微機(jī)五防系統(tǒng)在亭子口水電站的應(yīng)用與優(yōu)化

(嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪，628400)

1 工程概況

亭子口水利樞紐電站位于四川省廣元市蒼溪縣境內(nèi)，下距蒼溪縣城約15km，是嘉陵江干流開發(fā)中唯一的控制性工程，以防洪、灌溉及城鄉(xiāng)供水、發(fā)電為主，兼顧航運(yùn)，并具有攔沙減淤等效益的綜合利用工程。亭子口電站4臺(tái)水輪機(jī)組(4×275MW)已經(jīng)全部投產(chǎn)，電站以1回500kV線路接入巴中變，本電站電氣主接線為：發(fā)電機(jī)-變壓器采用單元接線，兩組發(fā)電機(jī)-變壓器單元接線組成一組聯(lián)合單元，主變壓器高壓側(cè)不設(shè)斷路器，500kV高壓側(cè)采用角形接線。初期出線1回的條件下，為2進(jìn)1出，形成三角形接線，并按四角形接線形式預(yù)留一組斷路器安裝空間，550kV配電裝置采用GIS。

亭子口廠用10kV系統(tǒng)共分八段。正常運(yùn)行時(shí)，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段分別由4臺(tái)機(jī)組(主變低壓側(cè))所帶的4臺(tái)高壓廠變供電，10kV Ⅴ、Ⅵ段為大壩段用電，分別由廠房10kV Ⅰ、Ⅲ段供電；10kV Ⅶ、Ⅷ段為升船機(jī)用電，分別由廠房10kV Ⅱ、Ⅳ段供電。正常運(yùn)行時(shí)，各段母線分段運(yùn)行。

2 微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)的基本工作原理

計(jì)算機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)以微型計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)控制器、分布式控制器、電腦鑰匙、智能鎖具為核心設(shè)備，在系統(tǒng)調(diào)試時(shí)預(yù)先輸入了使用本系統(tǒng)的變電站或發(fā)電廠的接線圖及防誤規(guī)則，并記憶保存了所有需要閉鎖的設(shè)備狀態(tài)，系統(tǒng)可以通過設(shè)備自檢功能自動(dòng)檢測(cè)在線鎖具的實(shí)際狀態(tài)，自檢可以定時(shí)自檢和手動(dòng)立即自檢。系統(tǒng)還可以通過監(jiān)控系統(tǒng)得到現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備實(shí)際狀態(tài)。

當(dāng)運(yùn)行人員接到操作任務(wù)時(shí)，首先以合法的用戶身份登錄到防誤系統(tǒng)，然后在系統(tǒng)接線圖上點(diǎn)擊將要操作的設(shè)備進(jìn)行模擬。點(diǎn)擊的設(shè)備操作必須符合預(yù)先輸入的防誤規(guī)則方可加入到操作票中，一旦操作不符合防誤規(guī)則，系統(tǒng)拒絕將該操作加入到操作票中，保證任何一步的操作都能滿足防誤規(guī)則的要求。

防誤主機(jī)形成了正確的操作票后，將會(huì)把操作任務(wù)下傳給電腦鑰匙，運(yùn)行人員即可持電腦鑰匙到現(xiàn)場(chǎng)操作。操作時(shí)，電腦鑰匙嚴(yán)格根據(jù)防誤主機(jī)形成的操作順序解鎖對(duì)應(yīng)閉鎖鎖具，從而達(dá)到防止誤操作的功能。

2.1 系統(tǒng)組成

JOYO-B4計(jì)算機(jī)卓越防誤系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)控制器、遙控閉鎖控制器、分布式控制器和在線式智能鎖具組成。系統(tǒng)主要安裝設(shè)備有：主站、基站、通信電纜、控制電纜及各種鎖具等。主站安裝在中控室，有多回出線，其中一回為主站電源及與監(jiān)控系統(tǒng)的通訊線，其余出線至基站，各基站間可以串聯(lián)，每回出線有電源電纜及控制電纜各一條，從主站到終端基站的距離超過最佳距離時(shí)，在該出線回路中增加加力極一個(gè)，以加大返回信號(hào)?；靖鶕?jù)通訊方式設(shè)置，初步計(jì)劃安裝約10個(gè)基站。系統(tǒng)圖見圖1。

圖1 JOYO-B4型計(jì)算機(jī)防誤系統(tǒng)

電氣鎖：安裝在發(fā)電機(jī)出口開關(guān)；10kV系統(tǒng)的所有開關(guān)；500kV系統(tǒng)的開關(guān)、隔離刀閘、接地刀閘等。

機(jī)械鎖(掛鎖和固定鎖)：安裝在變壓器網(wǎng)門；臨時(shí)接地線位置；機(jī)組中性點(diǎn)網(wǎng)門；主變壓器中性點(diǎn)刀閘；10kV系統(tǒng)的開關(guān)操作孔；10kV系統(tǒng)刀閘柜門。

在臨時(shí)接地線位置處安裝掛接地線的閉鎖樁/閉鎖頭。

10kV系統(tǒng)配電柜中的接地刀因與開關(guān)具有完善的機(jī)械閉鎖，所以不再安裝鎖具；0.4kV系統(tǒng)不安裝鎖具。

安裝位置：五防主計(jì)算機(jī)安裝在中控室工作臺(tái)上；電腦鑰匙集中放置，電編碼鎖安裝在控制屏相應(yīng)斷路器的KK把手旁，其它鎖具及其附件裝設(shè)在戶內(nèi)、外相應(yīng)設(shè)備上，通過鎖鼻、附件掛上或焊接等方式安裝；無線網(wǎng)絡(luò)控制器與計(jì)算機(jī)主機(jī)一起放在控制室工作臺(tái)上，無線網(wǎng)絡(luò)路由器按照相應(yīng)的地理環(huán)境靈活布置在現(xiàn)場(chǎng)。

