水电站综合自动化系统技术改造

水电站综合自动化系统技术改造

发表时间：2016-11-25T15:02:36.510Z 来源：《基层建设》2015年33期作者：郭汉权[导读] 摘要：本文以某水电站综合自动化系统的技术改造工程为例，对水电站工程现状及存在的问题进行了分析与研究，并对水电站综合自动化系统技改方案进行了探讨，以期能够提高水电站的效益，确保水电站的安全、可靠、稳定运行。

身份证号码：44010619790308****摘要：本文以某水电站综合自动化系统的技术改造工程为例，对水电站工程现状及存在的问题进行了分析与研究，并对水电站综合自动化系统技改方案进行了探讨，以期能够提高水电站的效益，确保水电站的安全、可靠、稳定运行。

关键词：水电站；综合自动化系统；改造方案；运行稳定随着经济建设以及现代科学技术的不断发展，水电站也向着智能化的方向改进。目前，采用综合自动化系统已经成为水电站的发展趋势，其对水力系统的安全性与稳定性具有非常重要的意义，是促进水电站安全运行的重要措施。本文作者根据多年工作经验与实践，对某水电站的状况以及存在问题进行了分析，并针对监控系统以及微机保护配置两大方面对水电站综合自动化系统进行技术改造探讨、分析，

目的是为了提高水电站安全、可靠稳定运行水平，降低运行维护成本，可供参考。

1 工程现状及存在的问题

某水电站为坝后引水式季节性电站，装机容量为2×6500kW。该电站建成投产运行几十余年来，给当地的国民经济发展、工农业生产提供了可靠的电力能源，产生了较好的社会效益。

目前水库防洪与发电的客观条件良好，但是电站控制、保护、计量等自动化设备陈旧，数据采集通信不畅，与控制系统不配套，维护代价过高，所以机组自动化在运行中，频繁出现故障，效率下降，电能质量下降，无法产生最佳的经济效益和社会效益。

2 综合自动化系统技改方案

针对电站存在的问题，按照安全可靠，技术先进，经济运行的原则对电站进行综合自动化系统改造，系统建成后，将实现集信息采集、传输、优化调度与自动监控于一体的现代化电站管理功能，本系统设计主要由监控系统、微机保护、计量、同期等几个部分组成，电站自动化综合系统结构示意如图1。

图1 电站综合自动化系统结构示意图 2.1 监控系统

电站监控系统应能迅速、准确、有效地完成对电站被控对象的安全监视和控制，系统采用全分布开放式网络控制系统，设主控级计算机兼操作人员工作站和系统服务器，实现双机热备用。

电站设置独立的综合自动化系统，控制级别分为站控级、现地自动\手动控制级，现地控制级按被控对象配置机组LCU、公用设备LCU 等现地控制单元。现地单元和监控主机之间由以太网连接，现地单元将信号传送到监控主机，并接受其指令，实现集中自动控制。

站控级负责协调和管理各现地控制单元的工作、收集有关信息并作相应处理和存储，设备预留与远方调度计算机实现数据通讯的接口和功能。

2.1.1 监控系统组成

主要包括以下内容： 1）两台监控主机；2）一台操作员工作站；3）二套发电机现地控制单元LCU，包括交流采样装置等；4）一套公用现地控制单元LCU，包括交流采样装置等；5）一套工业级网络设备（包括智能交换机、防火墙等）；6）一套电站公用的GPS系统时钟同步装置；7）一套逆变稳压电源；8）一套语音报警系统装置；9）一台打印机；10）以太网交换；11）通信附件及电缆；12）一套中控室控制台；13）备品备件、专用工具及维修试验设备；14）提供的软件包括：系统软件；支持软件；应用软件。

2.1.2监控系统监控对象

主要包括以下内容： 1）两台水轮机及其辅助设备；2）两台三相同步发电机及其辅助设备；3）一台主变压器；4）35kV母线；5）6kV母线；6）电站公用设备及闸门；7）油系统；8）排水系统；9）气系统；10）电站厂用电系统；11）直流电系统；12）电站水力监测系统 2.1.3监控系统功能

电站监控主机设在中控室，监控系统通过系统网络总线接口与各测控单元通讯，实现全站数据采集和处理，实时控制和调节，安全运行监视，屏幕显示，事故处理指导和恢复操作指导，实现机组控制操作和辅助设备等的控制；系统可根据运行值班人员的指令说程序设定，参考现地的状况，手动或自动进行控制，亦可下传至现地LCU控制，使全站保持最佳运行工况。另外系统具备数据通信，键盘操作，文件打印，电站设备运行维护管理，系统诊断，软件开发及培训等功能，以达到“无人值班、少人值守”的要求。

