龍溪水電站現(xiàn)代化保護(hù)配置及視頻監(jiān)控系統(tǒng)升級實(shí)踐

王新輝

（天臺縣龍溪水力發(fā)電站，浙江 天臺317200）

1 概述

龍溪水電站位于浙江省天臺縣龍溪鄉(xiāng)始豐溪支流黃水溪中游，距離縣城約40 km。主壩壩址位于黃水溪源頭天柱溪和龍溪匯合口下游約150 m的河谷中，副壩壩址位于主壩右側(cè)約700 m處；電站廠房位于黃水溪左岸支流石坦坑出口右側(cè)的長天上山腳，距離壩址2.42 km。

龍溪水電站是一座以發(fā)電為主，無防洪、灌溉任務(wù)的中型水庫。水庫壩址以上集雨面積35.5 km2，跨流域?qū)嶋H引水面積31.5 km2，合計(jì)集雨面積67 km2。水庫正常蓄水位為398 m，相應(yīng)的正常蓄水庫容為2 257萬m3，發(fā)電死水位372 m，相應(yīng)的死庫容為251萬m3，調(diào)節(jié)庫容為2 006萬m3，為年調(diào)節(jié)水庫。電站裝機(jī)容量為2×9 000 kW。樞紐工程主要由主壩、副壩、泄洪建筑物、放空建筑物、發(fā)電輸水建筑物和發(fā)電廠等組成。

電站廠房由主廠房、副廠房和升壓站組成，主廠房長32.5 m、寬14.5 m，共分二層。升壓站長40 m、寬31.5 m，地面高程109.91 m，布置有兩臺主變壓器及110 kV出線構(gòu)架等。電站通過一條110 kV接入天臺變。

電站增效擴(kuò)容改造包括兩臺發(fā)電機(jī)組、一臺主變壓器、一回110 kV線路。微機(jī)保護(hù)裝置全部采用最新一代產(chǎn)品，每套保護(hù)除了能夠滿足要求的功能外，具有與電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場控制單元的通信功能，通信規(guī)約采用Modbus規(guī)約，同時(shí)采用現(xiàn)代化視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。以下就逐步介紹各種現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用。

2 系統(tǒng)升級配置

2.1 保護(hù)設(shè)備配置

微機(jī)保護(hù)設(shè)備配置1號、2號發(fā)電機(jī)保護(hù)屏2面，主變保護(hù)屏1面，110 kV線路保護(hù)屏1面，故障錄波屏1面及電度表屏1面，共計(jì)6面屏柜，具體配置如下：

（1）1號（2號）發(fā)電機(jī)保護(hù)屏配置2面，包括：發(fā)電機(jī)差動后備保護(hù)裝置（PCS-985RS）2臺，發(fā)電機(jī)后備保護(hù)（PCS-9611D）2臺。

（2）主變保護(hù)屏1面，包括：主變差動保護(hù)裝置（PCS-9671D）1臺，主變后備保護(hù)裝置（PCS-9681D）2臺，主變非電量保護(hù)裝置（PCS-9661D）1臺。

（3）110 kV線路保護(hù)屏1面，包括：110 kV線路保護(hù)裝置（PCS-941A）1臺，電網(wǎng)解列裝置（PCS-9658D）1臺。

（4）電度表屏1面，包括：發(fā)電機(jī)電度表（DSSD331-1-TF）2只，110 kV線路電度表（DSSD331-1-TH）1只。

（5）單套裝置：10 kV廠用變保護(hù)裝置（PCS-9621D）2臺。

2.2 視頻監(jiān)控設(shè)備配置

視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用先進(jìn)的禹貢牌視頻監(jiān)控系統(tǒng)，具體配置見表1。

表1 視頻監(jiān)控設(shè)備配置

2.3 標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)行管理系統(tǒng)配置

（1）水雨情查詢子系統(tǒng)

從武義縣水雨情服務(wù)系統(tǒng)中實(shí)時(shí)對接水雨情數(shù)據(jù)，并綜合自身建設(shè)的水位流量站數(shù)據(jù)綜合全面的展示公司下屬水電站的水雨情情況。主要功能包括：水位、雨量、流量查詢，實(shí)現(xiàn)3個(gè)數(shù)據(jù)的集中快捷查詢，以柱狀圖、曲線圖、點(diǎn)陣圖、曲面圖等形式展示；自動報(bào)警，對于實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)可以設(shè)置閾值，系統(tǒng)監(jiān)測超過閾值的數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)出報(bào)警聲音提醒運(yùn)行人員；統(tǒng)計(jì)查詢，可以對任意監(jiān)測數(shù)據(jù)按日、月、季度進(jìn)行查詢統(tǒng)計(jì)；報(bào)表打印，輸出報(bào)表進(jìn)行打印。

