楊杰，宋德強，連春星，董權(quán)力

（1.中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司，吉林長春130021；2.黑龍江牡丹江抽水蓄能有限公司，黑龍江牡丹江157000）

尼泊爾上馬相迪A水電站電氣二次設(shè)計

楊杰1，宋德強2，連春星1，董權(quán)力1

（1.中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司，吉林長春130021；2.黑龍江牡丹江抽水蓄能有限公司，黑龍江牡丹江157000）

尼泊爾上馬相迪A水電站的電氣二次設(shè)計既要滿足與尼泊爾簽訂的并網(wǎng)協(xié)議以及補充文件，又要滿足相關(guān)規(guī)程規(guī)范，還要兼顧中方和尼方人員的使用習(xí)慣。本文對上馬相迪A水電站計算機監(jiān)控、繼電保護、勵磁、直流電源等系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)配置與系統(tǒng)功能的設(shè)計作了較為詳細(xì)的介紹。

計算機監(jiān)控系統(tǒng)；繼電保護系統(tǒng)；電氣二次設(shè)計；上馬相迪A水電站

尼泊爾上馬相迪A水電站是中國電建集團在尼泊爾做的首個BOOT項目，也是響應(yīng)國家“走出去”和“一帶一路”戰(zhàn)略實施的項目。該電站坐落于尼泊爾西部馬相迪河上，距離尼泊爾首都加德滿都約180km，為徑流式水電站，總裝機容量2× 25MW，工程采用低壩擋水、長隧洞引水的開發(fā)方式，投產(chǎn)發(fā)電后每年將為尼泊爾提供3.17億kW· h電量，將有效改善當(dāng)?shù)仉娏Σ蛔悻F(xiàn)狀，為尼泊爾經(jīng)濟發(fā)展、改善民生發(fā)揮積極推動作用。

上馬相迪A水電站主接線為發(fā)變組單元接線，高壓側(cè)為單母線接線，以一回20km長132kV出線接入中馬相迪電站。電站為引水式地面廠房，采用一洞二機布置型式；主要建筑物包括擋水大壩、引水隧洞、地面廠房、開關(guān)站等。

1 計算機監(jiān)控系統(tǒng)

上馬相迪A水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)按“無人值班”(少人值守)的原則進行設(shè)計和配置，采用全計算機控制。主要對象包括2臺25MW水輪發(fā)電機組及其輔助設(shè)備、2臺31.5MVA主變壓器、132 kV開關(guān)站設(shè)備、全廠公用設(shè)備及泄洪閘設(shè)備等。

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，整個系統(tǒng)分成廠站層和現(xiàn)地控制單元層，通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實現(xiàn)連接；網(wǎng)絡(luò)傳輸速率為100Mbps。

全廠數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫分布在廠站計算機中，各單元數(shù)據(jù)庫分布在各個LCU中，系統(tǒng)各功能分布在系統(tǒng)的各個節(jié)點上，每個節(jié)點嚴(yán)格執(zhí)行指定的任務(wù)并通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與其他節(jié)點進行通信。現(xiàn)地控制器單元采用單控制器結(jié)構(gòu)，配置有冗余的電源模件、網(wǎng)絡(luò)模件。冗余模件的工作方式為在線熱備，切換無擾動。遠(yuǎn)程I/O柜與本地控制柜之間采用冗余現(xiàn)場總線連接，傳輸介質(zhì)為光纖。為了確保機組事故時能夠自動、安全、可靠停機，機組現(xiàn)地控制單元保留了1套獨立于計算機監(jiān)控系統(tǒng)的水機保護回路，包括緊急停機按鈕、緊急關(guān)進水閥門按鈕等。

1.2 硬件配置

計算機監(jiān)控系統(tǒng)廠站層主要配置有：2套數(shù)據(jù)服務(wù)器、2套操作員工作站、1套工程師站、1套壩區(qū)操作員工作站、1套通信工作站、1套語音報警工作站、1套GPS時鐘裝置。全廠共配置有5套現(xiàn)地控制單位。

1）機組LCU1～LCU2。監(jiān)視和控制對象為機組勵磁、調(diào)速器、發(fā)變組繼電保護、機組進水閥門、機組附屬及輔控系統(tǒng)、機組出口斷路器等。

2）132kV開關(guān)站LCU3。監(jiān)視和控制對象為開關(guān)站132kV線路、132kV母線、1~2號升壓變壓器，繼電保護及故障錄波等。

3）公用設(shè)備LCU4。監(jiān)視和控制對象為廠內(nèi)10 kV和0.4kV配電設(shè)備、直流電源、壓縮空氣、滲漏排水、檢修排水、消防水泵、水位測量、通風(fēng)等設(shè)備。

4）泄洪閘LCU5。監(jiān)視和控制對象為電站進水口及泄洪閘門、大壩水位、大壩400V設(shè)備等。1.3系統(tǒng)功能

電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)功能主要是實現(xiàn)整個電站設(shè)備集中監(jiān)視和控制、記錄和管理以及電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)方監(jiān)控，其主要功能包括數(shù)據(jù)采集和處理、人機接口、控制與調(diào)節(jié)、通信等。

1.4 系統(tǒng)特點

上馬相迪A水電站監(jiān)控系統(tǒng)主機兼操作員工作站采用RedhatLinux操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫采用MicrosoftSQLServer2000，保證了操作系統(tǒng)的安全性。主機兼操作員工作站、工程師工作站選用HP公司的Z800工作站；網(wǎng)絡(luò)交換機選用臺灣摩莎的工業(yè)級以太網(wǎng)交換機；現(xiàn)地控制單元PLC采用GE公司的PACSystemsRX3i系列產(chǎn)品。

