劉德翼

調(diào)控一體、智能輸配小水電局域電網(wǎng)建設(shè)實(shí)施方案

劉德翼

（華能西藏墨脫電力有限公司，西藏 墨脫 860700）

簡(jiǎn)述了以亞讓水電站及35kV線路延伸工程構(gòu)成的墨脫縣局域電網(wǎng)建設(shè)方案，著重介紹調(diào)控一體、智能輸配技術(shù)方案的構(gòu)成。

調(diào)控一體；智能輸配；局域電網(wǎng)；方案

1　工程背景

1.1墨脫概況

墨脫縣位于西藏東南部，西接米林縣，北與波密縣、林芝縣相連，東與察隅縣接壤，南與印度交界，為林芝市東南部的邊境縣，境內(nèi)有門(mén)巴、洛巴、藏等少數(shù)民族。墨脫縣屬喜馬拉雅山東側(cè)亞熱帶濕潤(rùn)氣候區(qū)。多年年均氣溫20℃，年極端最低氣溫2℃，極端最高氣溫38℃。墨脫縣交通狀況惡劣，是全國(guó)最后通公路的縣。

1.2電力現(xiàn)狀

墨脫縣為無(wú)電地區(qū)，目前由總裝機(jī)1845kW的9座小微水電站各自獨(dú)立供電，因山形地貌復(fù)雜、地質(zhì)條件差，森林覆蓋率高、人口居住分散、交通狀況差等原因未形成電網(wǎng)，導(dǎo)致供電質(zhì)量差。其中最大電站為亞?wèn)|水電站，裝機(jī)2×500kW，以10kV電壓等級(jí)為墨脫縣城及附近德興鄉(xiāng)供電。2012年6月1日，自治區(qū)政府與華能集團(tuán)公司簽署《“十二五”電力援藏工作協(xié)議》。明確由華能集團(tuán)公司全面負(fù)責(zé)墨脫縣電力建設(shè)、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)，力爭(zhēng)把墨脫縣建設(shè)成小水電局域網(wǎng)示范縣”。

1.3工程規(guī)模

根據(jù)華能集團(tuán)公司與西藏自治區(qū)簽署的電力援藏工程協(xié)議，墨脫縣電力援建內(nèi)容為亞讓水電站及線路延伸工程，建成后構(gòu)成墨脫縣局域電網(wǎng)。其中亞讓水電站規(guī)模為4×1250kW，作為局域電網(wǎng)的骨干電源點(diǎn)，建成后與亞?wèn)|電站聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，其余小微水電站具有使用價(jià)值的，經(jīng)過(guò)改造后并網(wǎng)運(yùn)行。線路延伸工程包括5座35kV變電站、35kV輸電線路、10kV輸電線路、0.4kV低壓線路、戶表工程及調(diào)度中心。

圖1　局域電網(wǎng)示意圖

2　技術(shù)方案

2.1方案概述

按照目前的技術(shù)水準(zhǔn)，電力的發(fā)、輸、配、供、用是一個(gè)天然的整體，發(fā)電和用電處于一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，形成了電站監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)及變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，電力調(diào)度處于一個(gè)極為重要的地位。根據(jù)亞讓水電站及線路延伸工程的規(guī)模，亞讓水電站在建成后墨脫局域電網(wǎng)中的重要性以及目前計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)、通信技術(shù)、智能設(shè)備在電力、電網(wǎng)中的成熟應(yīng)用，借鑒擴(kuò)大廠站思路，確定了“調(diào)控一體、智能輸配”的建設(shè)方案。該方案以水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)（含機(jī)組控制系統(tǒng)、輔機(jī)控制系統(tǒng)、公用及開(kāi)關(guān)站控制系統(tǒng)、閘首控制系統(tǒng)）、變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)、繼電保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成生產(chǎn)實(shí)時(shí)調(diào)控平臺(tái)；以安防監(jiān)控系統(tǒng)（含電子圍欄、紅外對(duì)射、視頻及語(yǔ)音報(bào)警）、消防報(bào)警系統(tǒng)及輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成實(shí)時(shí)監(jiān)視平臺(tái)。各系統(tǒng)統(tǒng)一組網(wǎng)，在通信技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持下，形成調(diào)度、控制統(tǒng)一的流程化實(shí)時(shí)生產(chǎn)平臺(tái)，可視化、語(yǔ)音化、數(shù)據(jù)化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)平臺(tái)。

