陳吉祥，葉 磊，李 甘

(長江勘測規(guī)劃設計研究有限責任公司，湖北 武漢 430010)

0 引 言

近年來，水利行業(yè)內(nèi)提出了建設智能水電廠的需求。但目前的實際情況是變電站(開關站)智能化程度較高，智能化設備也比較成熟。而水電廠房內(nèi)設備繁多，通信規(guī)約不同，同時水電廠房保護設備智能化方案雖有部分研究，但應用相對較少[1-4]。當前中國的電網(wǎng)智能化戰(zhàn)略已全面啟動，智能電網(wǎng)建設已在變電環(huán)節(jié)獲得較大進展，智能化變電站建設已進入推廣應用階段。但智能電網(wǎng)的相關研究和建設工作比較注重電網(wǎng)的輸電、送電、配電和用電等環(huán)節(jié)，在發(fā)電環(huán)節(jié)尤其是水電站的智能化建設方面相對滯后，還處于起步探索階段。國內(nèi)只有部分大型水電站進行智能化改造的試點工作[5-7]。變電站智能化改造應遵循Q/GDW 383-2009《智能變電站技術導則》，實現(xiàn)全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡化、信息共享標準化，滿足無人值班和集中監(jiān)控技術要求。根據(jù)Q/GDW 441-2010《智能變電站繼電保護技術規(guī)范》與Q/GDW 679-2011《智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)建設技術規(guī)范》，改造后的智能化變電站應具備以下基本特征：① 通信規(guī)約及信息模型符合DL/T860標準；② 信息一體化平臺；③ 支持順序控制；④ 智能組件；⑤ 狀態(tài)監(jiān)測；⑥ 智能告警及故障綜合分析；⑦ 圖模一體化源端維護；⑧ 支持電網(wǎng)經(jīng)濟運行與優(yōu)化控制。開關站智能化改造應遵循安全可靠、實用經(jīng)濟、 因地制宜的原則，以確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，提高供電可靠性為目的，綜合考慮先進性、必要性、可靠性和經(jīng)濟性，立足設備現(xiàn)狀，制定合理的改造方案[8-9]。國內(nèi)有關部門對智能變電站二次系統(tǒng)的優(yōu)化設計及應用進行了許多深入研究[10-12]，提供了建議。

葛洲壩水電站是華中電網(wǎng)的骨干電站之一，分為二江電廠和大江電廠。為了提高二江電廠的整體運行性能及運行可靠性，有必要對220 kV開關站進行整體改造[13]。葛洲壩二江電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)近期已經(jīng)對舊監(jiān)控系統(tǒng)進行了智能化升級改造工作，取得了明顯的效果，使得電廠生產(chǎn)的自動化程度明顯提高[7]。葛洲壩二江電廠220 kV開關站智能化改造設計過程中，遇到不少新老系統(tǒng)間配合和接口問題，包括繼電保護系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、二江電廠中控室模擬信號返回屏等方面。本文將對此進行逐項分析，給出相應解決方案，為其他水電站相關改造設計提供參考。

1 二江電廠220 kV開關站概況

二江電廠220 kV開關站改造工程工作內(nèi)容為在原有220 kV敞開式開關站旁邊新建一個220 kV GIS室內(nèi)開關站，在GIS站建設期間原敞開式戶外開關站設備仍帶電運行，整個開關站改造過程中采用不停電分期過渡方案，本文主要研究在分期過渡中繼電保護、控制系統(tǒng)等二次系統(tǒng)設計方案，以保障開關站分期過渡的運行安全。二江電廠原有220 kV敞開式開關站電氣主接線為雙母線帶旁路接線，7回二江電廠進線，10回出線。本次改造不改變發(fā)變組的接線。新的220 kV GIS開關站主接線采用雙母線分段接線，進出線數(shù)量不變，不設置旁路母線。圖1為220 kV開關站改造后主接線圖。