2.2 微机保护配置

电站的保护装置采用NED-800系列的微机继电保护装置，与监控系统有通信接口，各保护装置在中控室统一组屏安装。其中：主变压器保护装置三套，组屏一面；35kVPT监测装置一套；两台发电机保护装置各一套，组屏一面，6kVPT监测装置一套，1台站变保护装置，10kV线路监测装置一套。

保护装置的设置根据电气主接线和《继电保护和自动装置设计规程》确定，这里不做叙述。电站机电设备参数：主变压器型号：SF11-20000/35，20000kV A，38.5kV±2×2.5％/6.3kV。发电机型号：SF7000-16/3300；额定电压Un=6.3kV；功率因数COSΦ＝0.8。经过整定后得出保护装置完成预定保护功能所需的动作参数值，达到整定值，保护装置动作。

微机主要保护功能及配置概述如下：

2.2.1 主变压器保护

1）主变压器纵联差动保护

主变设置纵联差动保护装置，保护为比率制动式，应能反映出变压器引出线、套管及内部的短路等故障，能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流，并具有防止误动及CT断线闭锁功能。保护分别瞬时动作于主变高/低压侧断路器跳闸。差动保护整定结果：差动速断保护电流整定范围：1.00-100.00A（0.8～10In）整定值18.35A。

差动保护起动电流整定范围：0.10-50.00A（0.3～0.5In）整定值1.84A。

差动制动电流整定范围：0.10-50.00A（0.8～1.2In）整定值3.67A。

比例制动系数0.20-0.90整定值0.50。

二次谐波制动系数：0.10-0.50整定值0.17。

2）主变压器高压侧复合电压启动的过电流保护此保护作为主变压器后备保护，应能反应由外部相间短路引起的变压器过电流等故障。保护应带时限动作于主变压器高压侧断路器跳闸。保护的整定：动作电流整定范围：0.2～20A整定值7.34A。

负序动作电压整定范围：1～30V整定值6V。

相间动作低电压整定范围：1～100V整定值70V。

动作时间整定范围：0.1～10s整定值1.5s。

3）主变压器低压侧复合电压启动的过电流保护此保护作为主变压器后备保护，应能反应由外部相间短路引起的变压器过电流等故障。保护应带时限动作于主变压器低压侧断路器跳闸。保护的整定：

动作电流整定范围：0.2～20A整定值5.18A。

负序动作电压整定范围：1～30V整定值6V。

相间动作低电压整定范围：1～100V整定值70V。

动作时间整定范围：0.1～10s整定值1.2s。

另外还要实现主变压器的瓦斯保护，温度保护，油位保护压力释放保护和过负荷保护。两个站用变压器高、低压侧设置速断保护即可。

2.2.2 发电机保护

1）发电机差动保护

此保护为比率制动式，用于反应发电机定子绕组及其引出线上的相间短路，具有CT断线闭锁功能。保护瞬时动作于停机、灭磁、断路器跳闸。

动作电流整定范围：0.05～5A整定值1.21A。

比例制动系数：0.15～0.4整定值0.2。

2）发电机复合电压过电流保护

此保护作为发电机的后备保护，应能反应发电机内部及其引出线的短路故障。带时限动作于发电机断路器跳闸、灭磁、停机。保护的整定：

动作电流整定范围：0.2～20A整定值5.347A。

负序动作电压整定范围：1～30V整定值6.5V。

相间动作低电压整定范围：1～100V整定值70V。

动作时间整定范围：0.1～10s整定值2s。

3）发电机定子绕组接地保护

90%～95％定子绕组接地保护可由基波零序电压原理构成，为提高保护的灵敏度，零序电压元件输入回路应加装用于消除三次谐波的滤波器。保护带时限动作于信号或动作于停机。保护的整定：基波零序电压整定范围：1～50V整定值13V。

动作时间整定范围：0.1～10s整定值0.5s。

4）发电机定子绕组过负荷保护

此保护采用单相式，延时后发出定子绕组过负荷信号。

动作电流整定范围：1～20A整定值4.68A。

动作时间整定范围：0.1～10s整定值0.5s。

5）发电机转子一点接地保护