劉亞君

（大唐碧口水力發(fā)電廠，甘肅 隴南 746412）

碧口水電廠控制臺升級改造

劉亞君

（大唐碧口水力發(fā)電廠，甘肅 隴南 746412）

該文介紹碧口水電廠原操作臺存在的問題，諸如端子老化、操作反應(yīng)遲緩、電源系統(tǒng)混亂等。通過對原操作臺的升級和改造，達(dá)到了增強(qiáng)系統(tǒng)功能、優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、提高系統(tǒng)可靠性的目的，解決了上述問題。

操作臺；設(shè)備老化；可靠性

1 控制臺的歷史和作用及中央音響系統(tǒng)的介紹

碧口水電廠位于甘肅、四川、陜西三省交界的甘肅省文縣碧口鎮(zhèn)，電站坐落在白龍江主干流上，位于碧口鎮(zhèn)上游3km處，是長江水系嘉陵江支流白龍江上第一座大型水利樞紐工程。工程以發(fā)電為主，兼有防洪、灌溉、養(yǎng)殖等綜合效益。電站布置為壩后引水式，裝機(jī)3臺，單機(jī)10萬kW，總?cè)萘?0萬kW。1976年3月26日首臺機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電，1977年3臺機(jī)組全部建成投產(chǎn)發(fā)電?，F(xiàn)有110kV、220kV兩座開關(guān)站，220kV輸電線兩回，分別為碧早一線、碧早二線送早陽壩變電站；110kV輸電線兩回，分別為碧何一線、碧何二線送何家灣變電站。

碧口水電廠中控室原控制臺自1990年投運(yùn)至今已累計服役20a，是電站控制系統(tǒng)的核心系統(tǒng)。它的主要功能有：全廠所有設(shè)備的遠(yuǎn)方監(jiān)視中央音響信號系統(tǒng)；機(jī)組備用同期并網(wǎng)系統(tǒng)；機(jī)組有功及無功增減、PSS投退；全廠全部開關(guān)的遠(yuǎn)方操作功能；全廠事故及故障光字、各元件及線路的重要保護(hù)動作光字和各電壓等級線路的電壓選測等功能。其中中央信號是監(jiān)視發(fā)電廠變電站電氣設(shè)備運(yùn)行的一種信號裝置，當(dāng)發(fā)生事故及故障時，相應(yīng)的裝置將發(fā)出各種燈光及音響信號，根據(jù)信號的指示，運(yùn)行人員能迅速而準(zhǔn)確地確定和了解所得到的信號的性質(zhì)、地點和范圍，從而做出正確處理。其中機(jī)組操作有：1F－3F機(jī)組的開停機(jī)功能及備用同期并網(wǎng)、手準(zhǔn)并網(wǎng)等。

2 改造前的運(yùn)行狀況

由于控制臺使用年限已達(dá)20a之久，存在著端子及元器件老化，電纜絕緣下降等問題，且在20多年的運(yùn)行中經(jīng)不斷改造，造成了部分電纜走向不清，電源系統(tǒng)混亂，操作及同期回路復(fù)雜等隱患，常常出現(xiàn)開關(guān)分、合指示不清，操作反應(yīng)遲緩等情況。曾發(fā)生過多起故障，例如直流接地故障、35kV電壓選測把手短路造成PT二次開關(guān)跳閘故障。因此對中控室控制臺的改造已迫在眉睫，并且通過對控制臺的改造升級，一方面可以克服原控制臺存在諸多問題，另一方面可以滿足大唐集團(tuán)公司“一流水力發(fā)電企業(yè)”所具備的“無人值班，少人值守”的技術(shù)要求。

3 改造的可行性分析

近年來，由于碧口水電廠三站一體的白龍江中上游流域運(yùn)行模式的提出，許多新建及改造工程要求按網(wǎng)、省、地調(diào)及梯級水電廠梯級計算機(jī)集中監(jiān)控，各被控水電廠實行“無人值班，少人值守”設(shè)計。作為投運(yùn)30余年的老電站——碧口電站的中央控制室的功能已完全不能滿足流域運(yùn)行模式的要求。

