifically for this HPP is the fact it has not a proper<br />

control room. The exciter machine and the generator upper<br />

cover are built on the ground surface; a steel housing insures<br />

the generator protection against the outsi<strong>de</strong> environment.<br />

The electric equipment for automation and control is placed<br />

in over ground rooms. The rest of the technological<br />

equipment is placed un<strong>de</strong>rground.<br />

The generator operates in a simple electric scheme. A<br />

step-up transformer, 6.3 MVA, 6.3/20 kV allows the energy<br />

eva<strong>cu</strong>ation to the local grid. Two aerial electrical lines of<br />

20 kV achieve the link with the grid. The auxiliary services<br />

are mainly provi<strong>de</strong>d from the generator terminals, by means<br />

of a step-down transformer, 6.3/0.4 kV; as a reserve, they<br />

may be provi<strong>de</strong>d from the local grid by means of a 20/0.4 kV<br />

transformer (figure 1).<br />

For emergency situations, a 38 kW, Diesel driven<br />

generator is provi<strong>de</strong>d.<br />

From the water captation begins the pipe. At the<br />

downstream end of the forced pipe there are two series<br />

connected, hydraulic driven butterfly valves. The first<br />

valve is a safety valve, permanently opened. The second<br />

valve is an operating valve; it is opened while the<br />

hydroaggregate is operating.<br />

The adjustment of the water flow (therefore of the<br />

<strong>de</strong>livered power) is performed by means of a director<br />

<strong>de</strong>vice, driven by two hydraulic servomotors. The<br />

necessary pressure for the <strong>de</strong>vice driving is provi<strong>de</strong>d by<br />

an oil pressure group (OPG).


06-07.11.2003, Timişoara, Romania 175<br />

Conul aspirator al turbinei este prevăzut <strong>cu</strong> batardouri,<br />

<strong>cu</strong> <strong>ajutorul</strong> cărora se poate izola turbina.<br />

Rotorul generatorului este susţinut şi ghidat <strong>de</strong> un lagăr<br />

axial - radial, amplasat în steaua superioară şi <strong>de</strong> un lagăr<br />

radial, montat în steaua inferioară. Pentru ghidarea turbinei<br />

este prevăzut un lagăr radial special. Lagărele sunt <strong>cu</strong>fundate<br />

în <strong>cu</strong>ve <strong>cu</strong> ulei. Răcirea uleiului din lagăre se realizează <strong>cu</strong><br />

<strong>ajutorul</strong> răcitoarelor <strong>cu</strong> ţevi, montate în interiorul <strong>cu</strong>velor <strong>de</strong><br />

ulei. Răcirea hidrogeneratorului se face <strong>cu</strong> aer în cir<strong>cu</strong>it închis.<br />

Atât la răcitoarele uleiului din lagăre cât şi la răcitoarele<br />

aerului din generator, se foloseşte, ca agent <strong>de</strong> răcire, apa<br />

în cir<strong>cu</strong>it <strong>de</strong>schis.<br />

Excitaţia generatorului este <strong>de</strong> tip rotativ <strong>cu</strong> generator<br />

<strong>de</strong> <strong>cu</strong>rent continuu. Excitatricea este montată <strong>de</strong>asupra<br />

generatorului, pe arborele comun.<br />

Sistemul <strong>de</strong> frânare şi ridicare <strong>cu</strong> care este dotat hidrogeneratorul,<br />

este <strong>de</strong>stinat frânarii agregatului în procesul<br />

opririi şi respectiv, ridicării sale la pornire, pentru refacerea<br />

peli<strong>cu</strong>lei <strong>de</strong> ulei.<br />

Acţionarea cilindrilor <strong>de</strong> forţa <strong>de</strong> frânare se face <strong>cu</strong><br />

aer comprimat la presiunea <strong>de</strong> cca. 7 bar, aer preluat din<br />

instalaţia <strong>de</strong> aer comprimat <strong>de</strong> înalta presiune a centralei,<br />

