楊杰，宋德強(qiáng)，連春星，董權(quán)力

（1.中水東北勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林長春130021；2.黑龍江牡丹江抽水蓄能有限公司，黑龍江牡丹江157000）

尼泊爾上馬相迪A水電站電氣二次設(shè)計(jì)

楊杰1，宋德強(qiáng)2，連春星1，董權(quán)力1

（1.中水東北勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林長春130021；2.黑龍江牡丹江抽水蓄能有限公司，黑龍江牡丹江157000）

尼泊爾上馬相迪A水電站的電氣二次設(shè)計(jì)既要滿足與尼泊爾簽訂的并網(wǎng)協(xié)議以及補(bǔ)充文件，又要滿足相關(guān)規(guī)程規(guī)范，還要兼顧中方和尼方人員的使用習(xí)慣。本文對上馬相迪A水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控、繼電保護(hù)、勵磁、直流電源等系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)配置與系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)作了較為詳細(xì)的介紹。

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；繼電保護(hù)系統(tǒng)；電氣二次設(shè)計(jì)；上馬相迪A水電站

尼泊爾上馬相迪A水電站是中國電建集團(tuán)在尼泊爾做的首個BOOT項(xiàng)目，也是響應(yīng)國家“走出去”和“一帶一路”戰(zhàn)略實(shí)施的項(xiàng)目。該電站坐落于尼泊爾西部馬相迪河上，距離尼泊爾首都加德滿都約180km，為徑流式水電站，總裝機(jī)容量2× 25MW，工程采用低壩擋水、長隧洞引水的開發(fā)方式，投產(chǎn)發(fā)電后每年將為尼泊爾提供3.17億kW· h電量，將有效改善當(dāng)?shù)仉娏Σ蛔悻F(xiàn)狀，為尼泊爾經(jīng)濟(jì)發(fā)展、改善民生發(fā)揮積極推動作用。

上馬相迪A水電站主接線為發(fā)變組單元接線，高壓側(cè)為單母線接線，以一回20km長132kV出線接入中馬相迪電站。電站為引水式地面廠房，采用一洞二機(jī)布置型式；主要建筑物包括擋水大壩、引水隧洞、地面廠房、開關(guān)站等。

1 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

上馬相迪A水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)按“無人值班”(少人值守)的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)和配置，采用全計(jì)算機(jī)控制。主要對象包括2臺25MW水輪發(fā)電機(jī)組及其輔助設(shè)備、2臺31.5MVA主變壓器、132 kV開關(guān)站設(shè)備、全廠公用設(shè)備及泄洪閘設(shè)備等。

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，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(shí)現(xiàn)連接；網(wǎng)絡(luò)傳輸速率為100Mbps。

全廠數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫分布在廠站計(jì)算機(jī)中，各單元數(shù)據(jù)庫分布在各個LCU中，系統(tǒng)各功能分布在系統(tǒng)的各個節(jié)點(diǎn)上，每個節(jié)點(diǎn)嚴(yán)格執(zhí)行指定的任務(wù)并通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信?，F(xiàn)地控制器單元采用單控制器結(jié)構(gòu)，配置有冗余的電源模件、網(wǎng)絡(luò)模件。冗余模件的工作方式為在線熱備，切換無擾動。遠(yuǎn)程I/O柜與本地控制柜之間采用冗余現(xiàn)場總線連接，傳輸介質(zhì)為光纖。為了確保機(jī)組事故時能夠自動、安全、可靠停機(jī)，機(jī)組現(xiàn)地控制單元保留了1套獨(dú)立于計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的水機(jī)保護(hù)回路，包括緊急停機(jī)按鈕、緊急關(guān)進(jìn)水閥門按鈕等。

1.2 硬件配置

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)廠站層主要配置有：2套數(shù)據(jù)服務(wù)器、2套操作員工作站、1套工程師站、1套壩區(qū)操作員工作站、1套通信工作站、1套語音報警工作站、1套GPS時鐘裝置。全廠共配置有5套現(xiàn)地控制單位。

1）機(jī)組LCU1～LCU2。監(jiān)視和控制對象為機(jī)組勵磁、調(diào)速器、發(fā)變組繼電保護(hù)、機(jī)組進(jìn)水閥門、機(jī)組附屬及輔控系統(tǒng)、機(jī)組出口斷路器等。

2）132kV開關(guān)站LCU3。監(jiān)視和控制對象為開關(guān)站132kV線路、132kV母線、1~2號升壓變壓器，繼電保護(hù)及故障錄波等。

3）公用設(shè)備LCU4。監(jiān)視和控制對象為廠內(nèi)10 kV和0.4kV配電設(shè)備、直流電源、壓縮空氣、滲漏排水、檢修排水、消防水泵、水位測量、通風(fēng)等設(shè)備。

4）泄洪閘LCU5。監(jiān)視和控制對象為電站進(jìn)水口及泄洪閘門、大壩水位、大壩400V設(shè)備等。1.3系統(tǒng)功能

電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能主要是實(shí)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(yuǎn)方監(jiān)控，其主要功能包括數(shù)據(jù)采集和處理、人機(jī)接口、控制與調(diào)節(jié)、通信等。

1.4 系統(tǒng)特點(diǎn)

上馬相迪A水電站監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)兼操作員工作站采用RedhatLinux操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫采用MicrosoftSQLServer2000，保證了操作系統(tǒng)的安全性。主機(jī)兼操作員工作站、工程師工作站選用HP公司的Z800工作站；網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)選用臺灣摩莎的工業(yè)級以太網(wǎng)交換機(jī)；現(xiàn)地控制單元PLC采用GE公司的PACSystemsRX3i系列產(chǎn)品。

