黃金坪水電站左岸大廠及右岸小廠聯(lián)網(wǎng)二次設(shè)計

張 春 雨，　劉 海 燕

(中國電力建設(shè)集團成都勘測設(shè)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(lián)網(wǎng)二次設(shè)計

張 春 雨，劉 海 燕

(中國電力建設(shè)集團成都勘測設(shè)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(jiān)控系統(tǒng)、繼電保護及故障信息管理系統(tǒng)、消防監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)二次聯(lián)網(wǎng)設(shè)計，對今后待建的、設(shè)有生態(tài)電站的大中型水電站具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：黃金坪水電站；計算機監(jiān)控系統(tǒng)；繼電器保護及故障信息管理系統(tǒng)；消防監(jiān)控系統(tǒng)；工業(yè)電視系統(tǒng)；設(shè)計

黃金坪水電站位于甘孜藏族自治州康定縣姑咱鎮(zhèn)黃金坪鄉(xiāng)境內(nèi)，為大渡河干流規(guī)劃調(diào)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(fā)的布置方式，其中左岸大廠房裝機容量為4×200 MW，主要任務(wù)為發(fā)電；右岸小廠房裝機容量為2×25 MW，主要任務(wù)為承擔(dān)電站脫水段(壩址～左岸大廠房電站尾水段間)環(huán)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(jiān)控、繼電保護及故障錄波系統(tǒng)、消防監(jiān)控系統(tǒng)和工業(yè)電視系統(tǒng)，右岸設(shè)備的監(jiān)視和控制主要由左岸大廠實現(xiàn)，僅在右岸小廠保留少量設(shè)備。每個系統(tǒng)獨立成網(wǎng)，通過通訊通道將每個系統(tǒng)的最終信息分別接入位于成都的大唐國際集控中心的監(jiān)控系統(tǒng)、繼電保護及故障錄波系統(tǒng)、消防監(jiān)控系統(tǒng)及工業(yè)電視系統(tǒng)。筆者介紹了幾個系統(tǒng)的設(shè)計情況。

1監(jiān)控系統(tǒng)

計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用全開放的分層分布式星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由網(wǎng)絡(luò)上分布的各節(jié)點計算機單元組成，各節(jié)點計算機采用局域網(wǎng)(LAN)聯(lián)接；與電網(wǎng)調(diào)度、集控中心等外部系統(tǒng)采用廣域網(wǎng)聯(lián)接。計算機監(jiān)控系統(tǒng)中的1#～2#骨干網(wǎng)交換機為冗余配置，傳輸速率1 000 Mbps，交換機為三層以太網(wǎng)交換機，采用動態(tài)路由，具有網(wǎng)絡(luò)鏈路斷線時備份鏈路進行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸恢復(fù)的功能。

左岸大廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為：計算機室內(nèi)的2臺主干網(wǎng)交換機和各現(xiàn)地控制單元網(wǎng)絡(luò)交換機組成雙星型以太網(wǎng)。主干網(wǎng)交換機通過多模光口或單模光口分別與機組現(xiàn)地控制單元1～4 LCU、廠用和公用設(shè)備現(xiàn)地控制單元5 LCU、開關(guān)站設(shè)備現(xiàn)地控制單元6 LCU、大壩閘門現(xiàn)地控制單元7 LCU相連；對于較遠的設(shè)備，現(xiàn)地還設(shè)有遠程IO柜，該遠程IO柜與相關(guān)的LCU相聯(lián)；通過RJ45電口與兩臺調(diào)度遠動通信工作站、兩臺集控通信網(wǎng)關(guān)機、兩臺主計算機、兩臺歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、一臺工程師/編程員工作站、一臺廠內(nèi)通信數(shù)據(jù)服務(wù)器及一臺網(wǎng)絡(luò)打印機等上位機設(shè)備相聯(lián)。考慮到電站運行人員工作環(huán)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(wù)器聯(lián)在5#～6#交換機上。將開關(guān)站在線監(jiān)測上位機、1套機組狀態(tài)在線監(jiān)測上位機、1套發(fā)電機計劃申報系統(tǒng)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(wù)器串口通訊的有開關(guān)站在線監(jiān)測裝置、機組在線監(jiān)測裝置、消防系統(tǒng)與模擬屏，與廠外通訊服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通訊的為水情測報設(shè)備。水情測報系統(tǒng)自身配套提供網(wǎng)絡(luò)隔離設(shè)備。由于當(dāng)時廠外通訊服務(wù)器尚未采購，故發(fā)電臨時方案為將原布置在地下副廠房計算機室3#網(wǎng)絡(luò)柜內(nèi)的廠內(nèi)通訊機(原預(yù)留給MIS系統(tǒng)通訊的網(wǎng)絡(luò)隔離裝置及交換機等設(shè)備不動)搬至地面控制樓，更名為廠外通訊服務(wù)器，布置在一樓設(shè)備間6#網(wǎng)絡(luò)柜內(nèi)。待上MIS系統(tǒng)時，地下副廠房再增補一臺廠內(nèi)通訊服務(wù)器。

