黃金坪水電站左岸大廠及右岸小廠聯網二次設計

張 春 雨，　劉 海 燕

(中國電力建設集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都　610072)

黃金坪水電站左岸大廠及右岸小廠聯網二次設計

張 春 雨，劉 海 燕

(中國電力建設集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都610072)

摘要：介紹了黃金坪水電站左岸大廠及右岸小廠計算機監控系統、繼電保護及故障信息管理系統、消防監控系統、工業電視系統二次聯網設計，對今后待建的、設有生態電站的大中型水電站具有一定的參考價值。

關鍵詞：黃金坪水電站；計算機監控系統；繼電器保護及故障信息管理系統；消防監控系統；工業電視系統；設計

黃金坪水電站位于甘孜藏族自治州康定縣姑咱鎮黃金坪鄉境內，為大渡河干流規劃調整推薦二十二級方案中的第十一級電站。壩址上距丹巴縣城約100 km，距長河壩水電站約20 km，下距瀘定縣城約30 km，距成都約340 km。

黃金坪水電站總裝機容量為850 MW，采用左、右岸兩個地下廠房開發的布置方式，其中左岸大廠房裝機容量為4×200 MW，主要任務為發電；右岸小廠房裝機容量為2×25 MW，主要任務為承擔電站脫水段(壩址～左岸大廠房電站尾水段間)環保供水。左岸大廠距離小廠3 km,主要值班人員均在左岸大廠房，從而簡化了右岸監控、繼電保護及故障錄波系統、消防監控系統和工業電視系統，右岸設備的監視和控制主要由左岸大廠實現，僅在右岸小廠保留少量設備。每個系統獨立成網，通過通訊通道將每個系統的最終信息分別接入位于成都的大唐國際集控中心的監控系統、繼電保護及故障錄波系統、消防監控系統及工業電視系統。筆者介紹了幾個系統的設計情況。

1監控系統

計算機監控系統采用全開放的分層分布式星型網絡結構，由網絡上分布的各節點計算機單元組成，各節點計算機采用局域網(LAN)聯接；與電網調度、集控中心等外部系統采用廣域網聯接。計算機監控系統中的1#～2#骨干網交換機為冗余配置，傳輸速率1 000 Mbps，交換機為三層以太網交換機，采用動態路由，具有網絡鏈路斷線時備份鏈路進行網絡數據傳輸恢復的功能。

左岸大廠計算機監控系統的網絡結構為：計算機室內的2臺主干網交換機和各現地控制單元網絡交換機組成雙星型以太網。主干網交換機通過多模光口或單模光口分別與機組現地控制單元1～4 LCU、廠用和公用設備現地控制單元5 LCU、開關站設備現地控制單元6 LCU、大壩閘門現地控制單元7 LCU相連；對于較遠的設備，現地還設有遠程IO柜，該遠程IO柜與相關的LCU相聯；通過RJ45電口與兩臺調度遠動通信工作站、兩臺集控通信網關機、兩臺主計算機、兩臺歷史數據服務器、一臺工程師/編程員工作站、一臺廠內通信數據服務器及一臺網絡打印機等上位機設備相聯。考慮到電站運行人員工作環境因素， 將5#～6#交換機布置在洞外控制樓屏柜室，將操作員工作站主機、1套語音及手機短信報警工作站主機、廠外通訊服務器聯在5#～6#交換機上。將開關站在線監測上位機、1套機組狀態在線監測上位機、1套發電機計劃申報系統主機、1套電能量采集計算機移到地面控制樓。與廠外通訊服務器串口通訊的有開關站在線監測裝置、機組在線監測裝置、消防系統與模擬屏，與廠外通訊服務器網絡通訊的為水情測報設備。水情測報系統自身配套提供網絡隔離設備。由于當時廠外通訊服務器尚未采購，故發電臨時方案為將原布置在地下副廠房計算機室3#網絡柜內的廠內通訊機(原預留給MIS系統通訊的網絡隔離裝置及交換機等設備不動)搬至地面控制樓，更名為廠外通訊服務器，布置在一樓設備間6#網絡柜內。待上MIS系統時，地下副廠房再增補一臺廠內通訊服務器。

右岸小廠計算機監控系統的網絡結構為：右岸小廠計算機室3#～4#主干網交換機與左岸大廠1#～2#主干網交換機相聯，另外，3#～4#主干交換機與各現地控制單元網絡交換機組成雙星型以太網，通過多模光口與機組現地控制單元8～9 LCU、公用及開關站現地控制單元10 LCU相聯；通過RJ45電口與1臺主計算機兼操作員工作站相聯。當設置為遠方控制方式時，其所有操作均在大站完成；當設置為現地控制方式時，其可在小站操作員工作站完成，這樣實施，大大簡化了小廠監控系統的配置。

《NBT35004-2013 水力發電廠自動化設計技術規范》中的第3.1.1條規定：“在中控室應設置獨立于監控系統的事故閘門緊急關閉按鈕及回路，并以硬接線(包括獨立光纜)的形式接至閘門的控制回路。”但由于在2013年時尚沒有明確的規定，故在2013年前設計的很多水電站未考慮該項設置。黃金坪水電站左岸大廠緊急停機屏內配置了12個光端機，左岸大廠四臺機組水機保護屏內配置了4個光端機，調壓室快速門遠程IO柜內配置了4個光端機，右岸小廠兩臺機組水機保護屏內配置了2個光端機，小廠蝶閥控制柜配置了2個光端機。從而實現了大廠緊急停機屏按鈕(光端機)——(光端機)左岸大廠機組現地控制單元柜(交換機)——(交換機)調壓室快速門遠程IO柜(硬接線)——(硬接線)快速門控制柜(硬接線)——快速門的以太網通路；實現了小廠緊急停機屏按鈕(光端機)——(光端機)右岸小廠機組現地控制單元柜(硬接線)——(硬接線)進水蝶閥控制柜(硬接線)——進水蝶閥的以太網通路；同時，緊急停機屏通過光纜和光端機直接到大廠調壓室快速門和機組蝶閥控制柜。

