張 春 雨，　劉 海 燕

(中國(guó)電力建設(shè)集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都　610072)

黃金坪水電站左岸大廠及右岸小廠聯(lián)網(wǎng)二次設(shè)計(jì)

張 春 雨，劉 海 燕

(中國(guó)電力建設(shè)集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都610072)

摘要：介紹了黃金坪水電站左岸大廠及右岸小廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、繼電保護(hù)及故障信息管理系統(tǒng)、消防監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)二次聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)，對(duì)今后待建的、設(shè)有生態(tài)電站的大中型水電站具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：黃金坪水電站；計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；繼電器保護(hù)及故障信息管理系統(tǒng)；消防監(jiān)控系統(tǒng)；工業(yè)電視系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

黃金坪水電站位于甘孜藏族自治州康定縣姑咱鎮(zhèn)黃金坪鄉(xiāng)境內(nèi)，為大渡河干流規(guī)劃調(diào)整推薦二十二級(jí)方案中的第十一級(jí)電站。壩址上距丹巴縣城約100 km，距長(zhǎng)河壩水電站約20 km，下距瀘定縣城約30 km，距成都約340 km。

黃金坪水電站總裝機(jī)容量為850 MW，采用左、右岸兩個(gè)地下廠房開(kāi)發(fā)的布置方式，其中左岸大廠房裝機(jī)容量為4×200 MW，主要任務(wù)為發(fā)電；右岸小廠房裝機(jī)容量為2×25 MW，主要任務(wù)為承擔(dān)電站脫水段(壩址～左岸大廠房電站尾水段間)環(huán)保供水。左岸大廠距離小廠3 km,主要值班人員均在左岸大廠房，從而簡(jiǎn)化了右岸監(jiān)控、繼電保護(hù)及故障錄波系統(tǒng)、消防監(jiān)控系統(tǒng)和工業(yè)電視系統(tǒng)，右岸設(shè)備的監(jiān)視和控制主要由左岸大廠實(shí)現(xiàn)，僅在右岸小廠保留少量設(shè)備。每個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立成網(wǎng)，通過(guò)通訊通道將每個(gè)系統(tǒng)的最終信息分別接入位于成都的大唐國(guó)際集控中心的監(jiān)控系統(tǒng)、繼電保護(hù)及故障錄波系統(tǒng)、消防監(jiān)控系統(tǒng)及工業(yè)電視系統(tǒng)。筆者介紹了幾個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)情況。

1監(jiān)控系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用全開(kāi)放的分層分布式星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由網(wǎng)絡(luò)上分布的各節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)單元組成，各節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)采用局域網(wǎng)(LAN)聯(lián)接；與電網(wǎng)調(diào)度、集控中心等外部系統(tǒng)采用廣域網(wǎng)聯(lián)接。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的1#～2#骨干網(wǎng)交換機(jī)為冗余配置，傳輸速率1 000 Mbps，交換機(jī)為三層以太網(wǎng)交換機(jī)，采用動(dòng)態(tài)路由，具有網(wǎng)絡(luò)鏈路斷線時(shí)備份鏈路進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸恢復(fù)的功能。

