碧口水电厂控制台升级改造

刘亚君

（大唐碧口水力发电厂，甘肃 陇南 746412）

碧口水电厂控制台升级改造

刘亚君

（大唐碧口水力发电厂，甘肃 陇南 746412）

该文介绍碧口水电厂原操作台存在的问题，诸如端子老化、操作反应迟缓、电源系统混乱等。通过对原操作台的升级和改造，达到了增强系统功能、优化系统结构、提高系统可靠性的目的，解决了上述问题。

操作台；设备老化；可靠性

1 控制台的历史和作用及中央音响系统的介绍

碧口水电厂位于甘肃、四川、陕西三省交界的甘肃省文县碧口镇，电站坐落在白龙江主干流上，位于碧口镇上游3km处，是长江水系嘉陵江支流白龙江上第一座大型水利枢纽工程。工程以发电为主，兼有防洪、灌溉、养殖等综合效益。电站布置为坝后引水式，装机3台，单机10万kW，总容量30万kW。1976年3月26日首台机组投产发电，1977年3台机组全部建成投产发电。现有110kV、220kV两座开关站，220kV输电线两回，分别为碧早一线、碧早二线送早阳坝变电站；110kV输电线两回，分别为碧何一线、碧何二线送何家湾变电站。

碧口水电厂中控室原控制台自1990年投运至今已累计服役20a，是电站控制系统的核心系统。它的主要功能有：全厂所有设备的远方监视中央音响信号系统；机组备用同期并网系统；机组有功及无功增减、PSS投退；全厂全部开关的远方操作功能；全厂事故及故障光字、各元件及线路的重要保护动作光字和各电压等级线路的电压选测等功能。其中中央信号是监视发电厂变电站电气设备运行的一种信号装置，当发生事故及故障时，相应的装置将发出各种灯光及音响信号，根据信号的指示，运行人员能迅速而准确地确定和了解所得到的信号的性质、地点和范围，从而做出正确处理。其中机组操作有：1F－3F机组的开停机功能及备用同期并网、手准并网等。

2 改造前的运行状况

由于控制台使用年限已达20a之久，存在着端子及元器件老化，电缆绝缘下降等问题，且在20多年的运行中经不断改造，造成了部分电缆走向不清，电源系统混乱，操作及同期回路复杂等隐患，常常出现开关分、合指示不清，操作反应迟缓等情况。曾发生过多起故障，例如直流接地故障、35kV电压选测把手短路造成PT二次开关跳闸故障。因此对中控室控制台的改造已迫在眉睫，并且通过对控制台的改造升级，一方面可以克服原控制台存在诸多问题，另一方面可以满足大唐集团公司“一流水力发电企业”所具备的“无人值班，少人值守”的技术要求。

3 改造的可行性分析

近年来，由于碧口水电厂三站一体的白龙江中上游流域运行模式的提出，许多新建及改造工程要求按网、省、地调及梯级水电厂梯级计算机集中监控，各被控水电厂实行“无人值班，少人值守”设计。作为投运30余年的老电站——碧口电站的中央控制室的功能已完全不能满足流域运行模式的要求。

考虑到碧口水电厂第一台机组开始投产发电，到能够真正实现“无人值班”（少人值守），不论是从机组设备全部改造完成到逐步稳定运行，以及外部条件逐步发展成熟，都需要有一个较长的发展过程。即使以后“值班”工作改由上级调度部门负责，电厂值守人员的工作包括在调度命令下的现场紧急事故处理，中央控制室仍然是一个比较理想的场所。此外，电厂与上级调度自动化系统一旦失去联系，就需要在中央控制室执行临时值班任务。因此，从目前发展阶段来看，碧口水电厂应具备一定的全厂集中监控功能。

碧口水电厂新安装的中央控制室，采用以计算机监控系统为基础的全厂集中监控方案，通过计算机监控系统与常规监控系统的两者结合，实现对其设备的集中监视控制。随着碧口电厂监控改造逐步完成，原操作台的功能逐步减少，新的手动操作盘及完善的监控系统逐步将其替代。

4 改造方案及思路

由于中控室控制台涉及所有开关的操作、机组备用同期装置的操作、线路电压选测、各设备的状态指示及中央音响回路。因此，为了拆除控制台，应首先对各操作、指示项进行转移。

（1）首先在返回屏室安装一面手动操作盘，为了满足碧口水电厂梯级调度及“无人值班，少人值守”的要求，手动操作盘具备以下功能：①当系统设备发生事故及故障情况时，蜂鸣器发出能够区别设备事故及故障情况的不同音响信号。故障、事故光字信号能保持至故障消除或运行人员手动复归。②能够实现对线路开关操作功能，而且能更好地满足运行人员实施操作。③当机组同期装置异常时，各台机组应具备远方同期功能。