printr-un reductor <strong>de</strong> presiune.<br />

Acţionarea cilindrilor <strong>de</strong> forţa <strong>de</strong> ridicare se face <strong>cu</strong><br />

ulei sub presiunea <strong>de</strong> cca. 180 bar, preluat <strong>de</strong> la un grup<br />

special <strong>de</strong> pompare.<br />

3. Situaţia anterioara<br />

Instalaţiile <strong>de</strong> automatizare şi control <strong>cu</strong> care a fost<br />

echipată CHE Leşu, sunt cele clasice, respectiv bazate pe<br />

utilizarea releelor electromagnetice.<br />

Pentru controlul termic sunt prevăzute temo-rezistente<br />

<strong>de</strong> tip Pt 100. Afişarea temperaturilor se face pe două<br />

aparate analogice <strong>de</strong> măsură <strong>de</strong> tip MR 192, folosind câte<br />

un comutator <strong>de</strong> selecţie manual.<br />

In anul 2002, după 24 <strong>de</strong> ani <strong>de</strong> la darea în exploatare<br />

a centralei, numai câteva din instalaţiile <strong>de</strong> automatizare<br />

mai erau funcţionale; aceasta datorându-se şi vârstei dar<br />

şi calităţii iniţiale scăzute a acestor echipamente. Mai erau<br />

în funcţiune, pe regim automat:<br />

- instalaţia <strong>de</strong> producere a aerului comprimat;<br />

- instalaţia <strong>de</strong> epuisment pe centrala;<br />

- instalaţia <strong>de</strong> eva<strong>cu</strong>are apa capac turbina.<br />

Celelalte instalaţii tehnologice ale centralei erau <strong>de</strong>mult<br />

exploatate în regim manual, începând <strong>cu</strong> instalaţia <strong>de</strong><br />

comandă a procesului <strong>de</strong> pornire – oprire automata care,<br />

practic, nu a funcţionat niciodată.<br />

Comenzile se exe<strong>cu</strong>tau manual şi, în multe cazuri, chiar<br />

acţionarea era fă<strong>cu</strong>tă manual.<br />

4. Automatizări mo<strong>de</strong>rne<br />

Procesele tehnologice care asigură funcţionarea în bune<br />

condiţii a unei hidrocentrale pot fi consi<strong>de</strong>rate ca fiind componente<br />

ale unui proces tehnologic complex <strong>de</strong> conversie<br />

a energiei hidraulice în energie electrică. Acest aspect este şi<br />

mai evi<strong>de</strong>nt la o hidrocentrală <strong>cu</strong> un singur grup generator.<br />

Un proces tehnologic este alcătuit, la modul general,<br />

din două componente:<br />

- instalaţia tehnologică propriu-zisă (partea primară),<br />

- sistemul <strong>de</strong> automatizare (partea se<strong>cu</strong>ndară) care conduce<br />

procesul.<br />

The aspiration cone of the turbine is provi<strong>de</strong>d with<br />

moving walls, with which the turbine can be isolated.<br />

The generator rotor is sustained and gui<strong>de</strong>d by an<br />

axial-radial bearing, placed in the upper star and by a<br />

radial bearing, placed in the lower star. For the turbine<br />

guiding a special radial bearing is built. The bearings are<br />

immersed in oil baths. The bearing oil cooling is provi<strong>de</strong>d<br />

by means of the coolers with pipes, mounted insi<strong>de</strong> the oil<br />

baths. The hydrogenerator cooling is provi<strong>de</strong>d with<br />

air, cir<strong>cu</strong>lating in a close cir<strong>cu</strong>it.<br />

Water, cir<strong>cu</strong>lating in an opened cir<strong>cu</strong>it, is used as<br />

cooling agent both for the bearing oil coolers and for the<br />

generator air coolers.<br />

The generator excitation system is of a rotating type<br />

with a d.c. generator mounted above the hydro- generator,<br />

on the common shaft.<br />

The hydrogenerator braking and lifting system has the<br />

purpose to brake the aggregate when stopping, respectively<br />

to lift it when starting (to restore the oil film).<br />

The driving of the braking force cylin<strong>de</strong>rs is ma<strong>de</strong><br />