考慮到碧口水電廠第一臺機(jī)組開始投產(chǎn)發(fā)電，到能夠真正實現(xiàn)“無人值班”（少人值守），不論是從機(jī)組設(shè)備全部改造完成到逐步穩(wěn)定運(yùn)行，以及外部條件逐步發(fā)展成熟，都需要有一個較長的發(fā)展過程。即使以后“值班”工作改由上級調(diào)度部門負(fù)責(zé)，電廠值守人員的工作包括在調(diào)度命令下的現(xiàn)場緊急事故處理，中央控制室仍然是一個比較理想的場所。此外，電廠與上級調(diào)度自動化系統(tǒng)一旦失去聯(lián)系，就需要在中央控制室執(zhí)行臨時值班任務(wù)。因此，從目前發(fā)展階段來看，碧口水電廠應(yīng)具備一定的全廠集中監(jiān)控功能。

碧口水電廠新安裝的中央控制室，采用以計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)的全廠集中監(jiān)控方案，通過計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與常規(guī)監(jiān)控系統(tǒng)的兩者結(jié)合，實現(xiàn)對其設(shè)備的集中監(jiān)視控制。隨著碧口電廠監(jiān)控改造逐步完成，原操作臺的功能逐步減少，新的手動操作盤及完善的監(jiān)控系統(tǒng)逐步將其替代。

4 改造方案及思路

由于中控室控制臺涉及所有開關(guān)的操作、機(jī)組備用同期裝置的操作、線路電壓選測、各設(shè)備的狀態(tài)指示及中央音響回路。因此，為了拆除控制臺，應(yīng)首先對各操作、指示項進(jìn)行轉(zhuǎn)移。

（1）首先在返回屏室安裝一面手動操作盤，為了滿足碧口水電廠梯級調(diào)度及“無人值班，少人值守”的要求，手動操作盤具備以下功能：①當(dāng)系統(tǒng)設(shè)備發(fā)生事故及故障情況時，蜂鳴器發(fā)出能夠區(qū)別設(shè)備事故及故障情況的不同音響信號。故障、事故光字信號能保持至故障消除或運(yùn)行人員手動復(fù)歸。②能夠?qū)崿F(xiàn)對線路開關(guān)操作功能，而且能更好地滿足運(yùn)行人員實施操作。③當(dāng)機(jī)組同期裝置異常時，各臺機(jī)組應(yīng)具備遠(yuǎn)方同期功能。

（2）安裝完手動操作盤后，結(jié)合機(jī)組及線路的檢修，將原控制臺的各相關(guān)功能接線逐步轉(zhuǎn)移至手動操作盤，將各設(shè)備的狀態(tài)指示信號轉(zhuǎn)移至監(jiān)控系統(tǒng)，并將設(shè)備的重要信號同時接至手動操作盤。

（3）轉(zhuǎn)移完成后將實施對原控制臺的拆除工作，電纜的整理。拆除結(jié)束后進(jìn)行新的控制臺的安裝就位和相關(guān)工作站的安裝。

5 實施步驟

5．1 中控室SJ－500操作臺的安裝

經(jīng)過多方調(diào)研考察，碧口水電廠操作臺選用南瑞的自控盤柜，內(nèi)部配線均按照實際需要設(shè)計。操作臺安裝就位后，根據(jù)需要配置49個光字牌、1個滑差表、1臺公用同期裝置、12個連片（同期、事故音響、故障音響）、16個公用同期用繼電器、9個鑰匙開關(guān)、17個開關(guān)操作把手、3個轉(zhuǎn)換把手、3個機(jī)組增減磁把手、3個機(jī)組電壓調(diào)節(jié)把手和1個中央音響信號裝置。為了滿足今后生產(chǎn)發(fā)展的需要，我們還預(yù)留了一定數(shù)量的轉(zhuǎn)換把手及端子。待盤柜內(nèi)配線全部結(jié)束后，利用線路及機(jī)組檢修期間轉(zhuǎn)移各開關(guān)手動操作電源回路及手動同期回路。

