500kV虹楊地下變電站輔控系統設計特點

上海電力設計院有限公司 田 卉

1 工程概況

500kV虹楊地下變電站是一個全地下的地下變電站。本體形狀為長方形結構，地下結構層為3層。地上一層為監控室、輔控電子設備室等。

封閉式冷卻塔布置在地上建筑4層屋面，噴淋水泵、膨脹水箱、補給水箱也布置在地上建筑4層或5層屋面。

地下1～3層布置3臺主變壓器等電氣設備以及變壓器循環水冷卻系統、電抗器循環冷卻水系統、變電站通風空調系統、變電站給排水系統等輔助工藝系統。

變電站設有變電站自動化系統、遙視監視系統、技防系統、火災自動報警及控制系統、SF6氣體泄漏監視系統、感溫光纖系統。

變電站輔控系統的設計范圍為：變壓器循環冷卻水系統、電抗器循環冷卻水系統、通風及空調系統、補給水處理系統、給排水系統、遙視監視系統、技防系統、火災自動報警及控制系統、SF6氣體泄漏監視系統、感溫光纖系統的儀表與控制設計。

2 輔控系統設計特點

2.1 輔控系統設計采用分散控制系統（DCS）（以下簡稱輔控DCS）集中控制

變電站的輔控系統采用以微處理器為基礎的先進的輔控DCS系統，其電氣的遙視監視系統、技防系統、火災自動報警及控制系統、SF6氣體泄漏監視系統、感溫光纖系統納入輔控系統，輔控DCS在控制室內實現了輔控系統的顯示、控制、聯鎖保護、報警等功能，方便運行監控。

2.2 一套輔控DCS實現儀表與控制的3大功能

變電站的輔控DCS具有采集及處理功能（DAS）、模擬量控制功能（MCS）、順序控制功能（SCS）3大功能。

（1）數據采集及處理功能（DAS）對變電站的輔助工藝系統進行顯示、記錄、報警、歷史數據的存儲和檢索（HSR）、性能計算等。

（2）模擬量控制功能（MCS）對變電站輔助工藝系統的各設備室溫度控制、超濾和反滲透的加藥控制、循環水流量控制、遙視探頭控制等。

（3）順序控制功能（SCS）對變電站的輔助工藝系統實現自動順序邏輯操作、聯鎖及保護功能。輔控DCS的順序控制結構分組級、子組級及驅動級，以子組級為主。SCS的功能組有6個功能組，分別為：變壓器循環冷卻水控制功能組（按設備分3個子功能組）、通風控制功能組（按樓層分3個子組）、補給水程序控制功能組、給排水控制功能組、消防控制功能組、遙視控制功能組。

2.3 輔控DCS硬件配置合理，滿足運行監控需要，自動化水平高

輔控DCS硬件配置合理。

輔控DCS按功能分散、系統分散、通訊冗余、電源冗余的原則進行硬件配置。

輔控DCS配置四對冗余的控制器、兩個全功能操作員站（LCD）、一個通訊服務器、一對冗余的視頻處理器、一個火災報警及控制器、一個工程師站、兩臺激光打印機、冗余數據總線、多個DCS機柜等構成。

運行人員使用布置在控制室內的輔控DCS的兩個操作員站LCD、1個遙視LCD、1個技防LCD對變電站輔助工藝系統進行監控。4個LCD掛在布置在電子設備室內的冗余數據總線上，各系統的監控在一個數據平臺上，信息資源共享、控制響應快、運行穩定可靠，就地無人監控，自動化水平高，具有常規儀表控制系統達不到的功能。

另外，火災自動報警及控制系統，其主盤布置在監控室內，主盤上布置LCD和控制按鈕，實現火災報警及消防控制系統的監控，滿足公安消防部門相關規定的要求。

2.4 變電站電氣輔助系統進輔控DCS

遙視監視系統、技防系統、火災自動報警及控制系統、SF6氣體泄漏監視系統納入輔控系統，擴大了輔控系統的設計范圍及輔控DCS的功能。

各系統間的聯鎖保護在同一個DCS上實現，減少了常規儀表控制系統的數據交換硬接線信號，減少了安裝工程量，減少了運行維護工作。

輔控DCS在SCS系統實現了具有的聯鎖保護功能有：消防與暖通系統聯鎖保護、消防與遙視系統聯鎖保護、SF6與遙視系統聯鎖保護、技防與遙視系統聯鎖保護、GOOSE網事件信息與遙視系統聯鎖保護、SF6氣體泄漏與通風系統聯鎖保護、攝像機與輔助燈光聯鎖保護、報警與技防中語音系統聯鎖保護。