with compressed air at a pressure of about 7 bar, the air<br />

being un<strong>de</strong>rtaken from the high-pressure compressed air<br />

installation of the HPP, through a pressure reducer.<br />

The driving of the lifting force cylin<strong>de</strong>rs is ma<strong>de</strong> with<br />

oil un<strong>de</strong>r pressure of about 180 bar, <strong>de</strong>livered by a special<br />

pumping group.<br />

3. Former situation<br />

The former automation and control equipment in the<br />

HPP Leşu was a classical type one, based on the use of<br />

electromagnetic relays.<br />

Pt 100 thermoresistances are provi<strong>de</strong>d for the thermal<br />

control. Temperatures display is ma<strong>de</strong> on two analogic<br />

measuring instruments, MR 192 type, provi<strong>de</strong>d with manual<br />

selection switches .<br />

In the year 2002, after 24 years from the commissioning,<br />

only several automation installations were still in operation.<br />

The age and the initial low quality of that equipment<br />

originated this situation. There were operating in an<br />

automatic regime the following installations:<br />

- installation for air compressing;<br />

- installation for water eva<strong>cu</strong>ation from the plant;<br />

- installation for water eva<strong>cu</strong>ation from the turbine cover;<br />

The other technological installations of the HPP were<br />

manually exploited from long time ago, beginning with<br />

the automatic start / stop equipment, which practically<br />

never worked.<br />

The commands and often even their operation were<br />

manually performed.<br />

4. Up-to-date automation<br />

Technological processes that perform the good operation<br />

of a hydropower plant can be consi<strong>de</strong>red as component<br />

parts of a more complex technological process of conversion<br />

of the hydraulic energy into electric energy. This respect<br />

is more manifest in a HPP having a single generator group.<br />

Generally, a technological process is composed of two<br />

components:<br />

- the proper technological installation (primary part),<br />

- the automation system, driving it (secondary part).


176<br />

Fiabilitatea procesului tehnologic, în ansamblu, este <strong>de</strong>terminată<br />

<strong>de</strong> fiabilitatea fiecărei din cele două componente.<br />

Putem afirma că, în ultima sută <strong>de</strong> ani, partea primară<br />

nu a suferit evoluţii tehnologice semnificative şi, în cele<br />

mai multe hidrocentrale din ţara noastră este încă în bună<br />

stare <strong>de</strong> funcţionare. Este vorba, în principal, <strong>de</strong> turbina,<br />

generator, vane, echipamentele electrice şi, evi<strong>de</strong>nt, amenajarea<br />

hidroenergetica propriu-zisă.<br />

Cu totul alta este situaţia părţii se<strong>cu</strong>ndare, a sistemelor<br />

<strong>de</strong> automatizare. Soluţia clasică, bazată pe utilizarea releelor<br />

electromagnetice, este total <strong>de</strong>păşită din punct <strong>de</strong> ve<strong>de</strong>re<br />

tehnic. Deoarece a intervenit şi uzura fizică, sistemele <strong>de</strong><br />

automatizare au <strong>de</strong>venit un factor principal <strong>de</strong> risc în funcţionarea<br />

hidrocentralelor, fiind o cauză importantă <strong>de</strong><br />

reducere a disponibilităţii acestora.<br />

CHE Leşu este un exemplu elocvent pentru ilustrarea<br />

celor arătate mai sus. Concluzia este că, folosind resurse<br />

financiare relativ reduse se pot mo<strong>de</strong>rniza instalaţiile <strong>de</strong> automatizare,<br />

efectul fiind creşterea semnificativa a performanţelor<br />

întregii centrale, a procesului tehnologic complex <strong>de</strong><br />

producere a energiei electrice.<br />

Tehnica şi tehnologia mo<strong>de</strong>rnă ne pun la dispoziţie<br />

mai multe soluţii <strong>de</strong> realizare a sistemelor <strong>de</strong> conducere a<br />

hidrocentralelor. Ele se bazează pe realizări <strong>de</strong> ultimă oră în<br />

domeniul microprocesoarelor, a tehnicii <strong>de</strong> cal<strong>cu</strong>l în general.<br />