左岸大廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為：計(jì)算機(jī)室內(nèi)的2臺(tái)主干網(wǎng)交換機(jī)和各現(xiàn)地控制單元網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)組成雙星型以太網(wǎng)。主干網(wǎng)交換機(jī)通過(guò)多模光口或單模光口分別與機(jī)組現(xiàn)地控制單元1～4 LCU、廠用和公用設(shè)備現(xiàn)地控制單元5 LCU、開(kāi)關(guān)站設(shè)備現(xiàn)地控制單元6 LCU、大壩閘門現(xiàn)地控制單元7 LCU相連；對(duì)于較遠(yuǎn)的設(shè)備，現(xiàn)地還設(shè)有遠(yuǎn)程IO柜，該遠(yuǎn)程IO柜與相關(guān)的LCU相聯(lián)；通過(guò)RJ45電口與兩臺(tái)調(diào)度遠(yuǎn)動(dòng)通信工作站、兩臺(tái)集控通信網(wǎng)關(guān)機(jī)、兩臺(tái)主計(jì)算機(jī)、兩臺(tái)歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、一臺(tái)工程師/編程員工作站、一臺(tái)廠內(nèi)通信數(shù)據(jù)服務(wù)器及一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)等上位機(jī)設(shè)備相聯(lián)。考慮到電站運(yùn)行人員工作環(huán)境因素， 將5#～6#交換機(jī)布置在洞外控制樓屏柜室，將操作員工作站主機(jī)、1套語(yǔ)音及手機(jī)短信報(bào)警工作站主機(jī)、廠外通訊服務(wù)器聯(lián)在5#～6#交換機(jī)上。將開(kāi)關(guān)站在線監(jiān)測(cè)上位機(jī)、1套機(jī)組狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)上位機(jī)、1套發(fā)電機(jī)計(jì)劃申報(bào)系統(tǒng)主機(jī)、1套電能量采集計(jì)算機(jī)移到地面控制樓。與廠外通訊服務(wù)器串口通訊的有開(kāi)關(guān)站在線監(jiān)測(cè)裝置、機(jī)組在線監(jiān)測(cè)裝置、消防系統(tǒng)與模擬屏，與廠外通訊服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通訊的為水情測(cè)報(bào)設(shè)備。水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)自身配套提供網(wǎng)絡(luò)隔離設(shè)備。由于當(dāng)時(shí)廠外通訊服務(wù)器尚未采購(gòu)，故發(fā)電臨時(shí)方案為將原布置在地下副廠房計(jì)算機(jī)室3#網(wǎng)絡(luò)柜內(nèi)的廠內(nèi)通訊機(jī)(原預(yù)留給MIS系統(tǒng)通訊的網(wǎng)絡(luò)隔離裝置及交換機(jī)等設(shè)備不動(dòng))搬至地面控制樓，更名為廠外通訊服務(wù)器，布置在一樓設(shè)備間6#網(wǎng)絡(luò)柜內(nèi)。待上MIS系統(tǒng)時(shí)，地下副廠房再增補(bǔ)一臺(tái)廠內(nèi)通訊服務(wù)器。

右岸小廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為：右岸小廠計(jì)算機(jī)室3#～4#主干網(wǎng)交換機(jī)與左岸大廠1#～2#主干網(wǎng)交換機(jī)相聯(lián)，另外，3#～4#主干交換機(jī)與各現(xiàn)地控制單元網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)組成雙星型以太網(wǎng)，通過(guò)多模光口與機(jī)組現(xiàn)地控制單元8～9 LCU、公用及開(kāi)關(guān)站現(xiàn)地控制單元10 LCU相聯(lián)；通過(guò)RJ45電口與1臺(tái)主計(jì)算機(jī)兼操作員工作站相聯(lián)。當(dāng)設(shè)置為遠(yuǎn)方控制方式時(shí)，其所有操作均在大站完成；當(dāng)設(shè)置為現(xiàn)地控制方式時(shí)，其可在小站操作員工作站完成，這樣實(shí)施，大大簡(jiǎn)化了小廠監(jiān)控系統(tǒng)的配置。

《NBT35004-2013 水力發(fā)電廠自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》中的第3.1.1條規(guī)定：“在中控室應(yīng)設(shè)置獨(dú)立于監(jiān)控系統(tǒng)的事故閘門緊急關(guān)閉按鈕及回路，并以硬接線(包括獨(dú)立光纜)的形式接至閘門的控制回路。”但由于在2013年時(shí)尚沒(méi)有明確的規(guī)定，故在2013年前設(shè)計(jì)的很多水電站未考慮該項(xiàng)設(shè)置。黃金坪水電站左岸大廠緊急停機(jī)屏內(nèi)配置了12個(gè)光端機(jī)，左岸大廠四臺(tái)機(jī)組水機(jī)保護(hù)屏內(nèi)配置了4個(gè)光端機(jī)，調(diào)壓室快速門遠(yuǎn)程IO柜內(nèi)配置了4個(gè)光端機(jī)，右岸小廠兩臺(tái)機(jī)組水機(jī)保護(hù)屏內(nèi)配置了2個(gè)光端機(jī)，小廠蝶閥控制柜配置了2個(gè)光端機(jī)。從而實(shí)現(xiàn)了大廠緊急停機(jī)屏按鈕(光端機(jī))——(光端機(jī))左岸大廠機(jī)組現(xiàn)地控制單元柜(交換機(jī))——(交換機(jī))調(diào)壓室快速門遠(yuǎn)程IO柜(硬接線)——(硬接線)快速門控制柜(硬接線)——快速門的以太網(wǎng)通路；實(shí)現(xiàn)了小廠緊急停機(jī)屏按鈕(光端機(jī))——(光端機(jī))右岸小廠機(jī)組現(xiàn)地控制單元柜(硬接線)——(硬接線)進(jìn)水蝶閥控制柜(硬接線)——進(jìn)水蝶閥的以太網(wǎng)通路；同時(shí)，緊急停機(jī)屏通過(guò)光纜和光端機(jī)直接到大廠調(diào)壓室快速門和機(jī)組蝶閥控制柜。

