水电站电气自动化控制系统改造安装与调试方法

赵 恒

（中国水利水电第十工程局有限公司，四川成都 611830）

水电站电气自动化控制系统的安装质量与调试质量会对水电站交付运营过程中的稳定性造成直接性的影响。水电站是一个相对复杂的系统，需要诸多机械设备、控制系统相互配合才能够保证稳定运行。结合实际情况而言，不同的电气设备的运行原理、安装方式、调试方法存在较大的差异性。所以，需保证技术管理人员对水电站内安装的各种电气设备有透彻的了解，并熟悉每一种设备安装、调试的方法，面对水电站运行过程中出现的各种影响因素可以采取合理的措施良好处理，以保证水电站能够稳定的运行。

1 工程概况

某地区的水电站已交付运营多年，该水电站是借助区域内的水库涵管引水向地区供应电能。水电站是由高、低干渠电站共同构成。低干渠电站是水电站的主要发电站，站房内的装机容量是2×10000 kW；高干渠电站主要是为农业灌溉、厂房提供备用电源，站房内的装机容量是2×125 kW。该水电站建成已久，因当时的技术条件有限，导致监控系统与保护系统比较落后，系统控制采用的还是传统式的手动操作方式，显然这种控制方式根本无法满足现代化电网技术的要求，所以运营单位决定对该水电站进行自动化控制系统改造。改造的内容主要是涉及：保护系统、发电机组自动化系统、监控系统、高低压控制柜、计算机监控系统、照明系统，等等。

2 水电站电气自动化控制系统改造安装

2.1 微机保护系统

该水电站中的微机保护系统结构组成非常简单，是由1套线路保护屏（规格为110 kV）、2套发电机保护屏、1套厂变保护屏（规格为10.5 kV）构成。保护屏、控制柜的安装顺序为：施工前的准备工作→开挖基础、安装基座→确定安装部位，并安装屏柜→固定屏柜→质量验收。

具体的细节，在安装之前，将屏柜运输至施工现场，尽量不要产生二次运输；对屏柜的外观质量进行检查，保证屏柜不存在破损、位移、损坏现象。利用吊车将屏柜吊放至槽钢基础上，然后对屏柜安装位置进行调整，确保安装位置足够精准，在确认安装位置无误后使用螺栓进行加固。而后，对屏柜进行接地处理，使用专用接地铜排进行接地连接，这样可以保证接地连接的可靠性，柜门的接地电阻应该控制在4 Ω以内。盘面需保证一目了然，对各个线路作出标识，柜内的元器件绑扎牢固。设备调试工作是以设备完成安装为前提。在设备通电之前，对设备的各个构件性能进行测试[1]。

2.2 工业视频监控系统

该水电站的工业视频监控系统是由图像监控器、固定摄像机、移动式摄像机、视频机柜、监控主机构成。在安装监控系统之前，施工人员需对设计图纸有全面的了解。了解的内容主要包括：设备型号、安装位置、安装数量、调试设备、辅助器材等，作业现场需要配备可供调试的移动电源。监控系统的安装顺序为：线路敷设→安装摄像机支架→安装摄像机→安装监控设备。系统调试的流程为：设备性能测试→各子系统调试→系统联动调试。设备性能检测是在安装设备之前完成的一项工作内容，根据设备的使用说明书对设备的性能进行检查。假如设备安装完成后发现设备出现问题，则可能需要将设备拆除下来再进行检修，这无疑会导致调试作业的进度受到影响，所以必须在设备安装之前对其性能进行检查。

2.3 屏柜搬运、就位、调整、固定

在安装屏柜之前，管理人员应该对施工班组提前进行施工技术交底、安全作业交底，明确指出各方主体的具体职责，确定设备运输的路线。提前将可能会对安装作业造成影响的门窗拆除，待屏柜全部安装完成以后再将其恢复原样。严格按照设计图纸的要求将屏柜安放在型钢基座上，工人配合机械的方式对屏柜的位置进行调整，使其位置与设计图纸保持一致。屏柜安装应满足以下要求：屏柜的正面垂直度偏差不得超过其自身高度的0.15%，相邻的两块屏连接部位的平面度偏差控制在1 mm 以内；假若屏柜连接部位的数量超过5处时，连接部位的正面平整度控制在5 mm以内；屏柜之间的间距不得超过2 mm，相邻两块屏的上侧水平度不得超过3 mm[2]。