Indiferent <strong>de</strong> soluţia adoptată, sistemele mo<strong>de</strong>rne <strong>de</strong><br />

conducere a hidrocentralelor trebuie să asigure minim<br />

următoarele facilităţi:<br />

- să realizeze cel puţin funcţiile automaticii clasice;<br />

- să prezinte o foarte bună fiabilitate;<br />

- să prezinte o bun imunitate la perturbaţiile elctromagnetice<br />

puternice din hidrocentrale;<br />

- să fie rezistente la solicitările climatice (temperatură,<br />

umiditate);<br />

- să permită realizarea unor funcţii noi pe care automatica<br />

clasică nu le poate asigura;<br />

- să permită implementarea <strong>de</strong> funcţii <strong>de</strong> optimizare a<br />

funcţionării CHE;<br />

- să fie <strong>de</strong>schise, adică să poată fi implementate treptat;<br />

- să asigure legătura <strong>cu</strong> un utilaj <strong>de</strong> cal<strong>cu</strong>l <strong>de</strong> nivel ierarhic<br />

superior (cal<strong>cu</strong>lator);<br />

- să fie înţelese <strong>de</strong> personalul <strong>de</strong> exploatare;<br />

- să fie, pe cât posibil, ieftine.<br />

Cu toate că, din punct <strong>de</strong> ve<strong>de</strong>re tehnic, există mai multe<br />

posibilităţi <strong>de</strong> a realiza sistemele <strong>de</strong> conducere a hidrocentralelor,<br />

până în prezent s-au impus sistemele bazate<br />

pe automate programabile. Acestea respectă condiţiile<br />

tehnice arătate mai sus, având câteva puncte tari:<br />

- sunt robuste din punct <strong>de</strong> ve<strong>de</strong>re al condiţiilor <strong>de</strong> mediu;<br />

- sunt ieftine, nefiind <strong>de</strong>dicate unor anumite aplicaţii;<br />

- au dimensiuni şi mase mici;<br />

- sunt uşor <strong>de</strong> asimilat <strong>de</strong> către personal,<br />

Trebuie subliniat că un sistem <strong>de</strong> conducere mo<strong>de</strong>rn,<br />

implică şi montarea unor traductoare performante. Sistemul<br />

clasic, <strong>cu</strong> sesizoare nu mai satisface exigentele actuale.<br />

La CHE Leşu s-a implementat un sistem <strong>de</strong> conducere<br />

bazat pe utilizarea unui singur automat programabil.<br />

5. Lucrări exe<strong>cu</strong>tate<br />

Lucrările exe<strong>cu</strong>tate la CHE Leşu au vizat implementarea<br />

în instalaţie a următoarelor echipamente:<br />

The 5 th International Power Systems Conference<br />

The reliability of the entire technological process is<br />

<strong>de</strong>termined by the reliability of each of its two components.<br />

One can say that in the last century the primary part<br />

did not suffer a significant technological <strong>de</strong>velopment and<br />

in the most of the Romanian HPPs it is still well working.<br />

It is about the generator, turbine, valves, electrical equipment<br />

and, obviously, about the hydraulics buildings.<br />

The secondary part. i.e. the automation part knows a<br />

total different situation. The classical solution, based upon<br />

electromagnetic relays in now totally out-of-date from the<br />

technical point of view. Being already physically wornout,<br />

the old automation systems became a real risk factor<br />

for the HPP’s operation, being an important source of their<br />

disposability <strong>de</strong>crease.<br />

HPP Leşu represents a good example to illustrate the<br />

above assertions.<br />

As a conclusion, it can be said that using relatively<br />

reduced financial founds, the automation installations can<br />

be mo<strong>de</strong>rnized, the effect being the significant increase of<br />