（2）臺風(fēng)路徑查詢子系統(tǒng)

對接省水利廳的臺風(fēng)路徑查詢功能，直接繼承在公司智慧水電平臺中，實(shí)現(xiàn)快捷查詢。

（3）巡檢管理子系統(tǒng)

檢修人員可以在這個(gè)模塊里安排巡查周期、巡查路線、巡查人員、巡查點(diǎn)，巡查人員根據(jù)設(shè)置好的計(jì)劃通過手持巡檢儀對電站開展輪回巡檢，巡檢時(shí)拿手持帶NFC功能的通信設(shè)備掃一掃NFC電子標(biāo)簽，記錄設(shè)備的巡檢結(jié)果，一旦有異常情況可以選擇異常設(shè)備并拍照，一旦發(fā)現(xiàn)異常設(shè)備，巡檢異常信息將直接發(fā)到設(shè)備主人的手機(jī)上，實(shí)現(xiàn)巡檢臺帳一鍵生成和一鍵打印。主要功能包括：巡檢點(diǎn)設(shè)置，設(shè)置水電站的巡檢點(diǎn)，即需要走到位的地方，并將巡檢點(diǎn)和RFID卡關(guān)聯(lián)上，實(shí)際操作中將該卡張貼在設(shè)備處，即可保證人員必須走到該點(diǎn)進(jìn)行查看；巡檢班組設(shè)置，設(shè)置巡檢班組，可以一人或多人一個(gè)班組，不同的班組支持負(fù)責(zé)不同的水電站，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的路線定制；巡檢計(jì)劃設(shè)置，設(shè)置每個(gè)班組的巡檢周期，以及啟動和截止時(shí)間；巡檢記錄提交，巡檢人員到一個(gè)水電站進(jìn)行巡檢之后，通過手機(jī)APP軟件提交巡檢的記錄信息，包括正常信息和異常信息；巡檢結(jié)果查詢，電腦端實(shí)現(xiàn)巡檢結(jié)果的查詢，可以按電站，按人來進(jìn)行查詢統(tǒng)計(jì)；報(bào)表打印，輸出報(bào)表進(jìn)行打印。

3 技術(shù)性能

3.1 保護(hù)設(shè)備

（1）PCS-985RS發(fā)電機(jī)差動后備保護(hù)裝置

該裝置適用于100 MV以下容量火電機(jī)組和水電機(jī)組，提供一臺發(fā)電機(jī)和勵磁變所需要的全部電量保護(hù)。

（2）發(fā)電機(jī)后備保護(hù)

適用于110 kV以下電壓等級的非直接接地系統(tǒng)或小電阻接地系統(tǒng)中的線路保護(hù)及測控裝置。

（3）PCS-9671D變壓器差動保護(hù)

適用于110 kV及以下電壓等級各種接線方式的兩圈或三圈變壓器，滿足四側(cè)差動的要求。裝置全面支持?jǐn)?shù)字化變電站功能，既可以接入常規(guī)電磁式互感器，同時(shí)也具備電子式互感器接口和支持IEC61850-9-2采樣值傳輸協(xié)議，支持IEC61850規(guī)約。

（4）PCS-9681D變壓器后備保護(hù)

適用于110 kV及以下電壓等級變壓器，滿足任一側(cè)（高、中、低壓側(cè)）后備保護(hù)的要求。裝置全面支持?jǐn)?shù)字化變電站功能，既可以接入常規(guī)電磁式互感器，同時(shí)也具備電子式互感器接口和支持IEC61850-9-2采樣值傳輸協(xié)議，支持IEC61850規(guī)約。

（5）PCS-9661D非電量保護(hù)