2.2調(diào)控一體化平臺(tái)

調(diào)控一體化系統(tǒng)為分層分布式結(jié)構(gòu)，包含調(diào)控層、廠站層、現(xiàn)地層和設(shè)備層。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)嚴(yán)格執(zhí)行《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》關(guān)于“安全分區(qū)”的要求。系統(tǒng)設(shè)備根據(jù)其參與運(yùn)行的應(yīng)用功能的安全屬性被劃分到安全區(qū)Ⅰ、安全區(qū)Ⅲ。安全區(qū)Ⅰ、安全區(qū)Ⅲ主網(wǎng)間采用正/反向物理隔離裝置隔離。各安全區(qū)內(nèi)部將不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)分配到相互獨(dú)立的幾個(gè)網(wǎng)段上，形成分層的網(wǎng)絡(luò)格局，減輕了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，使數(shù)據(jù)流更清晰。系統(tǒng)的Web發(fā)布功能由安全區(qū)Ⅲ的Web服務(wù)器實(shí)現(xiàn)。

系統(tǒng)硬件根據(jù)系統(tǒng)功能要求配置，滿足系統(tǒng)容量和技術(shù)性能指標(biāo)的要求。同類(lèi)服務(wù)資源互相支援和互備，所有會(huì)影響應(yīng)用功能的關(guān)鍵性設(shè)備均采取冗余配置。

（1）調(diào)控層

調(diào)控層主要由調(diào)控操作員站、維護(hù)工程師站、報(bào)表工作站、保信及遠(yuǎn)動(dòng)工作站、磁盤(pán)陣列、防火墻、網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)、GPS/北斗時(shí)鐘、歷史服務(wù)器、SCADA服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、前置服務(wù)器、前置交換機(jī)、中心網(wǎng)交換機(jī)等組成，其中歷史服務(wù)器、SCADA服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、前置服務(wù)器、前置交換機(jī)、中心網(wǎng)交換機(jī)均為冗余配置。完成數(shù)據(jù)采集和通信、數(shù)據(jù)處理和服務(wù)、電網(wǎng)運(yùn)行和監(jiān)控以及系統(tǒng)維護(hù)等功能。該系統(tǒng)以亞讓水電站、輸電線路、變電站及各10kV饋線形成閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)亞讓電站、各變電站直接調(diào)度、控制、監(jiān)測(cè)和分析，能對(duì)亞讓水電站所有機(jī)電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、數(shù)據(jù)采集、告警及重要設(shè)備的控制，能根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷變化進(jìn)行啟機(jī)、停機(jī)、出力分配及調(diào)節(jié)、主要開(kāi)關(guān)設(shè)備操作等功能；具有變電站數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)監(jiān)控與告警功能（包括實(shí)時(shí)監(jiān)控、智能告警），變電站集中控制、防誤閉鎖功能，具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析、實(shí)時(shí)潮流計(jì)算等功能，具有AGC、AVC等高級(jí)應(yīng)用功能。

（2）廠站層

廠站層包括亞讓水電站及各變電站，廠站層能完成對(duì)各廠站所有機(jī)電設(shè)備的監(jiān)視及重要設(shè)備的控制，并采集、分析、處理各LCU上送信息，完成與調(diào)控層通信等。

（3）現(xiàn)地層

現(xiàn)地層通過(guò)LCU完成對(duì)相應(yīng)現(xiàn)地設(shè)備的監(jiān)控和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并將信息上送廠站層，同時(shí)接受廠站級(jí)的控制命令。