圖1 葛洲壩水電站220 kV GIS開關站主接線Fig.1 Single line diagram of 220 kV GIS switch yard of Gezhouba Hydropower Station

2 改造過程中二次系統(tǒng)存在的問題

2.1 開關站繼電保護系統(tǒng)

葛洲壩二江電廠220 kV開關站改造過程中存在：① 線路保護裝置與線路對側(cè)變電站保護裝置相配合的問題；② 電廠穩(wěn)控裝置與調(diào)度中心及對側(cè)變電站穩(wěn)控裝置相配合的問題；③ 開關站母線保護及失靈保護與電站廠房的發(fā)變組之間的配合問題。

2.1.1 220 kV線路保護改造

葛洲壩220 kV敞開式開關站共有10回路220 kV出線，分別為葛雁線、葛陳線、葛夷線、葛坡線、葛桔I回線、葛白I回線、葛桔II回線、葛白II回線，葛點I回線、葛點II回線。每回線路均配置了雙套不同生產(chǎn)廠家的線路保護裝置，保護通道方式有高頻載波、復用光纖、專用光纖等多種形式，葛洲壩220 kV出線保護通信通道方式見表1[14-15]。

表1 葛洲壩220 kV出線保護通信通道方式Tab.1 Gezhouba 220 kV outgoing line protection communication channel mode

由于高頻載波通道本身可靠性差且設備老舊，因此開關站改造后取消全部高頻載波通道，線路保護全部采用光纖通道。由于線路光纖保護要求線路兩側(cè)的保護裝置型號必須一致，因此線路保護改造存在對側(cè)變電站線路保護裝置型號相一致的問題。

2.1.2 穩(wěn)定控制系統(tǒng)改造

目前葛洲壩二江電廠配置有一套常規(guī)的穩(wěn)定控制系統(tǒng)，根據(jù)二江電廠本地故障和葛坡、葛周、葛遠、葛白(本期預留)方向通道的遠方故障采取安全穩(wěn)定措施，主要承擔二江電廠的切機和切負荷措施。葛洲壩二江電廠穩(wěn)控系統(tǒng)通過載波通道接受省調(diào)和對側(cè)各變電站的數(shù)據(jù)。穩(wěn)控裝置出口措施命令以開出接點的形式連接二江電廠控制接點，并經(jīng)載波裝置向?qū)?cè)變電站傳輸遠切命令[16]。

由于高頻載波通道本身可靠性差，且設備老舊，開關站改造后取消全部高頻載波通道，穩(wěn)控裝置輸入輸出全部采用光纖通道。因此穩(wěn)控系統(tǒng)改造存在對側(cè)變電站穩(wěn)控裝置型號相一致的問題。

2.1.3 GIS開關站側(cè)與二江廠房發(fā)變組保護接口

發(fā)變組保護需要采集主變高壓側(cè)的電壓和電流模擬量，以及主變高壓側(cè)斷路器的跳、合閘位置、非全相位置等開關量信號；發(fā)變組保護啟動高壓側(cè)斷路器失靈和跳閘出口，需要和220 kV母差保護及智能匯控柜配合，通過母差保護跳所有相關斷路器。因此二江廠房的發(fā)變組保護設備與GIS開關站側(cè)之間存在接口問題。由于220 kV GIS開關站至電站廠房距離較遠，約為200～500 m，需考慮兩者之間長距離保護信號傳輸?shù)目煽啃?，防止干擾誤動的問題。

2.2 開關站控制系統(tǒng)

葛洲壩二江電廠220 kV開關站改造過程中存在著開關站控制系統(tǒng)與二江電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的接口問題(包括與機組LCU、監(jiān)控系統(tǒng)站控層、時鐘同步系統(tǒng)等)。