all of the HPP’s performances.<br />

More solutions to achieve systems for HPP’s automate<br />

control are available due to the mo<strong>de</strong>rn technique and<br />

technology. All of the solutions are based upon the last<br />

hour performances in the microprocessors range and,<br />

generally, of the computation technique.<br />

Regardless of the adopted solution, the up-to-date<br />

systems for HPP control have to perform the following<br />

minimum functions:<br />

- to perform the classical automation functions, at least;<br />

- to ensure a very good reliability;<br />

- to be immune against the strong electromagnetic<br />

perturbations, which are always present in HPPs;<br />

- to be resistant against the climatic factors (temperature,<br />

humidity);<br />

- to allow the achievement of new functions, which the<br />

old automation can not perform;<br />

- to allow the implementation of optimization functions<br />

for the HPP’s operation;<br />

- to be opened, so the system can be implemented gradually;<br />

- to allow the link with an hierarchical superior level<br />

computing <strong>de</strong>vice (a computer);<br />

- to be un<strong>de</strong>rstood by the operating personnel;<br />

- to be cheep, as far as possible.<br />

So far, the programmable controllers are the most used<br />

because they accomplish the above conditions, having some<br />

strong qualities:<br />

- they are stout from the environmental conditions point<br />

of view;<br />

- they are cheep, and not <strong>de</strong>dicated to specific applications;<br />

- have small dimensions and weights;<br />

- they are easily un<strong>de</strong>rstood and accepted by the personnel.<br />

It has to be emphasized that a mo<strong>de</strong>rn control system<br />

implies the mounting of performant transducers. The<br />

classical systems, using <strong>de</strong>tecting elements, do not satisfy<br />

anymore the up-to-date exigencies.<br />

A control system based on a single programmable<br />

controller was implemented at HPP Leşu.<br />

5. Performed work<br />

The performed work at HPP Leşu aimed to implement<br />

into installation the following equipment:


06-07.11.2003, Timişoara, Romania 177<br />

- traductoare specializate <strong>de</strong> marimi hidromecanice<br />

(presiuni, <strong>de</strong>bite, nivele, <strong>de</strong>plasări);<br />

- traductoare specializate <strong>de</strong> mărimi electrice, respectiv<br />

contoare electrice inteligente;<br />

- dulapul central <strong>de</strong> informatizare (DCI);<br />

- cal<strong>cu</strong>latorul central.<br />

In DCI s-au montat, pe lângă automatul programabil,<br />

şi sursele <strong>de</strong> alimentare a echipamentelor <strong>de</strong> automatizare.<br />

Pentru siguranţă, alimentarea se face <strong>cu</strong> tensiune <strong>de</strong> 220 V<br />

<strong>cu</strong>rent continuu, preluată <strong>de</strong> la bateria centralei.<br />

6. Sistemul <strong>de</strong> conducere<br />

Sistemul <strong>de</strong> conducere implementat la CHE Leşu este<br />

realizat în concepţie centralizata El este alcătuit dintr-un<br />

automat programabil şi un cal<strong>cu</strong>lator central amplasat în<br />

camera <strong>de</strong> comandă (figura nr. 2).<br />

Automatul programabil montat la CHE Leşu asigura<br />

următoarele facilitai:<br />

- comandă şi supraveghează funcţionarea automată a<br />

instalaţiilor <strong>de</strong> servicii proprii ale centralei şi hidroagregatului;<br />

- comandă şi supraveghează în<strong>de</strong>plinirea condiţiilor <strong>de</strong><br />

funcţionare;<br />

- comandă şi supraveghează în<strong>de</strong>plinirea condiţiilor <strong>de</strong><br />

pornire;<br />

- comandă şi supraveghează pornirea, oprirea şi oprirea<br />

<strong>de</strong> avarie automat a hidroaregatului;<br />

- măsoară şi înregistrează timpul <strong>de</strong> funcţionare a echipamentelor<br />

primare importante ale centralei.<br />

Pentru preluarea informaţiilor din centrală, automatul<br />

programabil este conectat <strong>cu</strong> o serie <strong>de</strong> traductoare specializate.<br />