（4）設(shè)備層

設(shè)備層則由運(yùn)行人員通過(guò)現(xiàn)地人機(jī)界面（包括觸摸屏、控制開(kāi)關(guān)、按鈕等），直接實(shí)現(xiàn)對(duì)被控設(shè)備的現(xiàn)地監(jiān)視和控制。

2.3實(shí)時(shí)監(jiān)視平臺(tái)

實(shí)時(shí)監(jiān)視平臺(tái)包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)（含安防及語(yǔ)音報(bào)警）、消防報(bào)警系統(tǒng)及輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。安防監(jiān)控系統(tǒng)、消防報(bào)警系統(tǒng)已在各站端組成分系統(tǒng)，通過(guò)通信傳輸設(shè)備，在墨脫調(diào)控中心形成監(jiān)視終端。

（1）安防監(jiān)控系統(tǒng)

安防監(jiān)控系統(tǒng)包括視頻監(jiān)視、門(mén)禁、電子圍欄及語(yǔ)音報(bào)警等設(shè)備。各站端由高清快球、半球、槍機(jī)、門(mén)禁設(shè)備組成，監(jiān)控終端設(shè)備包括磁盤(pán)陣列、流媒體服務(wù)器、視頻網(wǎng)關(guān)、防火墻、視頻網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及移動(dòng)視頻監(jiān)視終端設(shè)備等組成。其中移動(dòng)視頻監(jiān)視終端設(shè)備通過(guò)公用運(yùn)營(yíng)商訪問(wèn)各站端監(jiān)視設(shè)備。但在公共運(yùn)營(yíng)商和視頻服務(wù)器之間增加防火墻，并需要認(rèn)證之后才能訪問(wèn)。

圖2　安防監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

（2）消防報(bào)警系統(tǒng)

消防報(bào)警系統(tǒng)采用智能型總線制控制中心報(bào)警系統(tǒng)。系統(tǒng)采取集中與分散相結(jié)合的報(bào)警及控制方式。整個(gè)系統(tǒng)由1臺(tái)套消防監(jiān)控系統(tǒng)終端、若干面消防監(jiān)控系統(tǒng)控制柜（柜內(nèi)設(shè)置集中火災(zāi)報(bào)警控制器、回路卡、聯(lián)動(dòng)卡、通信設(shè)備、消防電源、輸出卡等）、消防模塊箱（箱內(nèi)均設(shè)置控制模塊、監(jiān)視模塊、故障隔離模塊等）和現(xiàn)地各種探測(cè)器、手動(dòng)報(bào)警按鈕和聲光報(bào)警器等組成。消防報(bào)警系統(tǒng)與消防水泵、消防廣播、防火閥進(jìn)行聯(lián)動(dòng)。其中消防廣播與安防系統(tǒng)語(yǔ)音報(bào)警廣播合并。

當(dāng)某防火分區(qū)發(fā)生火警時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)接收到的報(bào)警信號(hào)，自動(dòng)將該防火分區(qū)揚(yáng)聲器由背景音樂(lè)播放狀態(tài)強(qiáng)制轉(zhuǎn)入火災(zāi)應(yīng)急廣播狀態(tài)，啟動(dòng)事先已錄制好的消防廣播，指揮人員也可用話筒播音，進(jìn)行滅火指揮或人員轉(zhuǎn)移。

當(dāng)探測(cè)器探測(cè)到火情后，火災(zāi)報(bào)警控制器按預(yù)先編制好的邏輯聯(lián)動(dòng)關(guān)系發(fā)出控制指令，利用總線上的控制模塊或聯(lián)動(dòng)卡控制接口對(duì)相關(guān)部位的防火閥進(jìn)行控制，并通過(guò)總線上的監(jiān)視模塊或聯(lián)動(dòng)卡控制接口接收動(dòng)作反饋信號(hào)。平時(shí)，防火閥開(kāi)啟。發(fā)生火情后，關(guān)閉防火閥，阻止火勢(shì)的蔓延。