2.2.1 與電站廠房機組控制單元接口

由于220 kV開關站GIS改造涉及主變高壓側(cè)開關一次設備更新，廠房內(nèi)發(fā)變組保護及機組監(jiān)控設備不改造，而主變高壓側(cè)開關的操作仍然由機組LCU控制，機組LCU需采集高壓側(cè)斷路器及隔離開關位置等信號用于同期合閘及監(jiān)控，機組LCU輸出斷路器、隔離開關等跳、合閘命令，需傳輸至主變高壓側(cè)斷路器、隔離開關的操作機構(gòu)。因此二江廠房內(nèi)的機組監(jiān)控設備與GIS開關站側(cè)之間存在接口問題。由于220 kV GIS開關站至電站廠房距離較遠，約200～500 m，需考慮兩者之間長距離開關信號及控制命令傳輸?shù)目煽啃?，防止干擾誤動的問題。

2.2.2 與二江電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)站控層接口

葛洲壩二江電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)設置電站廠房中控室內(nèi)，現(xiàn)有敞開式開關站的現(xiàn)場信號及數(shù)據(jù)采集均采用長距離控制電纜接入電站廠房，新建GIS開關站所有220 kV斷路器、隔離開關、接地開關等狀態(tài)信息、220 kV各斷路器間隔電流、電壓、有功、無功功率及220 kV母線電壓頻率等模擬量數(shù)據(jù)如何接入到二江電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)站控層存在接口問題。

2.2.3 與電站廠房時鐘同步系統(tǒng)接口

葛洲壩二江電廠的時鐘同步設備目前采用北京中水科水電科技開發(fā)有限公司的時鐘同步系統(tǒng)，放置在二江電廠輔助盤室?，F(xiàn)有220 kV敞開式開關站的各間隔保護、測控裝置均布置二江電廠的輔助盤室內(nèi)。新建220 kV GIS開關站的各間隔保護、測控裝置及智能終端等設備布置在GIS室繼電小室，與葛洲壩二江電廠主時鐘實現(xiàn)時鐘同步存在接口問題。

2.3 二江電廠中控室模擬信號返回屏

葛洲壩二江電廠中控室現(xiàn)設有1套模擬信號返回屏用于對二江開關站220 kV系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)視和操作控制。返回屏上測量指示表計的模擬量和開關狀態(tài)指示燈的開關量信號均由220 kV二江開關站經(jīng)過常規(guī)長距離電纜接入。

本次220 kV二江開關站改造將新建220 kV GIS開關站，同時計劃在220 kV GIS開關站附近新建一座集控樓，將大江電廠和二江電廠的監(jiān)控系統(tǒng)的信號都集中新建集控樓的模擬信號返回屏，現(xiàn)有的二江電廠模擬信號返回屏只針對二江電廠的模擬信號和開關量信號顯示，已經(jīng)不能適用于監(jiān)控需要，需要新建一套模擬信號返回屏，布置在二江電廠新建集控樓內(nèi)。

3 改造方案

3.1 開關站繼電保護系統(tǒng)改造

3.1.1 220 kV線路保護

線路保護改造存在對側(cè)變電站線路保護裝置型號相一致的問題，招標時應要求線路兩端對應的保護裝置采用同一廠家、同一型號，改造后新的線路保護必須與對側(cè)的線路保護保持一致。對于當年已經(jīng)進行改造的葛白I，II回線，線路保護按照其現(xiàn)有的保護型號配置進行采購。對側(cè)保護相應采用程序升級方式。對于其余的8回220 kV線路，線路保護均按雙套光纖差動保護配置重新招標采購，采用國產(chǎn)兩個不同廠家的保護裝置。若系統(tǒng)側(cè)保護先采購，則本站按系統(tǒng)側(cè)已招標結(jié)果配置。否則，對側(cè)變電站線路保護應按本站招標結(jié)果配置或?qū)υ斜Ｗo裝置進行軟/硬件升級。10回220 kV出線已有多回具備光纖通道，可以采用本線路光纖或經(jīng)其他線路光纖迂回實現(xiàn)線路保護的雙光纖通道。

3.1.2 穩(wěn)控系統(tǒng)

