浅谈综合自动化在水电站的应用

2017-03-01陈德润

黑龙江水利科技 2017年11期

王敏，陈德润

(黔南布依族苗族自治州水利水电勘测设计研究院，贵州都匀 558000)

1 工程概况

长顺县河边、石板塘、摆东水电站增容改造工程，三个水电站位于长顺县南部的敦操乡打招村坡里处，河边电站距县城72km，距威远220kV变电站 57km，石板塘电站距河边电站0.1 km，摆东电站距河边电站5 km，交通较为便利，有公路直接相通。

2 工程现状及存在的问题

三个水电站地处三县交界的格凸河上，距县城较远。

河边电站和摆东水电站工程自20世纪60、80年代兴建以来先后装机大大小小11台总装机规模13.2 MW，主要机电设备老化，设备损耗大，效率低下，电气保护采用的是传统的电磁式继电器保护。由于建设标准低，水资源浪费严重，未采用综合自动化技术，无法实现电站 “无人值班，少人值守”的运行管理模式。须对河边电站和摆东水电站进行增容改造。

石板塘水电站工程自21世纪初兴建。装机4台总装机规模12.8 MW，主要机电设备还新，采用综合自动化技术，实现了电站 “无人值班，少人值守”的运行管理模式。无须对石板塘水电站进行增容改造。

三个水电站通过二条35kV输电线路向系统送电，采用LGJ-95线经52 km送入长顺110kV变电站；不能满足线损和最大电流要求;故应对35kV线路进行升级改造成110kV输电线路。

21世纪初上游黄花寨大型水库建成蓄水，具有多年调节特性。根据水文水能及相关专业提供资料，对原河边电站的9台机组进行报废处理(9.6 MW)，因不能满足最大利用水能要求，须对电站进行增效扩容改造装机规模至16 MW。同样对原摆东水电站的2台机组进行报废处理(6.4 MW)，须对电站进行增效扩容改造装机规模至11MW。

3 更新电站工艺，提升电站自动化水平

电站 “无人值班，少人值守”是一种运行管理模式，而采用微型计算机及先进的通信技术，与电站机电设备有机结合，使电站发电输电流程发生变革，是“无人值班，少人值守”电站可靠的技术支持和物质基础，电站发电设备(包括附属设备)除了发电能力外，并且与计算机及通信系统相结合的功能，如此才能形成发电系统信息自动化体系。信息自动化体系是“无人值班，少人值守”电站安全可靠支行管理基本保证和发展方向[1]。

河边电站增容后装机容量为16MW；石板塘电站总装机容量为12.8MW不变；摆东电站增容后装机容量为11MW。110kV一条输送容量39.8 MW；35kV一条输送容量11 MW；6.3kV4条输送容量12.8MW。

4 接入系统的方式

根据目前长顺县电网资料，结合三电的站装机规模、地理位置和经济等因素。

本次初拟接入电力系统的方案为：

1)摆东电站通过35kV线路5km进入河边升压站，输送最大电能11 MW；根据计算采用LGJ-185架空线路才能满足要求。

2)石板塘电站通边6.3kV电缆0.1km进入河边升压站，输送最大电能12.8 MW；(因为石板塘电站对岸是河边电站)，采用4根型号为YJV22-8.7/15-3×300电力电缆架空跨河，不仅经济还能满足大电流要求。

3)河边电站采用共箱封闭母线向河边升压站送电，输送最大电能16MW；

4)河边升压站采用110kV、50 MVA三相三绕组变压器，低压侧连接河边电站和石板塘电站，中压侧连接摆东电站电站，高压侧连接经57km线路送入威远220kV变电站进入系统。

5 提升发电系统综合自动化水平，实现电站“无人值班，少人值守”运行

近年来，随着微电子技术、计算机技术和通信技术水平的不断提高，水电站发电信息自动化技术快速发展。计算机监控与通信网络在电站中的应用，使电站信息自动化技术发生了根本性变化，采用信息自动化技术，可以改变传统电站分散管理的方式，系统采用分层分布式的结构形式，将多处分散的电站集中到调度中心统一管理，实现全天候远程监控，各电站只设置每班2名运行人员，对发电设备(设施)进行维护，实现电站“无人值班，少人值守”的运行管理模式，

5.1 调度中心主控层(级)

调度中心主控层(级)作为电站监控设在电站管理处，对N个电站实施全天候远程监控，信息汇集、分析处理统一调度。

调度中心主控层(级)配置工业控制计算机2套，存储服务器1套、调度工作站2台、交换机2台、工程师工作站1台大屏幕显视系统1套、通信服务器2台、打印机2台、网络柜1台、硬盘录像机1台、路由器2台、UPS电源1台、语音报警系统1套。

5.2 电站监控层(级)

电站监控层(级)主要负责对电站及大坝(引水渠)现地单元实施监控，完成调度中心主控层与现地控制单元信息传递，为定期巡检、设备调试提供条件，确保电站级设施(设备)完好无故障。该层设备安装在电站控制室内，配置工业控制计算机(兼操作员服务器)2台、视频服务器1台、硬盘录像机1台、交换机1台、路由器1台、网络柜1台、UPS电源1台、打印机2台。

5.3 现地单元控制层(级)

现地单元控制层(级)以PLC为核心，对电站、变电站、及大坝(引水渠)自动化设施(设备及元器件)信息进行采集、分析和处理，为电站级传递信息，接受电站的指令[2]。该层配有下列设备：

PLC可编程控制器1台，微机继电保护单元；智能式电动闸门执行器(与闸门配套)；温度传感器(发电机上)；压力传感器(在管道上)；液位传感器(在前池、集水井、测水断面上)瓦斯传感器(在变压器上)；位移传感器(在闸门、阀门上)；烟雾传感器(在发电机定子)；安防设备(根据需要确定数量)；高清红外线球形摄像机(室内外)。

6 通信方式

该工程信息自动化系统由计算机监控系统和网络通信系统组成。网络通信系统是设在各电站与调度中心的整体PDH光纤专用通信网络，用于全计算机监控系统、视频系统、语音程控交换系统，以及其他方面的通信。电站系统与全区电力专网的通信，可租用当地电信公司提供的运营虚拟专网(VTN)为该系统构建安全的互联网系统，满足电站系统通信点多、面广、分散的需求。