龍溪水電站現代化保護配置及視頻監控系統升級實踐

王新輝

（天臺縣龍溪水力發電站，浙江 天臺317200）

1 概述

龍溪水電站位于浙江省天臺縣龍溪鄉始豐溪支流黃水溪中游，距離縣城約40 km。主壩壩址位于黃水溪源頭天柱溪和龍溪匯合口下游約150 m的河谷中，副壩壩址位于主壩右側約700 m處；電站廠房位于黃水溪左岸支流石坦坑出口右側的長天上山腳，距離壩址2.42 km。

龍溪水電站是一座以發電為主，無防洪、灌溉任務的中型水庫。水庫壩址以上集雨面積35.5 km2，跨流域實際引水面積31.5 km2，合計集雨面積67 km2。水庫正常蓄水位為398 m，相應的正常蓄水庫容為2 257萬m3，發電死水位372 m，相應的死庫容為251萬m3，調節庫容為2 006萬m3，為年調節水庫。電站裝機容量為2×9 000 kW。樞紐工程主要由主壩、副壩、泄洪建筑物、放空建筑物、發電輸水建筑物和發電廠等組成。

電站廠房由主廠房、副廠房和升壓站組成，主廠房長32.5 m、寬14.5 m，共分二層。升壓站長40 m、寬31.5 m，地面高程109.91 m，布置有兩臺主變壓器及110 kV出線構架等。電站通過一條110 kV接入天臺變。

電站增效擴容改造包括兩臺發電機組、一臺主變壓器、一回110 kV線路。微機保護裝置全部采用最新一代產品，每套保護除了能夠滿足要求的功能外，具有與電站計算機監控系統現場控制單元的通信功能，通信規約采用Modbus規約，同時采用現代化視頻監控系統的設計。以下就逐步介紹各種現代技術的應用。

2 系統升級配置

2.1 保護設備配置

微機保護設備配置1號、2號發電機保護屏2面，主變保護屏1面，110 kV線路保護屏1面，故障錄波屏1面及電度表屏1面，共計6面屏柜，具體配置如下：

（1）1號（2號）發電機保護屏配置2面，包括：發電機差動后備保護裝置（PCS-985RS）2臺，發電機后備保護（PCS-9611D）2臺。

（2）主變保護屏1面，包括：主變差動保護裝置（PCS-9671D）1臺，主變后備保護裝置（PCS-9681D）2臺，主變非電量保護裝置（PCS-9661D）1臺。

（3）110 kV線路保護屏1面，包括：110 kV線路保護裝置（PCS-941A）1臺，電網解列裝置（PCS-9658D）1臺。

（4）電度表屏1面，包括：發電機電度表（DSSD331-1-TF）2只，110 kV線路電度表（DSSD331-1-TH）1只。

（5）單套裝置：10 kV廠用變保護裝置（PCS-9621D）2臺。

2.2 視頻監控設備配置

視頻監控系統采用先進的禹貢牌視頻監控系統，具體配置見表1。

表1 視頻監控設備配置

2.3 標準化運行管理系統配置

（1）水雨情查詢子系統

從武義縣水雨情服務系統中實時對接水雨情數據，并綜合自身建設的水位流量站數據綜合全面的展示公司下屬水電站的水雨情情況。主要功能包括：水位、雨量、流量查詢，實現3個數據的集中快捷查詢，以柱狀圖、曲線圖、點陣圖、曲面圖等形式展示；自動報警，對于實時監測數據可以設置閾值，系統監測超過閾值的數據時發出報警聲音提醒運行人員；統計查詢，可以對任意監測數據按日、月、季度進行查詢統計；報表打印，輸出報表進行打印。

（2）臺風路徑查詢子系統

對接省水利廳的臺風路徑查詢功能，直接繼承在公司智慧水電平臺中，實現快捷查詢。

（3）巡檢管理子系統

檢修人員可以在這個模塊里安排巡查周期、巡查路線、巡查人員、巡查點，巡查人員根據設置好的計劃通過手持巡檢儀對電站開展輪回巡檢，巡檢時拿手持帶NFC功能的通信設備掃一掃NFC電子標簽，記錄設備的巡檢結果，一旦有異常情況可以選擇異常設備并拍照，一旦發現異常設備，巡檢異常信息將直接發到設備主人的手機上，實現巡檢臺帳一鍵生成和一鍵打印。主要功能包括：巡檢點設置，設置水電站的巡檢點，即需要走到位的地方，并將巡檢點和RFID卡關聯上，實際操作中將該卡張貼在設備處，即可保證人員必須走到該點進行查看；巡檢班組設置，設置巡檢班組，可以一人或多人一個班組，不同的班組支持負責不同的水電站，實現個性化的路線定制；巡檢計劃設置，設置每個班組的巡檢周期，以及啟動和截止時間；巡檢記錄提交，巡檢人員到一個水電站進行巡檢之后，通過手機APP軟件提交巡檢的記錄信息，包括正常信息和異常信息；巡檢結果查詢，電腦端實現巡檢結果的查詢，可以按電站，按人來進行查詢統計；報表打印，輸出報表進行打印。