穩(wěn)控系統(tǒng)改造存在對側(cè)變電站穩(wěn)控裝置型號相一致的問題，招標時應采取穩(wěn)控系統(tǒng)統(tǒng)一招標的原則，包括葛洲壩220 kV開關站及對側(cè)各變電站的穩(wěn)控裝置統(tǒng)一采購同一家產(chǎn)品，避免型號不一致的問題。這項工作涉及到對側(cè)變電站及調(diào)度中心的改造，需要電力部門及調(diào)度中心大力支持方能實現(xiàn)。

目前的葛洲壩二江電廠穩(wěn)控系統(tǒng)是2004年設計并投入運行，不支持智能化的配置，無法與數(shù)字化智能終端通信，并且不支持MMS網(wǎng)的通信方式。因此，穩(wěn)控裝置需進行數(shù)字化站改造。穩(wěn)控裝置可以采用本線路光纖或經(jīng)其他線路光纖迂回實現(xiàn)穩(wěn)控系統(tǒng)的雙光纖通道。

3.1.3 與二江廠房發(fā)變組保護接口

由于長電纜分布電容影響可能造成保護誤動等嚴重后果，因此可以運用光纖傳輸距離長、不受電磁干擾的優(yōu)勢解決這一問題[17]。發(fā)變組保護與220 kV側(cè)IO信號傳輸采用光纖代替長電纜的方式，在二江廠房發(fā)變組保護盤和220 kV GIS廠房智能匯控柜兩側(cè)裝設開關量傳輸光纖接口裝置，并按雙重化保護要求分別配置2套。兩側(cè)光纖接口裝置分別接入本側(cè)的IO信號，通過光電轉(zhuǎn)換和光纜連接傳輸方式完成兩側(cè)信號采集和控制命令輸出。在施工階段通過調(diào)試驗證，采用智能終端完全替代光纖接口裝置的功能。圖2為電站廠房與GIS開關站之間IO信號傳輸連接圖。

圖2 電站廠房與GIS開關站之間IO信號傳輸連接Fig.2 IO signal diagram between the powerhouse and GIS switch yard

3.2 開關站控制系統(tǒng)改造

3.2.1 與二江廠房機組控制單元接口

GIS開關站側(cè)與二江廠房之間距離較遠，機組監(jiān)控LCU與220 kV側(cè)IO信號傳輸考慮采用光纖傳輸代替長電纜的方案提高抗干擾能力[17]。在二江電廠廠房機組LCU盤和220 kV GIS室智能匯控柜兩側(cè)分別裝設開關量傳輸光纖接口裝置，兩側(cè)光纖接口裝置分別接入本側(cè)的IO信號，通過光電轉(zhuǎn)換和光纜連接傳輸方式完成兩側(cè)信號采集和控制命令輸出。在施工階段通過調(diào)試驗證，采用智能終端完全替代光纖接口裝置的功能。

3.2.2 與二江電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)接口

220 kV GIS開關站改造將新建一套計算機監(jiān)控系統(tǒng)，實時采集所有間隔開關狀態(tài)信息、模擬量數(shù)據(jù)，上送到站控層網(wǎng)絡。站控層設備由主機兼操作員工作站、數(shù)據(jù)處理服務器、工程師站以及打印機等構(gòu)成。數(shù)據(jù)處理服務器為雙套配置，數(shù)據(jù)處理服務器通過站控層以太網(wǎng)直接采集來自間隔層的實時數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)與二江電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)交換。在二江電廠輔助盤室放置1臺電站監(jiān)控系統(tǒng)遠程終端計算機，用于220 kV GIS開關站的監(jiān)控。

