尼泊爾水電站接入工程電氣二次設(shè)計

楊杰，宋德強，連春星，董權(quán)力

（1.中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司，吉林長春130012；2.黑龍江牡丹江抽水蓄能有限公司，黑龍江牡丹江157005）

尼泊爾水電站接入工程電氣二次設(shè)計

楊杰1，宋德強2，連春星1，董權(quán)力1

（1.中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司，吉林長春130012；2.黑龍江牡丹江抽水蓄能有限公司，黑龍江牡丹江157005）

中馬相迪水電站接入工程電氣二次設(shè)計是中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司承接的一項海外水電工程設(shè)計任務(wù)，電氣二次設(shè)計的主要內(nèi)容包括：計算機監(jiān)控、繼電保護、同期及控制、直流電源等系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、配置與功能的設(shè)計。目前工程已通過驗收，成功并網(wǎng)發(fā)電，證明上述設(shè)計方案功能完善、經(jīng)濟可行。

水電站；電氣二次；設(shè)計；尼泊爾

中馬相迪水電站由法國阿爾斯通公司以EPC方式建設(shè)，于2008年建成投產(chǎn)，本次接入工程需擴建一條132 kV線路間隔，作為上游上馬相迪A水電站的并網(wǎng)送出線路工程接入點。132 kV開關(guān)站主接線為單母線刀閘分段，2個發(fā)變組單元，1個隔離變單元，1個線路單元，這次擴建線路單元接在乙母線上，與1號發(fā)變組單元同一段母線。

1 計算機監(jiān)控系統(tǒng)

中馬相迪水電站站內(nèi)原有監(jiān)控系統(tǒng)是法國阿爾斯通公司設(shè)計的，采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即功能分層分布和分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。整個系統(tǒng)分成廠站層和現(xiàn)地控制單元層，通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實現(xiàn)連接。原開關(guān)站LCU屏內(nèi)沒有備用PLC模塊，數(shù)據(jù)庫及組態(tài)畫面擴容需原廠技術(shù)人員現(xiàn)場修改，耗時長，費用高，難度大，監(jiān)控系統(tǒng)在調(diào)試時需退出運行，調(diào)試周期內(nèi)機組停運發(fā)電損失也大，并且選用的PLC為GE Fanuc 90-30系列產(chǎn)品，目前也已停產(chǎn)。

綜上所述，放棄擴容方案，重新建設(shè)一套監(jiān)控系統(tǒng)，PLC硬件選用與上馬相迪A水電站新建監(jiān)控系統(tǒng)相同的GE公司PAC3i系列PLC模塊，監(jiān)控對象僅為新增的132 kV線路，系統(tǒng)獨立運行，對原有監(jiān)控系統(tǒng)沒有影響。

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即功能分層分布和分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。整個系統(tǒng)分成廠站層和現(xiàn)地控制單元層，通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實現(xiàn)連接；廠站層設(shè)置一臺操作員工作站，對新增線路間隔進行監(jiān)視和控制；現(xiàn)地控制單元作為一個遠程I/O站，采集的數(shù)據(jù)通過光纖以太網(wǎng)交換機，經(jīng)由架空線路上的OPGW光纜輸送到上馬相迪A水電站的站控層網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率為100 Mbps。

1.2 硬件配置

新增計算機監(jiān)控系統(tǒng)包括1套數(shù)據(jù)服務(wù)器集成操作員工作站和1套開關(guān)站下位LCU。其中LCU包括1個12槽位底板，1個CPU，1個交換機模塊，1個模擬量模塊，2個數(shù)字量開入模塊，1個數(shù)字量開出模塊。

1.3 系統(tǒng)功能

電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)功能主要是實現(xiàn)整個電站設(shè)備集中監(jiān)視和控制、記錄和管理以及電力系統(tǒng)的遠方監(jiān)控。其主要功能包括數(shù)據(jù)采集和處理、人機接口、控制與調(diào)節(jié)、通信等。

1.4 系統(tǒng)特點

中馬相迪站內(nèi)操作員工作站采用Redhat Linux操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫采用Microsoft SQL Server2000，組態(tài)及后臺軟件為國電南自的SD8000軟件系統(tǒng)。主機兼操作員工作站選用惠普公司的HP 230工作站；網(wǎng)絡(luò)交換機選用臺灣摩莎的工業(yè)級以太網(wǎng)交換機；現(xiàn)地控制單元PLC采用GE公司的PAC System RX3i系列產(chǎn)品，確保監(jiān)控系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

2 繼電保護系統(tǒng)