大廠地下監控設備和地面監控設備的聯網以及大廠與小廠的監控聯網情況見圖1。

圖1　大小廠監控設備聯網系統圖

2繼電保護管理及故障信息管理系統

繼電保護信息管理服務器柜和故障信息管理系統服務器柜布置在副廠房計算機室。該電站繼電保護及故障信息管理系統設置了2臺信息管理主機，其中1臺用于繼電保護信息管理，1臺用于故障錄波信息管理。繼電保護、故障信息管理系統交換機亦分別獨立組網。

繼電保護信息管理系統配置為：左岸廠區10 kV 配電系統的兩臺子交換機分別安裝在左岸大廠副廠房10 kV 配電裝置室內的10 kV 開關柜1CAH1 和2CAH12 柜內。左岸大廠1#～4#發變組的四臺子交換機分別安裝在左岸大廠1#、2#、3#、4#機旁的主變保護C 柜內。閘首10 kV 配電系統的一臺子交換機安裝在閘首10 kV 配電室內的2SAH7 柜內。 GIS 保護、控制系統的一臺子交換機安裝在GIS 保護控制室內的500 kV 1#小區保護(1,2 主變)A 柜內。右岸小廠的一臺子交換機安裝在右岸小廠2#發電機保護屏內。若將黃金坪水電站中每個系統的交換機單獨組屏則浪費屏位，但對于更大型電站而言，若系統所需的交換機臺數較多時，亦可單獨組屏。

故障信息管理系統配置為：左岸大廠每臺機組設置一面機組故障錄波屏，放置在發電機層每臺機組段；開關站設置一面開關站故障錄波屏，放置在GIS樓二次屏柜室。右岸小廠設置一臺故障錄波屏，接開關站故障信號，機組未單獨設置故障錄波屏。

3消防系統

該系統采用智能型總線制報警系統，消防控制中心設在左岸大廠地面控制樓。系統采取集中與分散相結合的報警及控制方式。總控制系統設在左岸大廠地面控制樓，主要設備包括：集中火災報警控制器柜1FACP及一套消防監控主機。右岸小廠設一臺區域火災報警控制屏及一套消防監控主機?？傁到y通過光纜與4個分系統相連。4個分系統具體為：左岸大廠地下副廠房消防控制屏2FACP，左岸大廠GIS樓消防控制屏3FACP，閘首溢洪道配電房消防監控系統控制箱MB-YHD，右岸小廠副廠房消防控制屏XFACP。為提高系統的可靠性且因其距離較遠，為防止由于干擾等原因造成的誤報、誤動，該消防監控系統主系統和分系統均采用光纖組網，分系統和各區域火災報警控制器、消防監控終端之間采用電纜相聯。

黃金坪水電站消防監控設備聯網系統見圖2。

圖2　黃金坪水電站消防監控設備聯網系統圖

4工業電視

黃金坪水電站工業電視系統采用純數字視頻監控方式，前端設備采用全網絡式攝像機，視頻從前端設備輸出即為數字信號。通過各站點視頻用交換機和通信系統的光纖網絡通道，將數字化的視頻數據送至不同地點的視頻終端服務器，支持數字化存儲并提供局域網訪問。

該電站工業電視系統由后臺設備和現地設備組成。后臺設備由視頻監控終端和視頻管理服務器以及視頻監控客戶端組成?，F地設備由區域工業電視控制柜以及各區域的模塊端子箱和現地攝像機組成，其中工業電視控制柜中包含有視頻存儲服務器、工業以太網交換機、電源設備、繼電器、接口設備以及其他必要的元器件。在左岸大廠房中的地下副廠房、地下GIS室、閘首溢洪道、地面控制樓、右岸小廠房中的地下副廠房二次設備室內等區域各設置一面工業電視控制柜，在現場設置四套視頻監控終端。在電站的地下主廠房、地下副廠房、主變室、地面辦公樓、出線場、電纜廊道、尾調室、進水口、泄洪洞等分別設置了相應類型和數量的攝像機以及現地控制箱。模塊箱內放置區域以太網交換機，負責現場攝像機的接入。

5結語

黃金坪水電站左岸大廠和右岸小廠二次聯網控制在招標階段整合為一個標書，相同設備由一個廠家統一供貨，具有節約成本，運行維護簡單，電廠運行維護人員減少等多項優點。鑒于目前在大電站附近建立生態電站的模式越來越普遍，筆者就這一形式在聯網二次設計方面的特點進行了介紹和分析，希望對今后類似電站有一定的參考和借鑒價值。

參考文獻：

[1]DL/T5065-2009，水力發電廠計算機監控系統設計規范 [S].

[2]NB/T35010-2013，水力發電廠繼電保護設計規范 [S].

[3]GB50116-2013，火災自動報警系統設計規范 [S].

[4]NB/T35002-2011，水力發電廠工業電視系統設計規范[S].

收稿日期:2015-11-15

中圖分類號:TV7;TV736;TV737;TV222

文獻標識碼:B

文章編號:1001-2184(2016)03-0077-03

作者簡介:

張春雨(1976-)，女，四川成都人，高級工程師，學士，從事水電站電氣二次設計工作；

劉海燕(1980-)，女，河北故城人，高級工程師，學士，從事水電站電氣二次設計工作.

(責任編輯：李燕輝)