2.5 變電站僅有兩套控制系統

與其他變電站的控制系統相比，變電站只有兩個控制系統，一個是變電站自動化系統，一個是變電站輔控系統，兩個系統有通訊接口。變電站控制系統少，減少了備品備件種類，便于整個變電站的控制系統運行維護。

2.6 在一個控制室內實現變電站自動化控制

變電站輔控系統與變電站自動化系統公用一個集中控制室，布置在零米，方便運行，同時便于電氣專業、輔控專業運行人員之間的協調溝通。

在控制室內，運行人員以操作員站LCD為主要監視控制手段，對輔控系統實現啟動、停止、運行工況的監視和調整及事故處理等；在控制室內除火災報警消防控制盤外，沒有常規儀表盤；就地無人值班；實現了變電站自動化控制。

2.7 設電子設備室及MCC間

設置了具有空調的輔控電子設備室、輔控MCC間，滿足了DCS模塊、電氣設備的溫度、濕度要求。輔控電子設備室與控制室鄰居布置，便于運行人員在DCS模塊故障時帶電插拔模塊等工作。輔控MCC柜集中布置在MCC間，無塵、環境溫度、濕度恒定，MCC柜的電氣設備可靠運行，集中布置便于運行、檢修、維護。

2.8 在MCC柜上設后備手操

在輔控MCC柜上設置閥門/轉機的控制開關、遠方/就地控制切換開關，在輔控系統啟動時，現場人員在MCC間進行少量的操作，配合控制室內的運行人員進行系統啟動。當DCS故障時的作為后備手操。集中布置MCC柜，運行人員現場操作優于就地布置MCC柜。

2.9 工藝設備廠家不成套供貨控制裝置

工藝設備廠家只成套供貨必須安裝在設備上的就地儀表，不成套供貨控制裝置。這樣，減少了控制系統，利于輔控DCS的安裝、調試，利于輔控系統備品備件的統一。

2.10 選用性能先進的儀控設備和材料

輔控系統的主要就地儀表選用智能儀表，變送器選用帶HART協議的進口智能變送器，執行機構選用帶HART協議的進口智能一體化電動執行器。

輔控系統的儀表閥門選用國產優質不銹鋼閥門。

輔控系統的電纜應選用阻燃低煙無鹵電纜。

2.11 設輔控實驗室

變電站設置輔控試驗室，滿足輔控系統儀控設備檢修、校準、調試的需要。試驗室儀表采用國際標準計量單位，試驗室儀表的數量按能滿足日常檢定工作的需要進行配置。

3 輔控系統優化

變電站的輔控系統與以往其他變電站的輔控系統比較，在設計上實現了一系列的優化，由常規儀表盤控制到分散控制系統控制；設備布置由就地到集中布置；輔控系統設計范圍大、功能強，集中控制，就地無人值班，集中控制室內無常規儀表盤；在MCC間設后備手操，不允許行工藝系統廠家帶控制裝置，整個變電站控制系統少，備品備件統一等。由于進行了設計優化，提高了變電站輔控系統的實現了自動化控制。

變電站的輔控系統設計采用DCS,其自動化水平已與電廠的機組控制水平一致，實現了變電站輔控系統的智能化、數字化。

在后續的變電站設計中，隨著輔控DCS應用的普及、運行經驗的成熟、與變電站自動化系統通訊的可靠穩定，電氣專業對DCS接受程度增強，有可能在將來采用一套分散控制系統DCS對變電站進行控制，即控制系統設計范圍為電氣系統、輔控系統，這是變電站控制系統設計的一個設想。變電站采用一套DCS系統，這個設想在技術上是可行的，在電廠的DCS設計中，電氣控制是納入DCS，在單元控制室內進行電網控制。因此，變電站自動化系統、變電站輔控系統采用一套DCS控制，這個設想有可能實現。

4 結束語

500kV虹楊地下變電站輔控系統，在設計上打破了傳統的常規儀表監控的設計理念，具有技術先進性；輔控系統采用了先進的分散控制系統DCS，使其控制系統領先其他變電站的常規儀表盤控制系統；輔控DCS硬件配置合理，在控制室內集中控制，運行人員少，就地無人值班，在MCC柜設后備手操，DCS機柜集中布置、MCC柜集中布置，儀控設備材料選型先進、設輔控實驗室等，使500kV虹楊地下變電站的輔控系統設計，以其自動化、數字化、智能化優于其他變電站的輔控系統設計。