2 繼電保護系統(tǒng)

發(fā)電機、主變、132kV線路、母線的繼電保護均采用數(shù)字式繼電保護裝置，具體配置如下。

2.1 發(fā)電機保護

比率制動縱差保護、復(fù)合電壓過流保護（帶記憶）、過電壓保護、定子過負(fù)荷保護、定子一點接地保護、轉(zhuǎn)子一點接地保護、失磁保護、負(fù)序電流保護。

2.2 變壓器保護

主變差動保護、復(fù)合電壓起動過電流保護、零序保護（裝設(shè)用于中性點直接接地和經(jīng)放電間隙接地的零序過電流保護及零序過電壓保護）、變壓器過負(fù)荷保護。

變壓器非電量保護包括：重瓦斯保護、輕瓦斯保護、溫度保護、壓力釋放裝置、油位保護。非電量保護采用獨立的裝置實現(xiàn)(電源回路與前述的電氣量保護分開，跳閘出口獨立)。

2.3 開關(guān)站保護

1）132kV母線保護。132kV采用單母線接線，配置1套許繼電氣的微機型母線保護。母線差動保護采用低阻抗比率制動原理，具有抗CT暫態(tài)飽和功能，不含斷路器失靈保護功能。

2）132kV線路保護。為滿足并網(wǎng)協(xié)議及其補充文件的要求，同時兼顧中馬相迪水電站站內(nèi)已有線路選用法國阿爾斯通公司MICOM型微機保護裝置及尼方人員的操作習(xí)慣，新建送出線路的繼電保護選用MICOM型微機保護裝置，包括1套微機光纖縱聯(lián)距離主保護和1套微機零序接地方向過流后備保護。2套線路保護分別接入不同的電流互感器繞組，其中線路主保護帶有完善的反應(yīng)相間故障及接地故障后備保護(配置三段式相間距離保護、三段式接地距離保護和接地方向電流保護)，以保證發(fā)生接地故障時能可靠地有選擇性地切除故障。

國外保護設(shè)計思路中沒有斷路器操作箱，而是使用快速繼電器和鎖存繼電器作為輔助繼電器；保護動作出口驅(qū)動輔助繼電器，輔助繼電器的接點啟動跳合閘回路。同時增加合后繼電器，遠(yuǎn)方合閘出口對合后繼電器置位，遠(yuǎn)方分閘和手動分閘復(fù)位；繼電器的常閉接點（合后位置）閉鎖線路保護重合閘，見圖1。

圖1 上馬相迪A水電站線路保護合后繼電器原理接線圖

3）故障錄波。開關(guān)站設(shè)置1套故障錄波裝置，具有80路模擬量，160路開關(guān)量，用于記錄和分析132kV系統(tǒng)故障或振蕩情況下電氣量的波形。

3 勵磁系統(tǒng)

發(fā)電機采用自并勵可控硅三相全控整流勵磁方式，由2個并聯(lián)支路組成，當(dāng)1條支路退出時，另1條支路能夠滿足所有運行工況要求，勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用雙通道數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器。2套系統(tǒng)采用熱備用運行方式，2套調(diào)節(jié)器同時接收輸入的控制與調(diào)節(jié)信號并執(zhí)行操作與調(diào)節(jié)，但只有處于工作狀態(tài)的有輸出信號和觸發(fā)脈沖，一旦工作調(diào)節(jié)器發(fā)生故障則備用調(diào)節(jié)器自動投入運行，實現(xiàn)無擾動切換。當(dāng)2臺勵磁調(diào)節(jié)器的電壓調(diào)節(jié)(AVR)同時故障時，應(yīng)自動切換至勵磁電流調(diào)節(jié)(FCR)方式運行。

勵磁系統(tǒng)配置有過勵限制、低勵限制、電壓/頻率限制及電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）、電壓跟蹤等輔助單元及勵磁變壓器過電流、轉(zhuǎn)子過電壓及交流側(cè)過電壓等保護。發(fā)電機正常停機采用逆變滅磁，事故停機采用磁場斷路器及非線性電阻滅磁。

4 直流系統(tǒng)

全廠設(shè)置1套直流電源系統(tǒng)，采用220V電壓等級，蓄電池采用閥控式密封鉛酸蓄電池。直流系統(tǒng)采用單母線分段接線方式，每段母線上分別接有1組蓄電池及1套充電裝置，2段直流母線之間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)。當(dāng)其中1套充電設(shè)備故障或更換電池時，該段母線所接直流負(fù)荷可以轉(zhuǎn)移至另一段直流母線。采用微機監(jiān)控儀完成充放電控制、母線絕緣監(jiān)測、各饋電支路絕緣監(jiān)測、電池容量監(jiān)測等功能。直流系統(tǒng)以RS485接口與開關(guān)站LCU相接，上送有關(guān)信息至監(jiān)控系統(tǒng)。

［1］王成明，鄧鵬，朱冠廷．緬甸道耶坎水電站電氣二次設(shè)計［J］．人民長江，2013，44（2）：71－73，113.

［2］張顯偉，薛曄，楊杰．豐滿重建工程三期獨立運行計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案［J］．水利水電技術(shù)，2016，47（06）：111—114．

［3］SL/T511－2011，水利水電工程機電設(shè)計技術(shù)規(guī)范［S］．

［4］MemorandumofunderstandingonGridConnectionbetween SSPCandNEAforUpperMarshyangdi”A”Hydroelectric Project(50MW).

TM645.2；TV75

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