龙溪水电站现代化保护配置及视频监控系统升级实践

王新辉

（天台县龙溪水力发电站，浙江 天台317200）

1 概述

龙溪水电站位于浙江省天台县龙溪乡始丰溪支流黄水溪中游，距离县城约40 km。主坝坝址位于黄水溪源头天柱溪和龙溪汇合口下游约150 m的河谷中，副坝坝址位于主坝右侧约700 m处；电站厂房位于黄水溪左岸支流石坦坑出口右侧的长天上山脚，距离坝址2.42 km。

龙溪水电站是一座以发电为主，无防洪、灌溉任务的中型水库。水库坝址以上集雨面积35.5 km2，跨流域实际引水面积31.5 km2，合计集雨面积67 km2。水库正常蓄水位为398 m，相应的正常蓄水库容为2 257万m3，发电死水位372 m，相应的死库容为251万m3，调节库容为2 006万m3，为年调节水库。电站装机容量为2×9 000 kW。枢纽工程主要由主坝、副坝、泄洪建筑物、放空建筑物、发电输水建筑物和发电厂等组成。

电站厂房由主厂房、副厂房和升压站组成，主厂房长32.5 m、宽14.5 m，共分二层。升压站长40 m、宽31.5 m，地面高程109.91 m，布置有两台主变压器及110 kV出线构架等。电站通过一条110 kV接入天台变。

电站增效扩容改造包括两台发电机组、一台主变压器、一回110 kV线路。微机保护装置全部采用最新一代产品，每套保护除了能够满足要求的功能外，具有与电站计算机监控系统现场控制单元的通信功能，通信规约采用Modbus规约，同时采用现代化视频监控系统的设计。以下就逐步介绍各种现代技术的应用。

2 系统升级配置

2.1 保护设备配置

微机保护设备配置1号、2号发电机保护屏2面，主变保护屏1面，110 kV线路保护屏1面，故障录波屏1面及电度表屏1面，共计6面屏柜，具体配置如下：

（1）1号（2号）发电机保护屏配置2面，包括：发电机差动后备保护装置（PCS-985RS）2台，发电机后备保护（PCS-9611D）2台。

（2）主变保护屏1面，包括：主变差动保护装置（PCS-9671D）1台，主变后备保护装置（PCS-9681D）2台，主变非电量保护装置（PCS-9661D）1台。

（3）110 kV线路保护屏1面，包括：110 kV线路保护装置（PCS-941A）1台，电网解列装置（PCS-9658D）1台。

（4）电度表屏1面，包括：发电机电度表（DSSD331-1-TF）2只，110 kV线路电度表（DSSD331-1-TH）1只。

（5）单套装置：10 kV厂用变保护装置（PCS-9621D）2台。

2.2 视频监控设备配置

视频监控系统采用先进的禹贡牌视频监控系统，具体配置见表1。

表1 视频监控设备配置

2.3 标准化运行管理系统配置

（1）水雨情查询子系统

从武义县水雨情服务系统中实时对接水雨情数据，并综合自身建设的水位流量站数据综合全面的展示公司下属水电站的水雨情情况。主要功能包括：水位、雨量、流量查询，实现3个数据的集中快捷查询，以柱状图、曲线图、点阵图、曲面图等形式展示；自动报警，对于实时监测数据可以设置阈值，系统监测超过阈值的数据时发出报警声音提醒运行人员；统计查询，可以对任意监测数据按日、月、季度进行查询统计；报表打印，输出报表进行打印。

（2）台风路径查询子系统

对接省水利厅的台风路径查询功能，直接继承在公司智慧水电平台中，实现快捷查询。

（3）巡检管理子系统

检修人员可以在这个模块里安排巡查周期、巡查路线、巡查人员、巡查点，巡查人员根据设置好的计划通过手持巡检仪对电站开展轮回巡检，巡检时拿手持带NFC功能的通信设备扫一扫NFC电子标签，记录设备的巡检结果，一旦有异常情况可以选择异常设备并拍照，一旦发现异常设备，巡检异常信息将直接发到设备主人的手机上，实现巡检台帐一键生成和一键打印。主要功能包括：巡检点设置，设置水电站的巡检点，即需要走到位的地方，并将巡检点和RFID卡关联上，实际操作中将该卡张贴在设备处，即可保证人员必须走到该点进行查看；巡检班组设置，设置巡检班组，可以一人或多人一个班组，不同的班组支持负责不同的水电站，实现个性化的路线定制；巡检计划设置，设置每个班组的巡检周期，以及启动和截止时间；巡检记录提交，巡检人员到一个水电站进行巡检之后，通过手机APP软件提交巡检的记录信息，包括正常信息和异常信息；巡检结果查询，电脑端实现巡检结果的查询，可以按电站，按人来进行查询统计；报表打印，输出报表进行打印。