3.2.3 與電站廠房時鐘同步系統(tǒng)接口

本次改造220 kV開關站配置1套主、備式時間同步系統(tǒng)，主時鐘雙重化配置(北斗和GPS各1臺)，將作為整個葛洲壩電站同步對時主鐘。另外配置多臺時鐘擴展裝置，除實現(xiàn)220 kV開關站內(nèi)所有對時設備的軟、硬件對時外，還可滿足對葛洲壩二江電廠、大江電廠、500 kV開關站所有對時設備的軟、硬件對時擴展要求。時間同步系統(tǒng)支持第二代北斗系統(tǒng)和GPS系統(tǒng)單向標準授時信號，優(yōu)先采用北斗系統(tǒng)，時間同步精度滿足站內(nèi)所有設備的對時精度要求。

3.3 二江電廠中控室返回屏改造問題解決方案

(1) 葛洲壩二江電廠新建集控樓中控室將設置1套模擬信號返回屏用于對整個葛洲壩電站大江電廠、二江電廠、500 kV開關站和220 kV開關站等系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)視和操作控制。

(2) 220 kV GIS開關站將配置1套模擬屏信號采集系統(tǒng)，用于當220 kV開關站計算機監(jiān)控系統(tǒng)故障失效時通過模擬屏或通信管理計算機實現(xiàn)220 kV開關站電氣設備的運行監(jiān)視及緊急控制功能。

(3) 模擬屏信號采集系統(tǒng)由模擬屏通信裝置、通信管理計算機、以太網(wǎng)交換機、智能測控裝置等設備組成。通信裝置與模擬屏驅(qū)動器之間通過光纖通信連接。

(4) 數(shù)據(jù)采集方式為從220 kV GIS開關站及500 kV GIS監(jiān)控系統(tǒng)站控層MMS網(wǎng)絡取數(shù)據(jù)，通過通信接口及光纜送至二江中控室的模擬屏數(shù)據(jù)處理裝置，將所有的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為4～20 mA模擬量，分別接入模擬屏上相應的指示儀表，開關量驅(qū)動模擬屏上相應的狀態(tài)指示燈。

4 二次系統(tǒng)設計方案

開關站智能化改造應遵循安全可靠、實用經(jīng)濟、 因地制宜的原則，以確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，提高供電可靠性為目的，綜合考慮先進性、必要性、可靠性和經(jīng)濟性，立足設備現(xiàn)狀，制定合理的改造方案。葛洲壩電站220 kV GIS開關站改造電氣二次系統(tǒng)，按照智能化變電站標準進行更新，220 kV GIS站電氣二次系統(tǒng)的設計原則及方案如下。

4.1 繼電保護系統(tǒng)

220 kV GIS開關站繼電保護系統(tǒng)主要包括220 kV線路保護、母線保護、母聯(lián)保護等。根據(jù)主接線為雙母線雙分段接線方式，葛洲壩二江電廠220 kV GIS開關站共有4段220 kV母線、10回出線、2個母聯(lián)、2個分段需新配置智能化的保護裝置。220 kV電壓等級的繼電保護及與之相關的設備、網(wǎng)絡等應按照雙重化原則進行配置，即雙重化的兩套保護及其相關設備(互感器、智能終端、網(wǎng)絡設備、跳閘線圈、直流電源等)完全獨立配置。

4.1.1 220 kV線路保護

220 kV每回線路按雙重化配置完整的、獨立的能反映各種類型故障、具有選相功能的全線速動保護；每套線路保護均具有完整的后備保護，兩套保護均采用一對一啟動和斷路器控制狀態(tài)與位置啟動重合閘方式，不采用兩套重合閘相互啟動和相互閉鎖。重合閘應實現(xiàn)單重、三重、禁止和停用方式。線路保護直接電纜采樣，直接點對點跳斷路器；跨間隔信息(啟動母差失靈功能和母差動作啟動遠跳功能等)采用GOOSE網(wǎng)絡傳輸方式。每回線路配置1套母線電壓切換裝置，根據(jù)收到的兩組母線的電壓量及線路隔離開關的位置信息自動切換。

