向家坝水电站监控系统设计特点.pdf

水力发电第4O卷第10期2014年10月占向家坝水电站监控系统设计特、李永年，陆劲松(向家坝水力发电厂，四川宜宾644612)摘要：结合电站大坝布置结构特点以及集控模式下监控系统控制策略，介绍了向家坝水电站监控系统的整体结构和功能设计特点。以大坝结构特点为依托的三网四层分布式网络结构和以域为中心的分区设计有效地提高了监控系统的冗余性和可靠性；多通道多规约的通讯接1：3设计保证了与集控中心的通讯可靠性：AGC与电网切机容量以及与一次调频之间协作关系的优化设计解决了电站与电网控制策略之间的矛盾：应急补水功能的引入解决了事故情况下机组发电与航运之间的协调的问题。关键词：监控系统；设计特点；集控模式；向家坝水电站DesignFeaturesofMonitoringSystemofXiangjiabaHydropowerStationLIYongnian，LUJinsong(XiangjiabaHydropowerPlant，Yibin644612，Sichuan，China)Abstract：TheoverallstructureanddesignfeaturesofmonitoringsystemofXiangjiabaHydropowerStationareintroducedbycombiningdamarrangementcharacteristicsandcontrolstrategyofmonitoringsystemundercentralizedcontrolnlode．Thenetworkarchitecturewiththreesub-networksandfour—levelarrangementbasedondamstructurecharacteristicsandthedomain—centeredpartitiondesigneffectivelyimprovetheredundancyandreliabilityofmonitoringsystem．Themulti—channelmuhi—protocolcommunicationinterfacedesignensurescommunicationreliabilitytoremotecenteredcontrolcenter．ThedesignoptimizationofthecollaborationsbetweenAGCandgridgeneratingunittrippingcapacityandbetweenAGCandprimaryfrequencyregulationSOlVethecontradictionbetweengridcontrolstrategiesandplant．Theemergencywatersupplementfunctionsolvesthecoordinationbetweengenerationandnavigationundertheconditionsofaccident．KeyWords：monitoringsystem；designfeature；centralizedcontrolmode；XiangjiabaHydropowerStation中图分类号：TP277文献标识码：B文章编号：0559—9342(2014)10—0038—04向家坝水电站位于云南省水富县和四川I省宜宾公司成都梯级调度中心(以下简称“成都梯调”)，县境内金沙江下游，电站右岸距水富县城最近处仪以实现“调控一体化”。同时，作为国凋直凋电厂，500In，是金沙江梯级电站最后一级水电站，拥有向家坝水电站监控系统还设计有电站AGC与围涮电当前世界上单机容量最大的800MW水轮发电机能量管理系统的接口，接受同调的有功调节指令组。电站水工建筑物布局形式为左岸坝后厂房、右电站水工建筑物的结构特点、运行管理模式的特点岸地下厂房并预留坝后厂房结构(预留3x45万kW及巨型机组设备管理的复杂性决定了向家坝水电站扩机段)，电站总装机容量640(8x80)万kW。电监控系统的结构和功能设计特点。站监控系统主要监视与控制对象为左右岸各4台水1系统结构设计特点轮发电机组、主变及其主辅设备、左右岸开关站、有岸国产500kV高压电缆、全厂10kV、400V1．1整体结构设计厂用电系统、中低压气系统、排水系统、直流系向家坝水电站监控系统采用北京中水科水电科统、事故照明系统、闸门电控系统以及其他公用系统等。收稿日期：2014—08—10作为中国三峡集团公司金沙江上的最末一级梯作者简介：李永年(1982一)，男，湖南邵东人，】：程师，硕上级电站，电站监控系统所有数据全送中国三峡集团主要从事水电站监控系统技术管理T作． 水力发电2014年10月采集服务器只负责左岸的数据采集和处理任务，右岸2台采集服务器只负责右岸的数据采集和处理任务．但若是左岸或者右岸两台采集服务器均发生故障，则采集权限将自动切至对岸的两台服务器上，数据采集冗余度由双冗余升级到四冗余，大大提高了监控系统的可靠性。a分层协作b并行旺备1．3与集控中心的通讯接口为保证与成都梯凋的通讯可靠性，向家坝水电图3AGC协作模式站监控系统与成都梯调电调自动化系统通过A、B、根据协作模式与控制权限不同，集控模式下向C、D4条通道相连，其中2条主用通道(A／B通家坝水电站的AGC有4种运行方式．AGC只能在道)采用自建的2条完全独立的传输通道并采用其中一种模式下运行：104规约为通讯规约；备用通道(C通道)采取租(1)厂控模式下，南电厂AGC运算下发AGC刚四川省电力通信网带宽的方式，通讯规约为指令。向家坝电站AGC设计有有功功率给定、负荷TASE2．0，当主用通道中断时，该通道数据即升级曲线、全频率控制和频率补偿4种控制模式。操作为主用数据．即电站与成都集控之间有3条互为冗员可根据不同的调节目标选择任何一种模式，投运余的全数据E送通道；应急通道(D通道)采用卫时4种模式只能选其一．