5．2 信號系統(tǒng)轉(zhuǎn)移

5．2．1 機(jī)組及輔助設(shè)備信號轉(zhuǎn)移

碧口水電廠自2009年初開始對機(jī)組的監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)速器系統(tǒng)及保護(hù)裝置進(jìn)行了改造，歷時3a完成了所有的監(jiān)控改造任務(wù)。待機(jī)組、開關(guān)站及公共單元監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行正常后，利用設(shè)備檢修期逐步將原控制臺上的信號轉(zhuǎn)移至監(jiān)控系統(tǒng)。重要信號如水機(jī)事故、水機(jī)故障、電氣事故、電氣故障、主變冷卻全停等接入光字信號。

此外，我們還對原監(jiān)控系統(tǒng)不完善的地方進(jìn)行了修改，如原監(jiān)控系統(tǒng)未接入輔機(jī)信號?？紤]到即將要實現(xiàn)流域調(diào)度的需要，我們將所有輔機(jī)信號接入監(jiān)控公共單元，以便于遠(yuǎn)方監(jiān)視。對于重要信號，如：滲漏水位異常、中壓機(jī)及低壓機(jī)故障等轉(zhuǎn)移至手動操作盤光字信號，如有異常，蜂鳴器立刻報警，現(xiàn)場值班人員可及時處理。

5．2．2 線路保護(hù)信號轉(zhuǎn)移

由于線路保護(hù)裝置只具備一組信號開出，對于220kV有雙套保護(hù)的線路，一套保護(hù)裝置開出信號接入監(jiān)控系統(tǒng)，一套保護(hù)裝置開出信號接入手動操作盤光字信號。對于只有一套保護(hù)裝置的110kV及以下線路信號全部接入監(jiān)控系統(tǒng)。信號系統(tǒng)的逐步完善，使碧口水電廠首次實現(xiàn)了監(jiān)控系統(tǒng)與中央信號系統(tǒng)的雙套信號顯示功能。

5．3 操作控制的轉(zhuǎn)移

原控制臺開關(guān)操作回路存在多處轉(zhuǎn)接部分 （由開關(guān)操作箱接入返回屏，再由返回屏接入中控室控制臺），容易產(chǎn)生寄生回路、開關(guān)故障點查找困難等問題，且由于控制臺至返回屏電纜使用年限過長，電纜及端子絕緣降低，易造成直流接地故障，引起開關(guān)誤跳或拒跳。為了不影響設(shè)備正常操作和運(yùn)行，利用機(jī)組及線路檢修，逐步完成了對各線路開關(guān)操作回路的轉(zhuǎn)移，所有操作電纜直接從開關(guān)操作箱接入新的操作臺，且對五防閉鎖回路進(jìn)行了進(jìn)一步完善，大大降低了誤操作事故的發(fā)生。

機(jī)組PSS投入把手、機(jī)組電壓增減把手隨機(jī)組的檢修將接線接入手動操作盤，使得機(jī)組的遠(yuǎn)方PSS投退和機(jī)組電壓增減功能除監(jiān)控系統(tǒng)外，中控室手動操作盤同樣具有操作功能。使機(jī)組操作更完善。

5．4 控制臺同期操作回路的轉(zhuǎn)移

5．4．1 原機(jī)組及線路同期系統(tǒng)運(yùn)行方式

3臺機(jī)組出口開關(guān)2201、2202、2203實現(xiàn)并網(wǎng)操作，有現(xiàn)地同期裝置自準(zhǔn)方式、公用同期裝置自準(zhǔn)方式和公用手準(zhǔn)3種運(yùn)行方式。機(jī)組并網(wǎng)正常使用現(xiàn)地微機(jī)同期裝置，若現(xiàn)地微機(jī)同期裝置異常時，可通過切換機(jī)組的同期方式選擇把手至公用同期方式，然后通過同期栓操作把手進(jìn)行機(jī)組對象的選擇和投入，進(jìn)行公用同期并列操作，若公用微機(jī)同期裝置再次出現(xiàn)異常時，可手準(zhǔn)同期操作。