（2）安装完手动操作盘后，结合机组及线路的检修，将原控制台的各相关功能接线逐步转移至手动操作盘，将各设备的状态指示信号转移至监控系统，并将设备的重要信号同时接至手动操作盘。

（3）转移完成后将实施对原控制台的拆除工作，电缆的整理。拆除结束后进行新的控制台的安装就位和相关工作站的安装。

5 实施步骤

5．1 中控室SJ－500操作台的安装

经过多方调研考察，碧口水电厂操作台选用南瑞的自控盘柜，内部配线均按照实际需要设计。操作台安装就位后，根据需要配置49个光字牌、1个滑差表、1台公用同期装置、12个连片（同期、事故音响、故障音响）、16个公用同期用继电器、9个钥匙开关、17个开关操作把手、3个转换把手、3个机组增减磁把手、3个机组电压调节把手和1个中央音响信号装置。为了满足今后生产发展的需要，我们还预留了一定数量的转换把手及端子。待盘柜内配线全部结束后，利用线路及机组检修期间转移各开关手动操作电源回路及手动同期回路。

5．2 信号系统转移

5．2．1 机组及辅助设备信号转移

碧口水电厂自2009年初开始对机组的监控系统、调速器系统及保护装置进行了改造，历时3a完成了所有的监控改造任务。待机组、开关站及公共单元监控系统运行正常后，利用设备检修期逐步将原控制台上的信号转移至监控系统。重要信号如水机事故、水机故障、电气事故、电气故障、主变冷却全停等接入光字信号。

此外，我们还对原监控系统不完善的地方进行了修改，如原监控系统未接入辅机信号。考虑到即将要实现流域调度的需要，我们将所有辅机信号接入监控公共单元，以便于远方监视。对于重要信号，如：渗漏水位异常、中压机及低压机故障等转移至手动操作盘光字信号，如有异常，蜂鸣器立刻报警，现场值班人员可及时处理。

5．2．2 线路保护信号转移

由于线路保护装置只具备一组信号开出，对于220kV有双套保护的线路，一套保护装置开出信号接入监控系统，一套保护装置开出信号接入手动操作盘光字信号。对于只有一套保护装置的110kV及以下线路信号全部接入监控系统。信号系统的逐步完善，使碧口水电厂首次实现了监控系统与中央信号系统的双套信号显示功能。

5．3 操作控制的转移

原控制台开关操作回路存在多处转接部分 （由开关操作箱接入返回屏，再由返回屏接入中控室控制台），容易产生寄生回路、开关故障点查找困难等问题，且由于控制台至返回屏电缆使用年限过长，电缆及端子绝缘降低，易造成直流接地故障，引起开关误跳或拒跳。为了不影响设备正常操作和运行，利用机组及线路检修，逐步完成了对各线路开关操作回路的转移，所有操作电缆直接从开关操作箱接入新的操作台，且对五防闭锁回路进行了进一步完善，大大降低了误操作事故的发生。

机组PSS投入把手、机组电压增减把手随机组的检修将接线接入手动操作盘，使得机组的远方PSS投退和机组电压增减功能除监控系统外，中控室手动操作盘同样具有操作功能。使机组操作更完善。

5．4 控制台同期操作回路的转移

5．4．1 原机组及线路同期系统运行方式

3台机组出口开关2201、2202、2203实现并网操作，有现地同期装置自准方式、公用同期装置自准方式和公用手准3种运行方式。机组并网正常使用现地微机同期装置，若现地微机同期装置异常时，可通过切换机组的同期方式选择把手至公用同期方式，然后通过同期栓操作把手进行机组对象的选择和投入，进行公用同期并列操作，若公用微机同期装置再次出现异常时，可手准同期操作。

机组公用同期装置系统和线路开关的手准同期回路共用一组同期小母线，每个开关都有相应的同期操作把手，在操作过程中，通过操作需并列开关的同期把手来选择同期并列对象，同期小母线位于返回屏内，所有的同期操作把手及回路接线均在控制台内。具体接线如图1：