右岸小廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為：右岸小廠計算機室3#～4#主干網(wǎng)交換機與左岸大廠1#～2#主干網(wǎng)交換機相聯(lián)，另外，3#～4#主干交換機與各現(xiàn)地控制單元網(wǎng)絡(luò)交換機組成雙星型以太網(wǎng)，通過多模光口與機組現(xiàn)地控制單元8～9 LCU、公用及開關(guān)站現(xiàn)地控制單元10 LCU相聯(lián)；通過RJ45電口與1臺主計算機兼操作員工作站相聯(lián)。當(dāng)設(shè)置為遠方控制方式時，其所有操作均在大站完成；當(dāng)設(shè)置為現(xiàn)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(jiān)控系統(tǒng)的配置。

《NBT35004-2013 水力發(fā)電廠自動化設(shè)計技術(shù)規(guī)范》中的第3.1.1條規(guī)定：“在中控室應(yīng)設(shè)置獨立于監(jiān)控系統(tǒng)的事故閘門緊急關(guān)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(guī)定，故在2013年前設(shè)計的很多水電站未考慮該項設(shè)置。黃金坪水電站左岸大廠緊急停機屏內(nèi)配置了12個光端機，左岸大廠四臺機組水機保護屏內(nèi)配置了4個光端機，調(diào)壓室快速門遠程IO柜內(nèi)配置了4個光端機，右岸小廠兩臺機組水機保護屏內(nèi)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(xiàn)了大廠緊急停機屏按鈕(光端機)——(光端機)左岸大廠機組現(xiàn)地控制單元柜(交換機)——(交換機)調(diào)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(wǎng)通路；實現(xiàn)了小廠緊急停機屏按鈕(光端機)——(光端機)右岸小廠機組現(xiàn)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(wǎng)通路；同時，緊急停機屏通過光纜和光端機直接到大廠調(diào)壓室快速門和機組蝶閥控制柜。

大廠地下監(jiān)控設(shè)備和地面監(jiān)控設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)以及大廠與小廠的監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)情況見圖1。

圖1　大小廠監(jiān)控設(shè)備聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)圖

2繼電保護管理及故障信息管理系統(tǒng)

繼電保護信息管理服務(wù)器柜和故障信息管理系統(tǒng)服務(wù)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(tǒng)設(shè)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(tǒng)交換機亦分別獨立組網(wǎng)。

繼電保護信息管理系統(tǒng)配置為：左岸廠區(qū)10 kV 配電系統(tǒng)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(nèi)的10 kV 開關(guān)柜1CAH1 和2CAH12 柜內(nèi)。左岸大廠1#～4#發(fā)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(nèi)。閘首10 kV 配電系統(tǒng)的一臺子交換機安裝在閘首10 kV 配電室內(nèi)的2SAH7 柜內(nèi)。 GIS 保護、控制系統(tǒng)的一臺子交換機安裝在GIS 保護控制室內(nèi)的500 kV 1#小區(qū)保護(1,2 主變)A 柜內(nèi)。右岸小廠的一臺子交換機安裝在右岸小廠2#發(fā)電機保護屏內(nèi)。若將黃金坪水電站中每個系統(tǒng)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(tǒng)所需的交換機臺數(shù)較多時，亦可單獨組屏。