3 技術性能

3.1 保護設備

（1）PCS-985RS發電機差動后備保護裝置

該裝置適用于100 MV以下容量火電機組和水電機組，提供一臺發電機和勵磁變所需要的全部電量保護。

（2）發電機后備保護

適用于110 kV以下電壓等級的非直接接地系統或小電阻接地系統中的線路保護及測控裝置。

（3）PCS-9671D變壓器差動保護

適用于110 kV及以下電壓等級各種接線方式的兩圈或三圈變壓器，滿足四側差動的要求。裝置全面支持數字化變電站功能，既可以接入常規電磁式互感器，同時也具備電子式互感器接口和支持IEC61850-9-2采樣值傳輸協議，支持IEC61850規約。

（4）PCS-9681D變壓器后備保護

適用于110 kV及以下電壓等級變壓器，滿足任一側（高、中、低壓側）后備保護的要求。裝置全面支持數字化變電站功能，既可以接入常規電磁式互感器，同時也具備電子式互感器接口和支持IEC61850-9-2采樣值傳輸協議，支持IEC61850規約。

（5）PCS-9661D非電量保護

主要用于110 kV及以下電壓等級的變壓器，支持IEC61850規約。

（6）PCS-9658D故障解列裝置

適用于110 kV及以下電壓等級的帶地區電源聯絡線的變電站，在變電站內按母線配置，系統故障時跳地區電源聯絡線，解列地區電源。全面支持IEC61850規約和GOOSE功能，可以完全滿足數字化變電站的需求。

（7）PCS-941高壓輸電線路保護

PCS-941系列為由微機實現的數字式高壓輸電線路成套快速保護裝置，可用作110 kV電壓等級輸電線路的主保護及后備保護。

3.2 視頻監控系統

本次實施攝像頭共有6個，其中2個室外型攝像頭，包括大壩1個、升壓站1個，5個室內型攝像頭，包括中控室1個、發電機層（1F）1個、輔機層（-1F）1個、水輪機層（-2F）2個。配備手持巡檢儀，巡檢設備貼防潮二維碼。

該視頻監控系統實現移動監視功能：手機視頻監視水庫、大壩、電廠廠房（包括中控室、發電機層、輔機層、水輪機室）。采用高清球機和槍機相結合，基于移動互聯網的設計，使得電腦端和手機端都能夠看到水電站的運行生產情況，形成了全方位監管，網絡拓撲結構如圖1所示。

圖1 網絡拓撲結構圖

3.3 標準化運行管理系統

限于篇幅，本系統重點介紹移動巡檢系統。移動巡檢系統提供手持巡檢儀，通過掃描二維碼，移動巡檢各種設備，包括時常巡查、計劃巡檢等，數據可以導入電腦或通過手機導入云數據庫，便于查詢。對設備安全管理：在設備上貼二維碼，信息錄入云平臺，可以手機查詢設備信息，可以領導檢查或應急巡查時掃一掃，提交巡查結果，拍照并上傳照片、評級等。信息查詢功能可實現查詢設備信息、巡檢信息等。

4 結論

浙江省天臺縣龍溪水電站的保護系統本著安全可靠、經濟實用的原則進行總體設計，按全計算機綜合自動化系統投入后能實現電站“無人值班，少人值守”進行功能設計和設備配置。系統的各項性能指標均滿足部頒《水電站計算機監控系統基本技術條件》及《水力發電廠計算機監控系統設計技術規定》的要求。

（1）保護系統。系統配置和設備選型符合計算機技術發展迅速的特點，充分利用計算機領域的先進技術，系統達到當前國際先進水平。采用開放系統結構，既便于功能和硬件的擴充，又能充分保護用戶的投資。軟件模塊化、結構化的設計，使系統更能適應功能的增加和規模的擴充。系統高度可靠，其本身的局部故障不會影響現場設備的正常運行。系統實時性好，抗干擾能力強，適應電站的現場環境。人機界面功能強、操作方便、簡潔、靈活，便于二次開發。

（2）視頻系統。視頻監控系統采用最實際的設計方案，結合浙江省農村水電站標準化的要求，進行視頻監控點的配置設計，采用高清球機和槍機相結合，基于移動互聯網的設計，使得手機端也能夠看到水電站的運行生產情況，形成了全方位的監管。

（3）標準化運行管理系統。能夠按照水電站安全生產標準化運行管理系統的要求進行標準化運行管理，達到了省級標準化驗收。