機(jī)組公用同期裝置系統(tǒng)和線路開關(guān)的手準(zhǔn)同期回路共用一組同期小母線，每個開關(guān)都有相應(yīng)的同期操作把手，在操作過程中，通過操作需并列開關(guān)的同期把手來選擇同期并列對象，同期小母線位于返回屏內(nèi)，所有的同期操作把手及回路接線均在控制臺內(nèi)。具體接線如圖1：

圖1 碧口水電廠同期原理圖

碧口水電廠具有手準(zhǔn)同期并列點的線路開關(guān)有2204、2212、2213、2200、130開關(guān)，整個同期控制回路的轉(zhuǎn)移也是控制臺拆除步驟中的核心工作。

5．4．2 開關(guān)同期操作轉(zhuǎn)移方案

為了不影響開關(guān)的正常操作，首先在同期操作盤內(nèi)建立與原控制臺公用同期回路原理完全相同的回路，在此回路中，先將滑差表、公用同期裝置、同期操作把手接入，再引入線路開關(guān)并網(wǎng)用的220KV1母和2母PT電壓，使手動操作盤內(nèi)同期回路基本建立。

在同期回路轉(zhuǎn)移過程中控制臺與手動操作盤的同期回路完全獨立，新、舊公用同期回路并列運(yùn)行，不影響轉(zhuǎn)移過程中的正常操作。

機(jī)組的公用同期回路在機(jī)組監(jiān)控改造過程中進(jìn)行轉(zhuǎn)移，在轉(zhuǎn)移過程中先將原控制臺的機(jī)組相應(yīng)同期回路接線拆除。再將該機(jī)組各同期用PT電壓、操作直流電源接入手動操作盤。并在機(jī)組檢修后進(jìn)行試驗。試驗項目：公用自準(zhǔn)、手準(zhǔn)方式。

碧口水電廠的2204、2212等線路開關(guān)的同期手準(zhǔn)功能轉(zhuǎn)移同樣在線路檢修過程中進(jìn)行，由于線路開關(guān)只有手準(zhǔn)功能，操作相對簡單。

在控制臺所有開關(guān)同期回路轉(zhuǎn)移完成后，也標(biāo)志著手動操作盤正式投運(yùn)。在轉(zhuǎn)移過程中，將所有的同期用電纜進(jìn)行了重新敷設(shè)，解決了原同期回路因電纜老化，絕緣降低，部分回路中轉(zhuǎn)點較多而造成的安全隱患。

5．5 電壓選測功能的轉(zhuǎn)移

原操作臺具備220kV、110kV、35kV母線電壓選測功能，通過選測把手對各項母線電壓進(jìn)行監(jiān)視。改造后取消線路電壓選測開關(guān)，將母線電壓全部接入監(jiān)控系統(tǒng)，在監(jiān)控系統(tǒng)電氣主接線畫面上可以實時監(jiān)視各電壓等級的各相電壓。原返回屏電壓監(jiān)視盤表接入AB相電壓，將所有線路電壓電流接入新的監(jiān)控系統(tǒng)，6kV及以下線路接入監(jiān)控公共單元，其余電壓接入開關(guān)站單元。此種改造實現(xiàn)線路電壓指示的完善性，避免了因原件故障造成的其他故障。

5．6 廢舊電纜整理

所有控制臺接線轉(zhuǎn)移完成后，對于原操作臺廢舊電纜進(jìn)行整理。根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)行狀況制定了3項措施，工作負(fù)責(zé)人根據(jù)電纜用途，指定相應(yīng)專業(yè)的工作班成員進(jìn)行核實。對于標(biāo)號明確的電纜可選擇打開兩側(cè)接線，測量無電壓后對地測量通斷，確認(rèn)后依次進(jìn)行清理；對于走向不明的電纜，結(jié)合安裝圖紙及現(xiàn)場接線位置，逐步核查。在以上工作中，首先應(yīng)確保運(yùn)行設(shè)備及人身安全，防止設(shè)備誤動；其次在抽出廢舊電纜時輕拉輕放，避免磨損運(yùn)行設(shè)備用電纜通訊線及網(wǎng)線，造成短路、接地或通訊中斷等故障。