當(dāng)火災(zāi)報(bào)警控制器在接收到探測(cè)器或手動(dòng)報(bào)警按鈕的報(bào)警信號(hào)后，向電站消防監(jiān)控系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，系統(tǒng)按照預(yù)置的程序，同時(shí)值守人員根據(jù)工業(yè)電視的監(jiān)視情況或根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)人員確認(rèn)，給出火情處理指令，通過(guò)聯(lián)動(dòng)卡的多線控制模式或控制模塊的總線控制模式，向消防加壓泵控制柜發(fā)出火情信號(hào)，當(dāng)消防加壓泵控制柜同時(shí)接收到來(lái)自消防水管道的壓力下降的信號(hào)時(shí)，啟泵給消防水管道供水，從而為實(shí)現(xiàn)消防栓滅火做好準(zhǔn)備。

（3）輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集信息技術(shù)、智能傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、新能源技術(shù)于一體。系統(tǒng)由故障定位檢測(cè)器、通訊管理器、后臺(tái)終端及軟件組成。故障定位器安裝于每個(gè)塔（桿）上，采用非接觸接地電流檢測(cè)技術(shù)，監(jiān)測(cè)記錄流過(guò)鐵塔或水泥塔的接地線的接地電流，并以此來(lái)判斷該桿塔是否發(fā)生故障。觸發(fā)故障事件并將故障事件通過(guò)GPRS/CDMA傳送到調(diào)控中心的通訊管理器上，通訊管理器將信息解碼并自動(dòng)生成報(bào)表和報(bào)警。

故障定位檢測(cè)器能監(jiān)測(cè)雷擊、工頻閃絡(luò)電流、桿塔溫濕度、桿塔傾斜、桿塔振動(dòng)等。能對(duì)桿塔振動(dòng)的最大加速度和振動(dòng)持續(xù)時(shí)間進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠反映人為盜割塔材和自然環(huán)境（融冰、風(fēng)振、地震、基礎(chǔ)滑坡等）導(dǎo)致的振動(dòng)，當(dāng)桿塔振動(dòng)出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)能夠通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)同步將信息發(fā)送后臺(tái)。定位檢測(cè)器采用太陽(yáng)能電池供電。后臺(tái)管理終端把前端裝置采集到的數(shù)據(jù)存貯到數(shù)據(jù)庫(kù)中，并按時(shí)間、故障類(lèi)別、線路編號(hào)、桿塔編號(hào)等分類(lèi)檢索。

3　方案實(shí)施情況

各系統(tǒng)于2015年7月底初步安裝、調(diào)試完成。在調(diào)試過(guò)程，對(duì)亞讓水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)控制流程與調(diào)度自動(dòng)化、變電站綜合自動(dòng)化相關(guān)流程進(jìn)行了梳理、整合，進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化，達(dá)到了既可以獨(dú)立運(yùn)行，又可以閉環(huán)調(diào)控。目前正在進(jìn)行平臺(tái)組網(wǎng)調(diào)試，初步達(dá)到了預(yù)期效果。正式投運(yùn)后，將進(jìn)一步進(jìn)行完善。

4　結(jié)束語(yǔ)

墨脫縣小水電局域網(wǎng)項(xiàng)目，是華能集團(tuán)公司十二五電力援藏項(xiàng)目，通過(guò)該項(xiàng)目的建設(shè)，為下一步其他去電地區(qū)建設(shè)提供了借鑒意義，起到了示范作用。

TM734

B

1672-5387（2016）08-0020-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.08.006

2016-06-29

劉德翼（1975-），男，工程師，從事水電站、變電站的機(jī)電設(shè)備安裝、調(diào)試及電力生產(chǎn)等管理工作。