2.2 系統(tǒng)特點(diǎn)

2.2.1 雙網(wǎng)絡(luò)多模式操作方式

(1)雙網(wǎng)絡(luò)：系統(tǒng)支持有線和無線兩種通訊方式；

(2)無線電腦鑰匙：支持紅外線(IrDA)和無線網(wǎng)絡(luò)接票兩種方式；

(3)測(cè)控一體化智能鎖具：集信號(hào)采集、解鎖控制、自診斷等功能于一體；

(4)多任務(wù)并行操作；

(5)全程防誤。

2.2.2 完善的實(shí)時(shí)防誤閉鎖功能

(1)實(shí)時(shí)在線對(duì)位；

(2)實(shí)時(shí)防誤邏輯判斷及閉鎖；

(3)實(shí)時(shí)監(jiān)控倒閘操作全過程；

(4)遙控閉鎖。

3 電廠一次主系統(tǒng)五防邏輯的建立

防止誤操作的“五防”內(nèi)容包括：防止誤分、合斷路器；防止帶負(fù)荷分、合隔離開關(guān)；防止帶電合接地開關(guān)(接地線)；防止帶接地開關(guān)合閘；防止誤入帶電間隔。新型微機(jī)五防系統(tǒng)主要根據(jù)這五點(diǎn)要求進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)?，F(xiàn)結(jié)合亭子口水電廠的500kV系統(tǒng)圖(見圖2)，對(duì)微機(jī)五防的運(yùn)用進(jìn)行說明與分析。

圖2 500kV系統(tǒng)接線

3.1 對(duì)合閘操作的邏輯分析

正常情況下，送電操作的一般順序是：先分接地開關(guān)，后合隔離開關(guān)，再合上斷路器，以圖2中的500kV5001開關(guān)合閘送電為例，在合上5001開關(guān)之前，必須先合上5001開關(guān)兩側(cè)的隔離開關(guān)50011、50012。要合50011即要確認(rèn)5001開關(guān)、接地開關(guān)500117、500127、501167、501267在分位置，要合50011即要確認(rèn)5001開關(guān)、接地開關(guān)500117、500127、500167在分位置。這幾個(gè)接地刀閘有一個(gè)在合閘位置都將會(huì)造成帶地線合閘，這是電氣五防所不允許的。由此可知50011、50012合閘邏輯如圖3所示。

圖3 50011、50012合閘邏輯

3.2 對(duì)分閘及合接地開關(guān)操作的邏輯分析

以合上500kV5003開關(guān)側(cè)500317接地開關(guān)為例，對(duì)跳閘邏輯進(jìn)行分析。電氣五防要求防止帶負(fù)荷合接地開關(guān)，在合500317之前必須確認(rèn)其兩側(cè)均不帶電。即50031在分位、5003在分位，根據(jù)倒閘操作規(guī)定，在合500317之前須確認(rèn)50031、50032隔離開關(guān)在分位就可以操作接地開關(guān)，由此可知500317合閘邏輯如圖4所示。

圖4 500317合閘邏輯

以上兩點(diǎn)分析基本涵蓋了亭子口水電站微機(jī)五防系統(tǒng)邏輯生成的所有方法，從分析過程中我們可以了解到此裝置是如何在原理上避免發(fā)生誤操作的。

4 存在的問題及優(yōu)化

亭子口水電站內(nèi)設(shè)備區(qū)域分布廣、距離遠(yuǎn)。投產(chǎn)初期采用同時(shí)設(shè)計(jì)同時(shí)施工的方式，導(dǎo)致全部投產(chǎn)后無線信號(hào)配置不合理，微機(jī)五防無線信號(hào)沒有全覆蓋。電腦鑰匙接票后與五防主機(jī)遠(yuǎn)程信息無法實(shí)時(shí)交互，運(yùn)行人員在現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)無法實(shí)時(shí)“接票”、“回傳”等操作，增加了運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度，工作效率不高。為了減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，使微機(jī)五防系統(tǒng)功能最大化，故對(duì)廠房、大壩配電室、升船機(jī)配電室等運(yùn)行區(qū)域進(jìn)行無線信號(hào)優(yōu)化、改進(jìn)。經(jīng)過對(duì)無線信號(hào)合理利用配置，將微機(jī)五防系統(tǒng)功能全利用，如：實(shí)時(shí)在線對(duì)位、實(shí)時(shí)防誤邏輯判斷及閉鎖、實(shí)時(shí)監(jiān)控倒閘操作全過程、遙控閉鎖，所有功能全做到了“實(shí)時(shí)”、“遙控”。

5 結(jié)語

微機(jī)五防系統(tǒng)在亭子口水電站的應(yīng)用，后期的無線信號(hào)優(yōu)化配置，解決了站內(nèi)設(shè)備區(qū)域分布廣、距離遠(yuǎn)，常規(guī)離線式微機(jī)五防系統(tǒng)電腦鑰匙接票后與五防主機(jī)遠(yuǎn)程信息交互的問題，節(jié)省了在倒閘操作過程中，操作人員往返時(shí)間，極大地提高了工作效率。保證了五防主機(jī)與電腦鑰匙的信息交互實(shí)時(shí)在線，實(shí)現(xiàn)了五防主機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)解鎖操作過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和實(shí)時(shí)閉鎖邏輯判斷，使現(xiàn)場(chǎng)操作更準(zhǔn)確、更安全，從而保障了整個(gè)亭子口水電站的安全運(yùn)行。