Parametrii măsuraţi <strong>de</strong> traductoare sunt:<br />

- <strong>de</strong>bite <strong>de</strong> apa <strong>de</strong> răcire şi <strong>de</strong>bitul turbinat;<br />

- temperaturi în 22 <strong>de</strong> puncte (lagăre şi stator generator);<br />

- nivele <strong>de</strong> apa şi <strong>de</strong> ulei;<br />

- presiuni <strong>de</strong> ulei, apa şi aer;<br />

- <strong>de</strong>plasarea organelor <strong>de</strong> reglaj;<br />

- turaţia generatorului.<br />

Pentru monitorizarea cir<strong>cu</strong>laţiei energiei electrice, s-au<br />

montat trei contoare electrice inteligente (electronice), în<br />

următoarele puncte <strong>de</strong> măsură:<br />

- bornele generatorului;<br />

- linia electrică aeriană LEA 20 kV, Remeţi;<br />

- linia electrică aeriană LEA 20 kV, Ponoare.<br />

Fig. 2. Structura sistemului <strong>de</strong> conducere<br />

Fig. 2. Control system structure<br />

- specialized transducers for hydromechanical parameters<br />

(pressures, flows, levels, motion);<br />

- specialized transducers for electrical parameters<br />

(intelligent electric meters);<br />

- central informatic cabinet (CIC);<br />

- central computer.<br />

The programmable controller and the supplies of the<br />

automation equipment were mounted in CIC. For safety<br />

reasons, the feeding is ma<strong>de</strong> with 220 V direct <strong>cu</strong>rrent,<br />

from the HPP’s battery.<br />

6 Control system<br />

The control system implemented at HPP Leşu is<br />

achieved in a centralized conception. It consists from a<br />

programmable controller and a central computer, placed<br />

in the HPP’s control room (figure 2).<br />

The programmable controller mounted at HPP Leşu<br />

achieves the following functions:<br />

- controls and surveys the automate operation of the<br />

auxiliary services belonging to the HPP and to the<br />

hydroaggregate;<br />

- controls and surveys the achievement of the operation<br />

conditions;<br />

- controls and surveys the achievement of the starting<br />

conditions;<br />

- controls and surveys the start, stop and the emergency<br />

automate stop of the hydroaggregate;<br />

- measures and records the operating time of the primary<br />

important equipment of the HPP.<br />

To un<strong>de</strong>rtake the informations from the HPP, the<br />

programmable controller is connected with some specialized<br />

transducers. The measured parameters are as follows:<br />

- cooling water flows and turbined flow;<br />

- temperatures in 22 measuring points (bearings and the<br />

generator stator);<br />

- water and oil levels;<br />

- water, oil and air pressures;<br />

- regulation elements displacement;<br />

- generator speed.<br />

To monitorize the electric energy flow, three intelligent<br />

electric meters were mounted in the following points:<br />

- at the generator terminals;<br />

- on the aerial electric line AEL 20 KV, Remeţi<br />

- on the aerial electric line AEL 20 kV, Ponoare


178<br />

Pentru fiecare punct <strong>de</strong> măsurare se indică următoarele<br />

valori:<br />

- tensiunile <strong>de</strong> fază şi <strong>de</strong> linie şi mediile lor;<br />

- <strong>cu</strong>renţii pe faze şi mediile lor;<br />

- puterile active pe faze, sensul şi suma lor;<br />

- puterile reactive pe faze, sensul şi suma lor;<br />

- energia activă livrată şi consumată;<br />

- energia reactivă livrată şi consumată;<br />

- factorul <strong>de</strong> <strong>putere</strong>;<br />

- frecvenţa.<br />

Automatul programabil funcţionează autonom. Încărcarea<br />

- <strong>de</strong>scărcarea <strong>cu</strong> / <strong>de</strong> <strong>putere</strong> se face <strong>de</strong> către personalul<br />