主要用于110 kV及以下電壓等級的變壓器，支持IEC61850規(guī)約。

（6）PCS-9658D故障解列裝置

適用于110 kV及以下電壓等級的帶地區(qū)電源聯(lián)絡(luò)線的變電站，在變電站內(nèi)按母線配置，系統(tǒng)故障時(shí)跳地區(qū)電源聯(lián)絡(luò)線，解列地區(qū)電源。全面支持IEC61850規(guī)約和GOOSE功能，可以完全滿足數(shù)字化變電站的需求。

（7）PCS-941高壓輸電線路保護(hù)

PCS-941系列為由微機(jī)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字式高壓輸電線路成套快速保護(hù)裝置，可用作110 kV電壓等級輸電線路的主保護(hù)及后備保護(hù)。

3.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

本次實(shí)施攝像頭共有6個(gè)，其中2個(gè)室外型攝像頭，包括大壩1個(gè)、升壓站1個(gè)，5個(gè)室內(nèi)型攝像頭，包括中控室1個(gè)、發(fā)電機(jī)層（1F）1個(gè)、輔機(jī)層（-1F）1個(gè)、水輪機(jī)層（-2F）2個(gè)。配備手持巡檢儀，巡檢設(shè)備貼防潮二維碼。

該視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)移動監(jiān)視功能：手機(jī)視頻監(jiān)視水庫、大壩、電廠廠房（包括中控室、發(fā)電機(jī)層、輔機(jī)層、水輪機(jī)室）。采用高清球機(jī)和槍機(jī)相結(jié)合，基于移動互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)，使得電腦端和手機(jī)端都能夠看到水電站的運(yùn)行生產(chǎn)情況，形成了全方位監(jiān)管，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

3.3 標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)行管理系統(tǒng)

限于篇幅，本系統(tǒng)重點(diǎn)介紹移動巡檢系統(tǒng)。移動巡檢系統(tǒng)提供手持巡檢儀，通過掃描二維碼，移動巡檢各種設(shè)備，包括時(shí)常巡查、計(jì)劃巡檢等，數(shù)據(jù)可以導(dǎo)入電腦或通過手機(jī)導(dǎo)入云數(shù)據(jù)庫，便于查詢。對設(shè)備安全管理：在設(shè)備上貼二維碼，信息錄入云平臺，可以手機(jī)查詢設(shè)備信息，可以領(lǐng)導(dǎo)檢查或應(yīng)急巡查時(shí)掃一掃，提交巡查結(jié)果，拍照并上傳照片、評級等。信息查詢功能可實(shí)現(xiàn)查詢設(shè)備信息、巡檢信息等。

4 結(jié)論

浙江省天臺縣龍溪水電站的保護(hù)系統(tǒng)本著安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，按全計(jì)算機(jī)綜合自動化系統(tǒng)投入后能實(shí)現(xiàn)電站“無人值班，少人值守”進(jìn)行功能設(shè)計(jì)和設(shè)備配置。系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足部頒《水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)基本技術(shù)條件》及《水力發(fā)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》的要求。

（1）保護(hù)系統(tǒng)。系統(tǒng)配置和設(shè)備選型符合計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速的特點(diǎn)，充分利用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，系統(tǒng)達(dá)到當(dāng)前國際先進(jìn)水平。采用開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，既便于功能和硬件的擴(kuò)充，又能充分保護(hù)用戶的投資。軟件模塊化、結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)更能適應(yīng)功能的增加和規(guī)模的擴(kuò)充。系統(tǒng)高度可靠，其本身的局部故障不會影響現(xiàn)場設(shè)備的正常運(yùn)行。系統(tǒng)實(shí)時(shí)性好，抗干擾能力強(qiáng)，適應(yīng)電站的現(xiàn)場環(huán)境。人機(jī)界面功能強(qiáng)、操作方便、簡潔、靈活，便于二次開發(fā)。

（2）視頻系統(tǒng)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用最實(shí)際的設(shè)計(jì)方案，結(jié)合浙江省農(nóng)村水電站標(biāo)準(zhǔn)化的要求，進(jìn)行視頻監(jiān)控點(diǎn)的配置設(shè)計(jì)，采用高清球機(jī)和槍機(jī)相結(jié)合，基于移動互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)，使得手機(jī)端也能夠看到水電站的運(yùn)行生產(chǎn)情況，形成了全方位的監(jiān)管。

（3）標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)行管理系統(tǒng)。能夠按照水電站安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)行管理系統(tǒng)的要求進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)行管理，達(dá)到了省級標(biāo)準(zhǔn)化驗(yàn)收。