3 技术性能

3.1 保护设备

（1）PCS-985RS发电机差动后备保护装置

该装置适用于100 MV以下容量火电机组和水电机组，提供一台发电机和励磁变所需要的全部电量保护。

（2）发电机后备保护

适用于110 kV以下电压等级的非直接接地系统或小电阻接地系统中的线路保护及测控装置。

（3）PCS-9671D变压器差动保护

适用于110 kV及以下电压等级各种接线方式的两圈或三圈变压器，满足四侧差动的要求。装置全面支持数字化变电站功能，既可以接入常规电磁式互感器，同时也具备电子式互感器接口和支持IEC61850-9-2采样值传输协议，支持IEC61850规约。

（4）PCS-9681D变压器后备保护

适用于110 kV及以下电压等级变压器，满足任一侧（高、中、低压侧）后备保护的要求。装置全面支持数字化变电站功能，既可以接入常规电磁式互感器，同时也具备电子式互感器接口和支持IEC61850-9-2采样值传输协议，支持IEC61850规约。

（5）PCS-9661D非电量保护

主要用于110 kV及以下电压等级的变压器，支持IEC61850规约。

（6）PCS-9658D故障解列装置

适用于110 kV及以下电压等级的带地区电源联络线的变电站，在变电站内按母线配置，系统故障时跳地区电源联络线，解列地区电源。全面支持IEC61850规约和GOOSE功能，可以完全满足数字化变电站的需求。

（7）PCS-941高压输电线路保护

PCS-941系列为由微机实现的数字式高压输电线路成套快速保护装置，可用作110 kV电压等级输电线路的主保护及后备保护。

3.2 视频监控系统

本次实施摄像头共有6个，其中2个室外型摄像头，包括大坝1个、升压站1个，5个室内型摄像头，包括中控室1个、发电机层（1F）1个、辅机层（-1F）1个、水轮机层（-2F）2个。配备手持巡检仪，巡检设备贴防潮二维码。

该视频监控系统实现移动监视功能：手机视频监视水库、大坝、电厂厂房（包括中控室、发电机层、辅机层、水轮机室）。采用高清球机和枪机相结合，基于移动互联网的设计，使得电脑端和手机端都能够看到水电站的运行生产情况，形成了全方位监管，网络拓扑结构如图1所示。

图1 网络拓扑结构图

3.3 标准化运行管理系统

限于篇幅，本系统重点介绍移动巡检系统。移动巡检系统提供手持巡检仪，通过扫描二维码，移动巡检各种设备，包括时常巡查、计划巡检等，数据可以导入电脑或通过手机导入云数据库，便于查询。对设备安全管理：在设备上贴二维码，信息录入云平台，可以手机查询设备信息，可以领导检查或应急巡查时扫一扫，提交巡查结果，拍照并上传照片、评级等。信息查询功能可实现查询设备信息、巡检信息等。

4 结论

浙江省天台县龙溪水电站的保护系统本着安全可靠、经济实用的原则进行总体设计，按全计算机综合自动化系统投入后能实现电站“无人值班，少人值守”进行功能设计和设备配置。系统的各项性能指标均满足部颁《水电站计算机监控系统基本技术条件》及《水力发电厂计算机监控系统设计技术规定》的要求。

（1）保护系统。系统配置和设备选型符合计算机技术发展迅速的特点，充分利用计算机领域的先进技术，系统达到当前国际先进水平。采用开放系统结构，既便于功能和硬件的扩充，又能充分保护用户的投资。软件模块化、结构化的设计，使系统更能适应功能的增加和规模的扩充。系统高度可靠，其本身的局部故障不会影响现场设备的正常运行。系统实时性好，抗干扰能力强，适应电站的现场环境。人机界面功能强、操作方便、简洁、灵活，便于二次开发。

（2）视频系统。视频监控系统采用最实际的设计方案，结合浙江省农村水电站标准化的要求，进行视频监控点的配置设计，采用高清球机和枪机相结合，基于移动互联网的设计，使得手机端也能够看到水电站的运行生产情况，形成了全方位的监管。

（3）标准化运行管理系统。能够按照水电站安全生产标准化运行管理系统的要求进行标准化运行管理，达到了省级标准化验收。