<strong>de</strong> exploatare, <strong>cu</strong> <strong>ajutorul</strong> butoanelor montate pe panouri.<br />

Cealaltă componentă importantă a sistemului <strong>de</strong> conducere<br />

este cal<strong>cu</strong>latorul aflat în camera <strong>de</strong> comandă a hidrocentralei.<br />

Aici există personal <strong>de</strong> exploatare permanent<br />

care poate să intervină în caz <strong>de</strong> funcţionare <strong>de</strong>fectuoasă a<br />

hidroagregatului.<br />

Cal<strong>cu</strong>latorul are două funcţii principale:<br />

- supravegherea funcţionării hidroagregatului, respectiv<br />

alarmarea personalului la <strong>de</strong>păşirea unor limite prescrise<br />

ale parametrilor tehnologici sau la <strong>de</strong>clanşarea <strong>de</strong> avarie;<br />

- formarea unei baze <strong>de</strong> date privind funcţionarea hidroagregatului,<br />

în ve<strong>de</strong>rea unor analize ulterioare.<br />

Tot <strong>de</strong> la cal<strong>cu</strong>latorul central se pot selecta utilajele <strong>de</strong><br />

lucru şi <strong>de</strong> rezervă şi se pot da comenzi <strong>de</strong> creştere/scă<strong>de</strong>re<br />

a puterii active/reactive <strong>de</strong>bitate.<br />

Pe monitorul cal<strong>cu</strong>latorului se indică, în mod dinamic<br />

şi în timp real starea hidroagregatului, pre<strong>cu</strong>m şi valorile<br />

principalilor parametrii funcţionali. De asemenea se face<br />

supravegherea stării comunicaţiei <strong>cu</strong> automatul programabil<br />

şi <strong>cu</strong> contoarele electronice.<br />

In mod normal, pe monitorul cal<strong>cu</strong>latorului se prezintă<br />

planşa sinoptică care reprezintă schema electrică monofilară<br />

(figura nr. 3).<br />

In partea dreapta jos se poate vizualiza on-line evoluţia<br />

grafică a cinci parametrii prestabiliţi.<br />

In partea stânga jos se vizualizează sa-numitele<br />

“evenimente”, pe măsura apariţiei lor.<br />

Din aceasta planşa se poate intra în diferite planşe<br />

sinoptice, pre<strong>cu</strong>m:<br />

- cir<strong>cu</strong>itul hidraulic (figura nr. 4);<br />

- parametrii electrici (figura nr. 5);<br />

- etc.<br />

De asemenea se poate accesa facilitatea <strong>de</strong> “Arhive”,<br />

care permite analiza tabelara şi grafica a evenimentelor<br />

care au avut loc <strong>cu</strong> pâna la circa doi ani în urma sau facilitatea<br />

“Pornire/oprire” care este utila în timpul manevrelor<br />

respective.<br />

Dacă se doreşte, datele <strong>de</strong> interes pot fi tipărite la<br />

imprimantă.<br />

Se pot <strong>de</strong>schi<strong>de</strong> ferestre blank în care se pot scrie, <strong>de</strong><br />

la tastatură, orice informaţii care prezintă interes pentru<br />

exploatare, pre<strong>cu</strong>m: caracteristicile tehnice ale utilajelor,<br />

parametrii nominali <strong>de</strong> funcţionare, intervenţii efectuate,<br />

cine le-a fă<strong>cu</strong>t şi în ce au constat etc.<br />

Totodată, cal<strong>cu</strong>latorul permite ca, dacă se doreşte, să<br />

se poată stabilii legătura <strong>cu</strong> dispecerul <strong>de</strong> hidroamenajare.<br />