132 kV開關(guān)站保護包括132 kV母線和線路，均采用微機型繼電保護裝置，具體配置如下。

2.1 132 kV母線保護

132 kV采用單母線刀閘分段接線，站內(nèi)原有1套阿爾斯通的微機型母線保護，本期繼續(xù)使用，將新增的線路單元接入母線保護裝置中。母線差動保護采用高阻抗比率制動原理，要求所有母線上的間隔單元接入的電流互感器變比、準(zhǔn)確級、特性都一致，本次新增的線路間隔電流互感器滿足這一要求。

2.2 132 kV線路保護

為滿足并網(wǎng)協(xié)議及其補充文件的要求，同時兼顧中馬相迪水電站站內(nèi)已有線路選用法國阿爾斯通公司MICOM型微機保護裝置及尼方人員的操作習(xí)慣，新建送出線路的繼電保護選用MICOM型微機保護裝置，包括1套微機光纖縱聯(lián)距離主保護和1套微機零序接地方向過流和后備保護。2套線路保護分別接入不同的電流互感器繞組，其中線路主保護帶有完善的反應(yīng)相間故障及接地故障后備保護（配置三段式相間距離保護、三段式接地距離保護和接地方向電流保護），以保證大電阻接地故障時能可靠地有選擇性地切除故障。

3 同期

中馬相迪水電站內(nèi)原設(shè)計有操作-接口-控制屏，132 kV母線上每個單元都對應(yīng)配置一面屏，屏內(nèi)安裝有阿爾斯通KAVS100型檢同期繼電器，具有檢同期和檢無壓邏輯，條件滿足輸出同期合閘接點，串聯(lián)到合閘操作回路中。這期新增線路單元按此設(shè)計思路增加一臺同型號的檢同期繼電器，實現(xiàn)同期合閘。

4 直流系統(tǒng)

繼電保護及斷路器操作用直流電源系統(tǒng)利用電站原有110V直流電源。電站原有的蓄電池采用閥控式密封鉛酸蓄電池。直流系統(tǒng)采用單母線分段接線方式，每段母線上分別接有1組蓄電池及1套充電裝置，2段直流母線之間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)。當(dāng)其中1套充電設(shè)備故障或更換電池時，該段母線所接直流負荷可以轉(zhuǎn)移至另一段直流母線。這期新增設(shè)備工作電源使用備用的饋出回路。

5 實施過程

這次改造增加的器具包括計算機監(jiān)控、繼電保護、同期及控制等設(shè)備。

1）計算機監(jiān)控系統(tǒng)中LCU安裝在開關(guān)站LCU屏內(nèi)的空位上，一塊12槽位底板，外接一路交流電源和一路直流電源，兩套24伏電子開關(guān)實現(xiàn)電源冗余。上位機操作員工作站放置在中控室操作臺上。

2）新增的線路繼電保護裝置安裝在1號發(fā)變組保護屏預(yù)留的上部空間，端子接線等現(xiàn)場布置，布局合理，界面分明。

3）站內(nèi)操作-接口-控制屏正面上方畫有132 kV模擬主接線圖，按開關(guān)站間隔位置排布，開關(guān)站主接線為單母線刀閘分段，乙母線上的間隔單元安裝在靠左的一面屏，分為左右兩個部分，左邊為預(yù)留，右邊為1號發(fā)變組單元，這次擴建線路的同期及控制元件就安裝在左邊預(yù)留部分，在面板上重新開孔，固定安裝元器件，屏后安裝端子排，完成相應(yīng)的接線。

6 結(jié)論

目前工程已通過驗收，成功并網(wǎng)發(fā)電，上述設(shè)計方案是功能完善、經(jīng)濟可行的。隨著國家一帶一路戰(zhàn)略的實施，中國企業(yè)走出國門，承接海外工程會越來越多，本文對今后類似項目具有一定的參考作用。

［1］王成明，鄧鵬，朱冠廷.緬甸道耶坎水電站電氣二次設(shè)計［J］.人民長江，2013，44（2）：71-73，113.

［2］張顯偉，薛曄，楊杰.豐滿重建工程三期獨立運行計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案［J］.水利水電技術(shù)，2016（47）：111-114.

［3］SL/T511-2011，水利水電工程機電設(shè)計技術(shù)規(guī)范［S］.

［4］Memorandum of understanding on Grid Connection between SSPC and NEA for Upper Marshyangdi”A”HydroelectricProject(50MW).

TV734

B

1002—0624（2017）08—0016—02

2017-03-10