5．7 控制臺拆除方案

在原操作臺所有系統(tǒng)全部轉(zhuǎn)移結(jié)束、廢舊電纜清理完成后，需將原控制臺拆除。由于控制臺體積較大，無法整體拆除，首先拆除內(nèi)部配件及活動部分；然后將主體框架切割為兩部分進(jìn)行拆除，在用乙炔進(jìn)行切割時應(yīng)做好防火措施，杜絕因切割產(chǎn)生的火花落入電纜廊道而引起電纜著火。

6 安裝后的效果

新控制臺就位后，首先對控制臺內(nèi)的電源接線重新進(jìn)行規(guī)范和布置，并在新控制臺上安裝監(jiān)控系統(tǒng)的2臺操作員站、語音報警站，將原中控室辦公桌內(nèi)安裝的在線監(jiān)測計算機(jī)操作員站、火災(zāi)報警系統(tǒng)計算機(jī)操作員站、五防閉鎖工作站、生產(chǎn)任務(wù)管理系統(tǒng)計算機(jī)移至控制臺內(nèi)，轉(zhuǎn)移結(jié)束后將中控室辦公桌進(jìn)行了拆除。

新控制臺的安裝，使中控室面貌煥然一新，中控室內(nèi)的布置更加整齊、美觀。對中控室下面電纜廊道內(nèi)的電纜進(jìn)行了整理，清除了廢舊電纜，使電纜廊道內(nèi)的電纜更加整齊、規(guī)范。

7 結(jié)語

通過近三年時間對已運(yùn)行20余年的中控室控制臺進(jìn)行改造，新的監(jiān)控系統(tǒng)及手動操作盤運(yùn)行可靠、功能完備、維護(hù)方便、結(jié)構(gòu)合理，基本完成了改造初期制定的各項目標(biāo)，將基本達(dá)到大唐集團(tuán)公司對“一流水力發(fā)電企業(yè)”所具備的“無人值班（少人值守）”的技術(shù)要求，并為今后實現(xiàn)水電廠“無人值班（少人值守）”的運(yùn)行管理模式奠定了堅實的基礎(chǔ)。

［1］方輝欽．現(xiàn)代水電廠計算機(jī)監(jiān)控技術(shù)和試驗［M］．北京：中國電力出版社，2004．

［2］王定一，伍永剛．水電廠計算機(jī)監(jiān)視與控制［M］.北京：中國電力出版社，2001.

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［6］DL/T 5065—1996，水力發(fā)電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計規(guī)定［S］.

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［8］DL/T 5081—1997，水力發(fā)電廠自動化設(shè)計技術(shù)規(guī)范［S］.

［9］劉曉波．水電廠LUC若干設(shè)計原則及其發(fā)展趨勢探討［J］.水電站機(jī)電技術(shù)，2004（3）：18－21.

［10］周廷虎，李幼木，劉曉波．安康水電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)升級改造［J］．技術(shù)交流與應(yīng)用，2008（12）：76－80.

Experiences of Upgrading the Console in Bikou Hydropower Plant

LIU Ya－jun
（Datang Bikou HydropowerPlant，Longnan 746412，China）

This paper introduces the problems of the original operation panel in Bikou hydropower plant，including terminal aging， slow response in operation， and power system confusion．Through the upgrading and transformation to the original operation panel， solving the problems and achieving the purposes of enhancing the function system，optimizing the structure system and improving system reliability．

operation panel；equipment aging；reliability

TV734.4

B

1672-9900（2012）01-0071-04

2011－12－16

劉亞君（1985—），女（漢族），河南范縣人，助理工程師，主要從事水電自動裝置檢修工作，（Tel）15825882641。