4.1.2 220 kV母線保護

220 kV母線按遠景規(guī)模雙重化配置母線差動保護裝置，兩段220 kV雙母線分別配置雙套母差保護及斷路器失靈保護。220 kV母線保護采用集中式母差保護，以分段開關為界，每段雙母線配置2套母線電流差動保護(分段開關看作為1個支路)，分別組2面盤柜。母線保護裝置直連電纜采樣，直接點對點跳斷路器。開關量(失靈啟動、隔離開關位置接點、母聯(lián)斷路器過流保護啟動失靈等)采用GOOSE網(wǎng)絡傳輸。

4.1.3 220 kV母聯(lián)或分段保護

220 kV母聯(lián)(分段)斷路器配置兩套專用的、具有瞬時和延時跳閘功能的相電流或零序電流過電流保護，用于母線充電保護，兼作新線路投運時(母聯(lián)或分段斷路器與線路斷路器串接)的輔助保護。也可根據(jù)需要投入其中一套。母聯(lián)(分段)斷路器保護直接采樣，直接跳斷路器。啟動母線失靈采用GOOSE網(wǎng)絡傳輸。

4.1.4 穩(wěn)定控制裝置

220 kV GIS開關站穩(wěn)控裝置信號采集采用電纜直連方式，穩(wěn)控裝置出口采用光纖點對點通信方式。穩(wěn)控裝置系統(tǒng)通信采用光纖通道(復用光纖通道)。穩(wěn)控裝置需至少考慮6個方向的通信接口。穩(wěn)控裝置的模擬量采集采用電纜接入方式，開關量和保護動作信號從GOOSE網(wǎng)采，穩(wěn)控裝置采用主-從分布式結(jié)構(gòu)，每套穩(wěn)控裝置包括1個穩(wěn)控主機、2個穩(wěn)控從機。穩(wěn)控從機與主機之間通過光纜連接。

4.2 計算機監(jiān)控系統(tǒng)

(1) 葛洲壩二江電廠220 kV開關站改造需新建1套計算機監(jiān)控系統(tǒng)，新建開關站計算機監(jiān)控系統(tǒng)將按照智能化變電站標準設計，其主要設計原則如下：① GIS開關站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設備配置和功能要求按無人值班模式設計；② GIS站內(nèi)監(jiān)控保護統(tǒng)一建模，統(tǒng)一組網(wǎng)，信息共享，通信規(guī)約統(tǒng)一采用DL/T860，實現(xiàn)站控層、間隔層、過程層二次設備互操作；③ GIS站內(nèi)信息宜具有共享性和唯一性，開關站計算機系統(tǒng)監(jiān)控主機與數(shù)據(jù)處理服務器信息資源共享；④ GIS開關站計算機監(jiān)控系統(tǒng)完成對全站設備的監(jiān)控；⑤ GIS開關站計算機監(jiān)控系統(tǒng)具有與電力調(diào)度數(shù)據(jù)專網(wǎng)的接口，軟件、硬件配置應能支持聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡通信技術以及通信規(guī)約的要求；⑥ GIS開關站計算機監(jiān)控系統(tǒng)站控層網(wǎng)絡MMS通過數(shù)據(jù)處理服務器與二江電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)相連；⑦ GIS開關站計算機系統(tǒng)網(wǎng)絡安全應嚴格按照《電力二次系統(tǒng)安全防護規(guī)定》執(zhí)行。

(2) 新建開關站計算機監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)整站基于IEC-61850標準構(gòu)建，開關量傳輸采用GOOSE協(xié)議。全站采用三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)，由站控層、間隔層、過程層組成[18-19]。主要技術方案如下：① 保護裝置和測控裝置采樣值采用電纜直接采樣方式，電流電壓互感器為常規(guī)互感器；② 各保護直接跳閘通過點對點傳輸，測控、開關位置等 GOOSE 報文均通過網(wǎng)絡方式實現(xiàn)；③ 站控層基于 SNTP 網(wǎng)絡對時，間隔層和過程層設備采用 IRIG—B碼對時；④ 站控層網(wǎng)絡(MMS 總線)采用雙星型冗余以太網(wǎng)；⑤ 因變電站主接線形式較為復雜，220 kV設備，220 kV過程層組建GOOSE網(wǎng)，GOOSE報文通過網(wǎng)絡傳輸；⑥ 根據(jù)本站目前采樣值數(shù)據(jù)需求，采用GOOSE和SV共網(wǎng)傳輸。