2.4 二次电缆敷设、接线

该水电站中的电缆是借助桥架进行分层敷设。由上而下敷设的顺序依次为：动力电缆、控制电缆、屏幕电缆、电源电缆。在电缆敷设之前，施工人员需提前将电缆槽、支架清理干净，并对以上几种电缆进行检查，保证电缆的外观质量符合规范要求，不得出现破损现象。电缆的规格、型号必须满足设计要求，并严格遵守电缆敷设流程，如图1所示。电缆敷设的顺序按照自上向下的顺序分层进行敷设。同一层内的支架上敷设的电缆，其直径尽量保持一致，否则会对电缆敷设的外观质量造成一定的影响。支架、转角部位、分线部位、保护管的两侧、端子排15～30 cm 部位，应该使用扎带进行绑扎固定，保证电缆不会出现起拱现象。电缆绑扎应该保持统一效果，扎带绑扎的间距应该符合规范要求。电缆头缠绕的胶带颜色应该保持一致，热缩管的长度应该保持一致，控制电缆可以使用铜带进行包裹，屏蔽层需要按照标准要求作接地处理。屏柜内部的电缆敷设放线需保持一致，排列整齐，不得出现杂乱无章现象。接线过程中，单股线芯应该随着螺母旋转的方向进行缠绕，多股线芯则应该沿着压线进行缠绕，然后与端子排进行连接，连接完成以后使用螺栓进行加固处理[3]。

图1 电缆敷设流程

2.5 防火封堵、盖板

当电缆全部敷设完成以后，施工人员可以开始进行盖板、防火封堵施工。防火封堵的间隔部位需要设置防火隔断板、隔断墙。电缆槽口、竖井口部位需要设置盖板。前期预留的屏位孔使用钢板进行覆盖处理，保证覆盖足够密实。屏柜底部与电缆孔、孔洞使用防火密封胶作封堵处理。电缆槽口、端子箱的入线口与出线口、电缆沟交接部位、高压配电箱分段连接部位、入户槽口、配电室入口部位、预留孔部位，全部需要采取防火封堵处理。

2.6 计算机监控系统

计算机监控系统细分为站控层、隔断层、过程层。其中，站控层包括：工程师处理站、网络交换机站、打印机、显示屏、操作站等等。隔断站包括：GPS 监控屏、温度控制屏、电量计量屏、测量控制屏等等。过程层包括：电流传感器、电压传感器、一次性设备等等。隔断层与过程层的网络均是使用局域网。监控系统的电源需要配备UPS 不间断设备。计算机监控系统的安装顺序为：前期的施工准备工作→隔断层、站控层内的设备安装→隔断层、站控层的线路敷设→各种设备连接→电源检查与安装→防雷接地装置检查、安装→计算机监控系统调试→安装质量验收。系统调试环节相对比较重要，其会对计算机监控系统的运行状况造成显著的影响，所以操作人员必须严格按照规范要求进行调试，且调试过程中需采取必要的保护措施。计算机监控系统调试的内容主要涵盖：管线检查、设备通电状况、试运行状况、系统功能检查、外部接口检查、联动检查、静态试验、模拟试验、通信调试、联网试验，等等。

设备通电应该逐个进行检查，启动每一个设备。拷机持续的时间为72 h，中途不得间断。外部接口调试需针对每一个LCU 的I/O 接口、DI/DO 量、模拟量输入信号、输出信号、温度指数等。联动试验是操作人员站点单向发送指令，与局域网中的LCU 进行联动。静态试验其实就是无水试验，而动态试验则是指有水试验[4]。

3 电气设备控制系统的调试

3.1 自动化仪表的调试

为了确保自动化控制系统可以获取到精准的技术参数，在实际安装电气设备的过程中，应该优先选择使用高精准度、高科技含量的测试仪表设备。操作人员在对系统自动化仪表进行调试过程中，应先检测电缆、自动化仪表两侧的线路，而后开始安装传感器，由此调试作业完成。最后，对自动化仪表的通信信号进行检测，确定其是否存在信号失真现象。结合实际情况而言，线路敷设、信号屏蔽与传感器的运行质量存在紧密的关联性，安装的质量高，则自动化仪表出现信号失真的可能性也会随之减小。

3.2 保护装置的调试

保护装置调试作业的内容主要涉及：电气设备保护装置、接地保护装置、避雷保护装置等装置的调试，检测自动化控制系统的实际效能是否满足预期的效果。当避雷保护方式、避雷保护装置确定以后，根据水电站分布的地理位置，判断出选择哪种接地方式。除此之外，为了提高避雷保护装置的安全性，操作人员还应该采取必要的深埋措施。

4 结束语

综上所述，水电站的建设对于我国电力能源的供应具有重大价值意义，由于以往的技术条件受限，导致水电站运行效率及稳定性无法得到保证，在这种情况下，配备电气自动化控制系统，可以有效保证水电站稳定运行。文中对某水电站的自动化控制系统改造工程展开深入、全面的研究分析，着重对自动化控制系统的安装、调试进行介绍，结合实际存在的问题，提出科学合理的优化建议。