2 繼電保護(hù)系統(tǒng)

發(fā)電機(jī)、主變、132kV線路、母線的繼電保護(hù)均采用數(shù)字式繼電保護(hù)裝置，具體配置如下。

2.1 發(fā)電機(jī)保護(hù)

比率制動縱差保護(hù)、復(fù)合電壓過流保護(hù)（帶記憶）、過電壓保護(hù)、定子過負(fù)荷保護(hù)、定子一點(diǎn)接地保護(hù)、轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)、失磁保護(hù)、負(fù)序電流保護(hù)。

2.2 變壓器保護(hù)

主變差動保護(hù)、復(fù)合電壓起動過電流保護(hù)、零序保護(hù)（裝設(shè)用于中性點(diǎn)直接接地和經(jīng)放電間隙接地的零序過電流保護(hù)及零序過電壓保護(hù)）、變壓器過負(fù)荷保護(hù)。

變壓器非電量保護(hù)包括：重瓦斯保護(hù)、輕瓦斯保護(hù)、溫度保護(hù)、壓力釋放裝置、油位保護(hù)。非電量保護(hù)采用獨(dú)立的裝置實(shí)現(xiàn)(電源回路與前述的電氣量保護(hù)分開，跳閘出口獨(dú)立)。

2.3 開關(guān)站保護(hù)

1）132kV母線保護(hù)。132kV采用單母線接線，配置1套許繼電氣的微機(jī)型母線保護(hù)。母線差動保護(hù)采用低阻抗比率制動原理，具有抗CT暫態(tài)飽和功能，不含斷路器失靈保護(hù)功能。

2）132kV線路保護(hù)。為滿足并網(wǎng)協(xié)議及其補(bǔ)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(jī)保護(hù)裝置及尼方人員的操作習(xí)慣，新建送出線路的繼電保護(hù)選用MICOM型微機(jī)保護(hù)裝置，包括1套微機(jī)光纖縱聯(lián)距離主保護(hù)和1套微機(jī)零序接地方向過流后備保護(hù)。2套線路保護(hù)分別接入不同的電流互感器繞組，其中線路主保護(hù)帶有完善的反應(yīng)相間故障及接地故障后備保護(hù)(配置三段式相間距離保護(hù)、三段式接地距離保護(hù)和接地方向電流保護(hù))，以保證發(fā)生接地故障時能可靠地有選擇性地切除故障。

國外保護(hù)設(shè)計(jì)思路中沒有斷路器操作箱，而是使用快速繼電器和鎖存繼電器作為輔助繼電器；保護(hù)動作出口驅(qū)動輔助繼電器，輔助繼電器的接點(diǎn)啟動跳合閘回路。同時增加合后繼電器，遠(yuǎn)方合閘出口對合后繼電器置位，遠(yuǎn)方分閘和手動分閘復(fù)位；繼電器的常閉接點(diǎn)（合后位置）閉鎖線路保護(hù)重合閘，見圖1。

圖1 上馬相迪A水電站線路保護(hù)合后繼電器原理接線圖

3）故障錄波。開關(guān)站設(shè)置1套故障錄波裝置，具有80路模擬量，160路開關(guān)量，用于記錄和分析132kV系統(tǒng)故障或振蕩情況下電氣量的波形。

3 勵磁系統(tǒng)

發(fā)電機(jī)采用自并勵可控硅三相全控整流勵磁方式，由2個并聯(lián)支路組成，當(dāng)1條支路退出時，另1條支路能夠滿足所有運(yùn)行工況要求，勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用雙通道數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器。2套系統(tǒng)采用熱備用運(yùn)行方式，2套調(diào)節(jié)器同時接收輸入的控制與調(diào)節(jié)信號并執(zhí)行操作與調(diào)節(jié)，但只有處于工作狀態(tài)的有輸出信號和觸發(fā)脈沖，一旦工作調(diào)節(jié)器發(fā)生故障則備用調(diào)節(jié)器自動投入運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)無擾動切換。當(dāng)2臺勵磁調(diào)節(jié)器的電壓調(diào)節(jié)(AVR)同時故障時，應(yīng)自動切換至勵磁電流調(diào)節(jié)(FCR)方式運(yùn)行。

勵磁系統(tǒng)配置有過勵限制、低勵限制、電壓/頻率限制及電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）、電壓跟蹤等輔助單元及勵磁變壓器過電流、轉(zhuǎn)子過電壓及交流側(cè)過電壓等保護(hù)。發(fā)電機(jī)正常停機(jī)采用逆變滅磁，事故停機(jī)采用磁場斷路器及非線性電阻滅磁。

4 直流系統(tǒng)

全廠設(shè)置1套直流電源系統(tǒng)，采用220V電壓等級，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(fù)荷可以轉(zhuǎn)移至另一段直流母線。采用微機(jī)監(jiān)控儀完成充放電控制、母線絕緣監(jiān)測、各饋電支路絕緣監(jiān)測、電池容量監(jiān)測等功能。直流系統(tǒng)以RS485接口與開關(guān)站LCU相接，上送有關(guān)信息至監(jiān)控系統(tǒng)。

［1］王成明，鄧鵬，朱冠廷．緬甸道耶坎水電站電氣二次設(shè)計(jì)［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(dú)立運(yùn)行計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案［J］．水利水電技術(shù)，2016，47（06）：111—114．

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

［4］MemorandumofunderstandingonGridConnectionbetween SSPCandNEAforUpperMarshyangdi”A”Hydroelectric Project(50MW).

TM645.2；TV75

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