The 5 th International Power Systems Conference<br />

For every measuring point, the following values are<br />

measured:<br />

- phase and line voltages and their average values;<br />

- phase <strong>cu</strong>rrents and their average values;<br />

- phase active powers, their sense and sum;<br />

- phase reactive powers, their sense and sum;<br />

- <strong>de</strong>livered and consumed active energy;<br />

- <strong>de</strong>livered and consumed reactive energy;<br />

- power factor;<br />

- frequency.<br />

The programmable controller operates autonomously.<br />

The power charging / discharging is performed by the<br />

operating personnel, by means of the buttons mounted on<br />

the panels.<br />

The computer, placed in the control room of the HPP,<br />

represents other important part of the system. There, there<br />

is permanent operating personnel, which can act in the case<br />

of a faulty operation of the hydroaggregate.<br />

The computer has two main functions:<br />

- hydroaggregate operation survey, respectively the<br />

personnel alarming when the prescribed technological<br />

parameters are excee<strong>de</strong>d or in the case of an emergency<br />

release;<br />

- building of a database concerning the hydroaggregate<br />

operation, for afterwards analysis.<br />

The operating and the reserve equipment can be selected<br />

from the central computer too; also, the <strong>de</strong>livered active<br />

power increasing / <strong>de</strong>creasing can be or<strong>de</strong>red from the<br />

central computer.<br />

The hydroaggregate state is dyna<strong>mica</strong>lly and on-line<br />

indicated on the computer monitor, where the main<br />

parameters values are displayed, too. In the same time, the<br />

state of the communications with the programmable controller<br />

and with the intelligent electric meters are surveyed.<br />

Normally, the synoptic drawing of the electric single-wired<br />

scheme is presented on the computer monitor (figure 3).<br />

In the bottom right si<strong>de</strong>, the on-line graphical evolution<br />

of five parameters can be seen.<br />

In the bottom left si<strong>de</strong> the so-called events are<br />

visualized, according as they appear.<br />

From this drawing one can access other different<br />

synoptic drawings, such as:<br />

- the hydraulic cir<strong>cu</strong>it (figure 4)<br />

- the electrical parameters (figure 5), and so on.<br />

Also, the facility “Archive” can be accessed. This facility<br />

allows the tabular and graphic analysis of the events<br />

happened up to two years ago; the facility “Start / stop”<br />

can be accessed, too, it being very useful while the<br />

respective maneuvers are performed.<br />

If necessary, the interesting data can be printed on the<br />

printer.<br />

Blank windows can be opened; in these windows<br />

some informations presenting an interest for the exploitation<br />

can be written. For example: technical characteristics of the<br />

equipment, operating rated parameters, performed interventions,<br />

who ma<strong>de</strong> them, their <strong>de</strong>scription and so on.<br />

At the same time the computer allows the connection<br />

with the dispatch, if <strong>de</strong>sired.


06-07.11.2003, Timişoara, Romania 179<br />

Fig. 3. Planşă sinoptică: Schema monofilară<br />

Fig. 3. Synoptic drawing: single-wired scheme<br />

Fig. 4. Planşă sinoptică: Cir<strong>cu</strong>itul hidraulic<br />

Fig. 4. Synoptic drawing: Hydraulic cir<strong>cu</strong>it


180<br />

7. Concluzii<br />

Viitorul aparţine hidrocentralelor conduse în regim<br />

automat, sub comanda sistemelor <strong>de</strong> automatizare bazate<br />

pe tehnica mo<strong>de</strong>rnă, <strong>de</strong> cal<strong>cu</strong>l. Personalul intervine numai<br />

în caz <strong>de</strong> funcţionare necorespunzătoare.<br />

În acest sens, lucrarea <strong>de</strong> la CHE Leşu este un bun<br />

exemplu, fiind şi o reuşită din punct <strong>de</strong> ve<strong>de</strong>re tehnic.<br />

Fig. 5. Planşă sinoptică: Parametrii electrici generator<br />

Fig. 5. Synoptic drawing: Electrical parameters of the generator<br />

The 5 th International Power Systems Conference<br />

7. Conclusions<br />

The future belongs to the hydropower plants automatically<br />

controlled by the automate systems based on the mo<strong>de</strong>rn<br />

computational technique.<br />

The work performed at HPP Leşu is a good example<br />

and represents a success from the technical point of view.

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!