图1 碧口水电厂同期原理图

碧口水电厂具有手准同期并列点的线路开关有2204、2212、2213、2200、130开关，整个同期控制回路的转移也是控制台拆除步骤中的核心工作。

5．4．2 开关同期操作转移方案

为了不影响开关的正常操作，首先在同期操作盘内建立与原控制台公用同期回路原理完全相同的回路，在此回路中，先将滑差表、公用同期装置、同期操作把手接入，再引入线路开关并网用的220KV1母和2母PT电压，使手动操作盘内同期回路基本建立。

在同期回路转移过程中控制台与手动操作盘的同期回路完全独立，新、旧公用同期回路并列运行，不影响转移过程中的正常操作。

机组的公用同期回路在机组监控改造过程中进行转移，在转移过程中先将原控制台的机组相应同期回路接线拆除。再将该机组各同期用PT电压、操作直流电源接入手动操作盘。并在机组检修后进行试验。试验项目：公用自准、手准方式。

碧口水电厂的2204、2212等线路开关的同期手准功能转移同样在线路检修过程中进行，由于线路开关只有手准功能，操作相对简单。

在控制台所有开关同期回路转移完成后，也标志着手动操作盘正式投运。在转移过程中，将所有的同期用电缆进行了重新敷设，解决了原同期回路因电缆老化，绝缘降低，部分回路中转点较多而造成的安全隐患。

5．5 电压选测功能的转移

原操作台具备220kV、110kV、35kV母线电压选测功能，通过选测把手对各项母线电压进行监视。改造后取消线路电压选测开关，将母线电压全部接入监控系统，在监控系统电气主接线画面上可以实时监视各电压等级的各相电压。原返回屏电压监视盘表接入AB相电压，将所有线路电压电流接入新的监控系统，6kV及以下线路接入监控公共单元，其余电压接入开关站单元。此种改造实现线路电压指示的完善性，避免了因原件故障造成的其他故障。

5．6 废旧电缆整理

所有控制台接线转移完成后，对于原操作台废旧电缆进行整理。根据现场运行状况制定了3项措施，工作负责人根据电缆用途，指定相应专业的工作班成员进行核实。对于标号明确的电缆可选择打开两侧接线，测量无电压后对地测量通断，确认后依次进行清理；对于走向不明的电缆，结合安装图纸及现场接线位置，逐步核查。在以上工作中，首先应确保运行设备及人身安全，防止设备误动；其次在抽出废旧电缆时轻拉轻放，避免磨损运行设备用电缆通讯线及网线，造成短路、接地或通讯中断等故障。

5．7 控制台拆除方案

在原操作台所有系统全部转移结束、废旧电缆清理完成后，需将原控制台拆除。由于控制台体积较大，无法整体拆除，首先拆除内部配件及活动部分；然后将主体框架切割为两部分进行拆除，在用乙炔进行切割时应做好防火措施，杜绝因切割产生的火花落入电缆廊道而引起电缆着火。

6 安装后的效果

新控制台就位后，首先对控制台内的电源接线重新进行规范和布置，并在新控制台上安装监控系统的2台操作员站、语音报警站，将原中控室办公桌内安装的在线监测计算机操作员站、火灾报警系统计算机操作员站、五防闭锁工作站、生产任务管理系统计算机移至控制台内，转移结束后将中控室办公桌进行了拆除。

新控制台的安装，使中控室面貌焕然一新，中控室内的布置更加整齐、美观。对中控室下面电缆廊道内的电缆进行了整理，清除了废旧电缆，使电缆廊道内的电缆更加整齐、规范。

7 结语

通过近三年时间对已运行20余年的中控室控制台进行改造，新的监控系统及手动操作盘运行可靠、功能完备、维护方便、结构合理，基本完成了改造初期制定的各项目标，将基本达到大唐集团公司对“一流水力发电企业”所具备的“无人值班（少人值守）”的技术要求，并为今后实现水电厂“无人值班（少人值守）”的运行管理模式奠定了坚实的基础。

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［7］DL/T 5345—2006，梯级水电厂集中监控工程设计规范［S］.

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Experiences of Upgrading the Console in Bikou Hydropower Plant

LIU Ya－jun
（Datang Bikou HydropowerPlant，Longnan 746412，China）

This paper introduces the problems of the original operation panel in Bikou hydropower plant，including terminal aging， slow response in operation， and power system confusion．Through the upgrading and transformation to the original operation panel， solving the problems and achieving the purposes of enhancing the function system，optimizing the structure system and improving system reliability．

operation panel；equipment aging；reliability

TV734.4

B

1672-9900（2012）01-0071-04

2011－12－16

刘亚君（1985—），女（汉族），河南范县人，助理工程师，主要从事水电自动装置检修工作，（Tel）15825882641。