大廠地下監(jiān)控設(shè)備和地面監(jiān)控設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)以及大廠與小廠的監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)情況見(jiàn)圖1。

圖1　大小廠監(jiān)控設(shè)備聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)圖

2繼電保護(hù)管理及故障信息管理系統(tǒng)

繼電保護(hù)信息管理服務(wù)器柜和故障信息管理系統(tǒng)服務(wù)器柜布置在副廠房計(jì)算機(jī)室。該電站繼電保護(hù)及故障信息管理系統(tǒng)設(shè)置了2臺(tái)信息管理主機(jī)，其中1臺(tái)用于繼電保護(hù)信息管理，1臺(tái)用于故障錄波信息管理。繼電保護(hù)、故障信息管理系統(tǒng)交換機(jī)亦分別獨(dú)立組網(wǎng)。

繼電保護(hù)信息管理系統(tǒng)配置為：左岸廠區(qū)10 kV 配電系統(tǒng)的兩臺(tái)子交換機(jī)分別安裝在左岸大廠副廠房10 kV 配電裝置室內(nèi)的10 kV 開(kāi)關(guān)柜1CAH1 和2CAH12 柜內(nèi)。左岸大廠1#～4#發(fā)變組的四臺(tái)子交換機(jī)分別安裝在左岸大廠1#、2#、3#、4#機(jī)旁的主變保護(hù)C 柜內(nèi)。閘首10 kV 配電系統(tǒng)的一臺(tái)子交換機(jī)安裝在閘首10 kV 配電室內(nèi)的2SAH7 柜內(nèi)。 GIS 保護(hù)、控制系統(tǒng)的一臺(tái)子交換機(jī)安裝在GIS 保護(hù)控制室內(nèi)的500 kV 1#小區(qū)保護(hù)(1,2 主變)A 柜內(nèi)。右岸小廠的一臺(tái)子交換機(jī)安裝在右岸小廠2#發(fā)電機(jī)保護(hù)屏內(nèi)。若將黃金坪水電站中每個(gè)系統(tǒng)的交換機(jī)單獨(dú)組屏則浪費(fèi)屏位，但對(duì)于更大型電站而言，若系統(tǒng)所需的交換機(jī)臺(tái)數(shù)較多時(shí)，亦可單獨(dú)組屏。

故障信息管理系統(tǒng)配置為：左岸大廠每臺(tái)機(jī)組設(shè)置一面機(jī)組故障錄波屏，放置在發(fā)電機(jī)層每臺(tái)機(jī)組段；開(kāi)關(guān)站設(shè)置一面開(kāi)關(guān)站故障錄波屏，放置在GIS樓二次屏柜室。右岸小廠設(shè)置一臺(tái)故障錄波屏，接開(kāi)關(guān)站故障信號(hào)，機(jī)組未單獨(dú)設(shè)置故障錄波屏。

3消防系統(tǒng)