220 kV開關站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控對象為開關站所有220 kV斷路器、隔離開關、接地開關，實時監(jiān)測220 kV各斷路器間隔電流、電壓、有功、無功功率及220 kV母線電壓頻率等，并通過遠動通信裝置接入二江電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)。圖3為葛洲壩220 kV GIS開關站監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。

圖3 220 kV GIS開關站監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)Fig.3 Network architecture diagram of monitor and control system at 220 kV GIS switch yard

4.3 其他二次系統(tǒng)改造方案

葛洲壩二江電廠220 kV開關站其他二次系統(tǒng)，包括故障錄波、遠動裝置、電能計量、相量測量、直流系統(tǒng)等。其改造方案簡述如下。

4.3.1 故障錄波裝置

220 kV GIS開關站新增1套數(shù)字化故障錄波裝置，即故障錄波及網(wǎng)絡記錄分析一體化裝置。按雙套配置(A，B網(wǎng)分別設置)。故障錄波裝置模擬量采集采用電纜接入方式，開關量采集采用GOOSE網(wǎng)絡接入方式。為減少連接電纜，故障錄波裝置采用主-從分布式結(jié)構(gòu)，每套錄波裝置包括1個主機、2個錄波采集單元，錄波分析主機與各錄波采集單元之間通過光纖以太網(wǎng)連接。

4.3.2 遠動系統(tǒng)

220 kVGIS開關站遠動信息仍按現(xiàn)有方式由葛洲壩電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)上送調(diào)度。220 kV GIS開關站遠動系統(tǒng)與新建開關站計算機監(jiān)控系統(tǒng)共享信息，不重復采集。

4.3.3 電能計量系統(tǒng)

220 kV GIS開關站電能計量系統(tǒng)改造方案為：新建一套電能計量系統(tǒng)，方案與220 kV現(xiàn)有開關站的方式相同，關口表及電量采集終端型號滿足華中調(diào)控分中心的要求，與現(xiàn)有設備保持一致。

4.3.4 相量測量系統(tǒng)

220 kV GIS開關站相量測量系統(tǒng)改造方案：更換二江電廠主機(子站)和開關站采集單元，二江電廠機組采集單元不改造，但需負責二江電廠主機(子站)和機組采集單元之間的通信調(diào)試。220 kV開關站新建的相量測量PMU設備，與現(xiàn)有設備保持一致。

4.3.5 交直流電源系統(tǒng)

220 kV GIS開關站新增1套站用交直流電源系統(tǒng)，由站用交流電源、直流電源、交流不間斷電源(UPS)、事故照明電源(EPS) 、48V配電盤等裝置組成，共享兩組直流電源的蓄電池組。

5 結(jié) 語

本文分析了葛洲壩二江電廠220 kV開關站智能化改造過程中繼電保護、監(jiān)控系統(tǒng)等系統(tǒng)存在的問題，提出了相應的切實可行的解決方案。新的220 kV GIS開關站二次系統(tǒng)按照智能變電站標準要求進行設計，采用先進、可靠、集成、環(huán)保的智能設備，以全站信息數(shù)字化、通信網(wǎng)絡化、信息共享標準化，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等功能，同時支持實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策等功能，實現(xiàn)水電站的安全穩(wěn)定、協(xié)調(diào)可靠運行。220 kV GIS智能化開關站的成功投運，全面提高了開關站的綜合自動化運行水平，也提高了整個葛洲壩水電站的自動化控制水平和安全穩(wěn)定運行水平。