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

3消防系統(tǒng)

該系統(tǒng)采用智能型總線制報警系統(tǒng)，消防控制中心設(shè)在左岸大廠地面控制樓。系統(tǒng)采取集中與分散相結(jié)合的報警及控制方式。總控制系統(tǒng)設(shè)在左岸大廠地面控制樓，主要設(shè)備包括：集中火災(zāi)報警控制器柜1FACP及一套消防監(jiān)控主機。右岸小廠設(shè)一臺區(qū)域火災(zāi)報警控制屏及一套消防監(jiān)控主機。總系統(tǒng)通過光纜與4個分系統(tǒng)相連。4個分系統(tǒng)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(jiān)控系統(tǒng)控制箱MB-YHD，右岸小廠副廠房消防控制屏XFACP。為提高系統(tǒng)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(jiān)控系統(tǒng)主系統(tǒng)和分系統(tǒng)均采用光纖組網(wǎng)，分系統(tǒng)和各區(qū)域火災(zāi)報警控制器、消防監(jiān)控終端之間采用電纜相聯(lián)。

黃金坪水電站消防監(jiān)控設(shè)備聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)見圖2。

圖2　黃金坪水電站消防監(jiān)控設(shè)備聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)圖

4工業(yè)電視

黃金坪水電站工業(yè)電視系統(tǒng)采用純數(shù)字視頻監(jiān)控方式，前端設(shè)備采用全網(wǎng)絡(luò)式攝像機，視頻從前端設(shè)備輸出即為數(shù)字信號。通過各站點視頻用交換機和通信系統(tǒng)的光纖網(wǎng)絡(luò)通道，將數(shù)字化的視頻數(shù)據(jù)送至不同地點的視頻終端服務(wù)器，支持數(shù)字化存儲并提供局域網(wǎng)訪問。

該電站工業(yè)電視系統(tǒng)由后臺設(shè)備和現(xiàn)地設(shè)備組成。后臺設(shè)備由視頻監(jiān)控終端和視頻管理服務(wù)器以及視頻監(jiān)控客戶端組成。現(xiàn)地設(shè)備由區(qū)域工業(yè)電視控制柜以及各區(qū)域的模塊端子箱和現(xiàn)地攝像機組成，其中工業(yè)電視控制柜中包含有視頻存儲服務(wù)器、工業(yè)以太網(wǎng)交換機、電源設(shè)備、繼電器、接口設(shè)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(shè)備室內(nèi)等區(qū)域各設(shè)置一面工業(yè)電視控制柜，在現(xiàn)場設(shè)置四套視頻監(jiān)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(diào)室、進水口、泄洪洞等分別設(shè)置了相應(yīng)類型和數(shù)量的攝像機以及現(xiàn)地控制箱。模塊箱內(nèi)放置區(qū)域以太網(wǎng)交換機，負責(zé)現(xiàn)場攝像機的接入。

5結(jié)語

黃金坪水電站左岸大廠和右岸小廠二次聯(lián)網(wǎng)控制在招標(biāo)階段整合為一個標(biāo)書，相同設(shè)備由一個廠家統(tǒng)一供貨，具有節(jié)約成本，運行維護簡單，電廠運行維護人員減少等多項優(yōu)點。鑒于目前在大電站附近建立生態(tài)電站的模式越來越普遍，筆者就這一形式在聯(lián)網(wǎng)二次設(shè)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：

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[2]NB/T35010-2013，水力發(fā)電廠繼電保護設(shè)計規(guī)范 [S].

[3]GB50116-2013，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范 [S].

[4]NB/T35002-2011，水力發(fā)電廠工業(yè)電視系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S].

收稿日期:2015-11-15

中圖分類號:TV7;TV736;TV737;TV222

文獻標(biāo)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(xué)士，從事水電站電氣二次設(shè)計工作；

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

(責(zé)任編輯：李燕輝)