投入任意一种模式，其他星通信系统，仅用于向家坝和成都区调之间的主要3种均退出：的语音和数据信息实时进行传递。(2)国调控制模式下闰渊将总有功下发到电成都电调自动化系统与向家坝电站监控系统通站，南电厂AGC运算下发AGC指令；讯接口如2冈所示．．(3)梯调控全厂模式，即梯级AGC运行在分层————一～协作控制模式下．梯调将总有功下发到电站，由电r成都梯调光纤数据网)、一——厂AGC运算下发AGC指令；A通道(4)梯调控单机模式，梯级AGC运行红备梯调接入网模式下，梯级AGC对有功分配进行计算并直接将有交换机功分配到单机，此时电站AGC不发生作用。集控模式下的AGC控制模式流程见4。纵向加认F装置梯调通信『星服务器懵国控制删冗余双网信息嘲冗余双网图2与成都梯调的通讯接口2系统功能设计特点2．1集控模式下的AGC设计2．1．1AGC协作模式设计图4集控模式下的AGC控制模式向家坝水电站AGC与梯级AGC配合与协作方式有的2种(见图3)：①分层协作模式。梯渊AGC2．1．2电网切机容量与AGC协调机制电站AGC上下分层协作控制，梯调与电站均配置向家坝水电站是金沙江直流输电系统切机容量各自的AGC程序，梯调AGC与电站AGC协同完成保证的主要电站，左右岸电站均按Ⅳ一1方式投切对负荷的分配丁作；②并行互备模式。在梯调电凋机，即左右岸各仅一台l并网机组不投入切机，并为自动化系统里建有梯级AGC程序，电站也建有各自满足切机容量，投入切机状态机组功率不得低于的AGC，lF常情况下由梯调AGC完成负荷分配，620MW，必须要在AGC进行有功分配时考虑。厂站AGC作为后备。当切机机组投入AGC有功联控时，AGC应保 第4()卷第10期李永年，等：向家坝水电站监控系统设计特点证切机机组功率不小于620MW。在增负荷时，若当机组出力大幅度下降导致发电流量大幅减少切机机组功率低于620MW，则首先将切机机组负超过一定阈值时，为确保水电站下游航运安全，避荷调节至620MW．当切机机组负荷增加量大于本免下游水位发生大幅度下降．应急补水功能自动开次全厂负荷调节量时．相应减少其他机组负荷，反启泄洪闸门向水库下游实施紧急补水。同时，由于之，按修正等容量分配算法循环增加机组负荷，直电站距水富县城较近，单孔闸门大外度泄洪可能会到全厂负荷调节到位。存减负荷时，首先按修正等引起邻近水库建筑物震动过大，应急补水功能采容量分配箅法循环降低机组负荷．若某台投入切机了多孑L小开度补水策略，将下泄流量在儿个泄洪孔状态机组功率已降低至620Mw，则保持该台机组之间等额分配以减少震动。有功不变其他机组继续循环降低负荷．直到全厂3结语负荷调节到位。2．1．3一次调频与AGC协调机制向家坝水电站监控系统根据电站所处位置、电向家坝作为i周峰调频电站，调速器一次调频站大坝结构以及“调控一体化”的运行管理模式需功能必须始终在投入状态。当机组频率偏差大于求进行_r相应的结构设计和功能设计，满足了向家设定值0．04Hz时，机组一次调频动作，调速器坝水电站的功能需求，取得了良好的经济效益和社将根据频率偏差值计算功率渊节值．并在监控系会效益。统下发的有功给定值基础上增加或减少功率调节以大坝结构特点为依托的三网四层分布式网络值。对于未加入有功联控状态的机组，一次调频结构和以域为中心的分区设计有效地提高了监控系动作改变机组有功实发值超过死区时，AGC重计统的冗余性和可靠性，为今后大型复杂电站的监控算功能将向相反方向调节加入联控机组有功功率，系统建设提供了参考；与集控中心多通道多规约的从而抵消一次渊频节的有功功率值：对于加入通讯接口设计和集控模式下的AGC设计对大型集控联控状态机组．一次调频动作改变机组有功实发中心的建设进行了积极的探索：应急补水功能的引值后，调速器反馈至监控的有功实发值和AGC计入。解决了事故情况下当机组发电下泄流量减少与算出的有功给定值存在偏差，当偏差值大于死区航运之问的协调的问题。向家坝电站监控系统的成时，AGC认为机组有功调节失败，将退出有功联功实施，有助于推动国内大型水电站监控系统设计控状态。AGC与一次调频在功能上存在一定的互水平的提高。斥性参考文献：为了缓解AGC与一次调频机组有功逆向调整的矛盾．经过对向家坝水电站机组近一年的一次f1]赵勇飞，王峥赢，龚传利，等．金沙汀F游梯级电调自动化系统调频历史数据分析．发现机组一次调频动作次数与各梯级电站通信系统的设计[J]．水电站机电技术，2013，36较少，单次调节机组功率值较小，通常低于40(3)：15—16．MW．冈此，考虑采用改变AGC死区值的方式，[2]谭华，张明君，刘俊，等．Jj型梯级水电站群远程集巾监控系统使AGC4t一次调频动作时，不做任何调节。机的设计与实现[J]．水力发电，2013，39(11)：47—51．『3]龚传利，黄家忐，潘苗苗．=三峡右岸电站AGC功能设计及实现方组一次调频动作后．若未加入联控机组有功实发法[J]．水电站机电技术，2008，31(3)：26-28．值变化死区设定为40MW、变化值低于40MWf41陈峙允，瞿卫华，何宏汀，等．溪洛渡水电站监控系统与GIS通时，AGC不启动重计算功能；若加入联控机组有信控制模式[J]．水力发电，2013，39(8)：75—77．功调节失败死区值设定为40MW、变化值低于『5]林显．阳彪．监控系统应急补水程序原理及技术实现——以向家40MW时，不退出机组有功联控。新的协调机制坝水电站为例『J]．水电与新能源，2014(6)：22—26投入后，有效的解决了一次调频与AGC之间的(责任编辑王琪)协调问题。2．2应急补水功能设计向家坝水电站位于金沙江末尾，电站在功能设计上不仅能发电，还有通航功能．而金沙江下游航道较窄，当系统事故或其他原因引发切机时，单机切机就可能因机组发电下泄流量减少．导致下游水位降低0．5～1ITI，影响下游航运，为了解决此问题，监控系统设计了应急补水功能。