該系統(tǒng)采用智能型總線制報(bào)警系統(tǒng)，消防控制中心設(shè)在左岸大廠地面控制樓。系統(tǒng)采取集中與分散相結(jié)合的報(bào)警及控制方式?？偪刂葡到y(tǒng)設(shè)在左岸大廠地面控制樓，主要設(shè)備包括：集中火災(zāi)報(bào)警控制器柜1FACP及一套消防監(jiān)控主機(jī)。右岸小廠設(shè)一臺(tái)區(qū)域火災(zāi)報(bào)警控制屏及一套消防監(jiān)控主機(jī)?？傁到y(tǒng)通過(guò)光纜與4個(gè)分系統(tǒng)相連。4個(gè)分系統(tǒng)具體為：左岸大廠地下副廠房消防控制屏2FACP，左岸大廠GIS樓消防控制屏3FACP，閘首溢洪道配電房消防監(jiān)控系統(tǒng)控制箱MB-YHD，右岸小廠副廠房消防控制屏XFACP。為提高系統(tǒng)的可靠性且因其距離較遠(yuǎn)，為防止由于干擾等原因造成的誤報(bào)、誤動(dòng)，該消防監(jiān)控系統(tǒng)主系統(tǒng)和分系統(tǒng)均采用光纖組網(wǎng)，分系統(tǒng)和各區(qū)域火災(zāi)報(bào)警控制器、消防監(jiān)控終端之間采用電纜相聯(lián)。

黃金坪水電站消防監(jiān)控設(shè)備聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)見(jiàn)圖2。

圖2　黃金坪水電站消防監(jiān)控設(shè)備聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)圖

4工業(yè)電視

黃金坪水電站工業(yè)電視系統(tǒng)采用純數(shù)字視頻監(jiān)控方式，前端設(shè)備采用全網(wǎng)絡(luò)式攝像機(jī)，視頻從前端設(shè)備輸出即為數(shù)字信號(hào)。通過(guò)各站點(diǎn)視頻用交換機(jī)和通信系統(tǒng)的光纖網(wǎng)絡(luò)通道，將數(shù)字化的視頻數(shù)據(jù)送至不同地點(diǎn)的視頻終端服務(wù)器，支持?jǐn)?shù)字化存儲(chǔ)并提供局域網(wǎng)訪問(wèn)。

該電站工業(yè)電視系統(tǒng)由后臺(tái)設(shè)備和現(xiàn)地設(shè)備組成。后臺(tái)設(shè)備由視頻監(jiān)控終端和視頻管理服務(wù)器以及視頻監(jiān)控客戶端組成。現(xiàn)地設(shè)備由區(qū)域工業(yè)電視控制柜以及各區(qū)域的模塊端子箱和現(xiàn)地?cái)z像機(jī)組成，其中工業(yè)電視控制柜中包含有視頻存儲(chǔ)服務(wù)器、工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)、電源設(shè)備、繼電器、接口設(shè)備以及其他必要的元器件。在左岸大廠房中的地下副廠房、地下GIS室、閘首溢洪道、地面控制樓、右岸小廠房中的地下副廠房二次設(shè)備室內(nèi)等區(qū)域各設(shè)置一面工業(yè)電視控制柜，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置四套視頻監(jiān)控終端。在電站的地下主廠房、地下副廠房、主變室、地面辦公樓、出線場(chǎng)、電纜廊道、尾調(diào)室、進(jìn)水口、泄洪洞等分別設(shè)置了相應(yīng)類型和數(shù)量的攝像機(jī)以及現(xiàn)地控制箱。模塊箱內(nèi)放置區(qū)域以太網(wǎng)交換機(jī)，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)攝像機(jī)的接入。

5結(jié)語(yǔ)

黃金坪水電站左岸大廠和右岸小廠二次聯(lián)網(wǎng)控制在招標(biāo)階段整合為一個(gè)標(biāo)書，相同設(shè)備由一個(gè)廠家統(tǒng)一供貨，具有節(jié)約成本，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單，電廠運(yùn)行維護(hù)人員減少等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。鑒于目前在大電站附近建立生態(tài)電站的模式越來(lái)越普遍，筆者就這一形式在聯(lián)網(wǎng)二次設(shè)計(jì)方面的特點(diǎn)進(jìn)行了介紹和分析，希望對(duì)今后類似電站有一定的參考和借鑒價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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[4]NB/T35002-2011，水力發(fā)電廠工業(yè)電視系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

收稿日期:2015-11-15

中圖分類號(hào):TV7;TV736;TV737;TV222

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

文章編號(hào):1001-2184(2016)03-0077-03

作者簡(jiǎn)介:

張春雨(1976-)，女，四川成都人，高級(jí)工程師，學(xué)士，從事水電站電氣二次設(shè)計(jì)工作；

劉海燕(1980-)，女，河北故城人，高級(jí)工程師，學(xué)士，從事水電站電氣二次設(shè)計(jì)工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)