基于智能控制的向家坝水电站GIS保护监控一体化系统.pdf

水力发电第40卷第10期2014年10月基于智能控制的向家坝水电站61S保护监控一体化系统刘洪(向家坝水力发电厂，四川宜宾644612)摘要：向家坝左、右岸电站分别配置了各自独立的500kVGIS站。向家坝电站500kVGIS保护监控一体化系统，实行二次设备现地分散化设计，优化二次回路逻辑和结构，减少了开关站内控制电缆的数量，降低了电缆采购成本和施工成本。通过PCS一9821智能控制装置取代常规控制操作、闭锁、告警等信号回路，实现一次设备的智能化，为向家坝电站实现“无人值班”(少人值守)打下了良好基础。关键词：500kVGIS；智能控制；监控系统；向家坝水电站IntegralGISProtection，MonitoringandControlSystemofXiangjiabaHydropowerStationBasedonIntelligentControlLIUHong(XiangjiabaHydropowerPlant，Yibin644612，Sichuan，China)Abstract：TheleftandrightbankpowerplantsofXiangjiabaHydropowerStationseparatelyarrangea500kVGISstation．Each500kVGISequipsanintegratedprotection，monitoringandcontrolsystem，whichachievesthedecentralizeddesignofsecondaryequipments，theoptimizationofsecondarycircuitlogicandstructurethereductionofthenumberofcontrolcablesandthedecreaseofcableprocurementandconstructioncosts．Theintellectualizationofprimaryequipmentsisrealizedbyreplacingconventionalsignalcircuitsofcontrol，locking，alarmandothersbyPCS-9821intelligentcontroldevice．Thesystemalsolaysagoodfoundationforthe”unattendedOildutyffewerpeopleonduty)”ofXiangjiabaHydropowerStation．KeyWords：500kVGIS；intelligentcontrol；monitoringandcontrolsystem；XiangjiabaHydropowerStation中图分类号：TM764．2文献标识码：B文章编号：0559—9342(2014)10—0046—03设备现地。500kV线路保护，500kV母线保护，1向家坝水电站保护监控一体化系统构成500kV高压电缆保护等单独组屏，保护柜和智能控向家坝电站500kVGIS监控系统以GIS智能控制柜均通过通信网络与后台连接，实现GIS全站的制及保护、测量一体化为核心，通过通信网络与监保护监控一体化网络系统，其网络系统构成l。控后台连接实现全站保护、测量、监控一体化的没2GIS保护监控系统电站监控系统接口计方案，这种新型的设计模式可以节省财力和物力资源，较好地控制投资成本，同时也提升了500kV向家坝电站对于发电机组、全站公用设备、厂GIS站建设的数字化水平用电系统的监控由电站监控系统实现，运行人员对向家坝左、右岸电站分别配置了各自独立的G1S站设备监控的人机接口在电站监控系统的操作500kVGIS站，GIS保护监控一体化系统设计以智员工作站完成。通过GIS保护临控系统与电站峪控能’7L：控柜代替传统的GIS汇控柜及电站监控系统的GIS站LCU。并将保护、测控单元等二次设备与智收稿日期：2014—08—15能汇控柜联合没计，组成面向G1S间隔的保护、智作者简介：刘洪(1962一)，男，江苏泰州人，高级_厂禅『Jf1j，长能控制柜，GIS间隔的保护、智能控制柜分布于GIS期从事继电保护等电气二次专业技术r作 3．3GIS智能控制的应用3GIS保护监控系统智能控制的实现PCS一9821能够实现对GIS间隔信息大容量、高3．1GIS智能控制装置功能精度的快速、实时处理。智能控制装置PCS一9821PCS一9821智能控制装置充分的整体化考虑使装采用POWERPC硬件平台．16位并行AD转换器，置将传统测控与GIS监控结合在一起，构成智能开工业用实时多任务操作系统对GIS间隔的所有交流关功能．并可与RCS一900系列保护装置一起组屏安信号就地同步采样、高精度处理，完成包括电流、放于GIS旁，构成保护及智能控制柜，实现面向电压、功率、功率冈数及15次谐波分量的测量。同GIS间隔的保护、测控和GIS智能控制一体化。智时通过网络方式实现对GIS的“四遥”功能。能控制装置的功能有：基于通讯和组态软件的联锁功能比传统硬接点(1)功能元件化、模块化、可视化；按照GIS联锁方便、灵活．也增强了GIS设备控制操作的可功能模块设计．适应未来新功能模块扩展。靠性。利用PCS一9821实现GIS软件控制，采用可(2)强化的可编程逻辑功能满足未来GIS自动离线编辑组态工具对GIS间隔电气联锁条件进行逻化控制领域在实时性、准确性、扩展性方面的要辑编辑取代传统硬接点串联的闭锁回路，当GIS智求。能控制装置收到就地手动操作命令或远方下发的遥(3)数字化信号采集传输，有效简化二次回路控命令时，装置自动启动逻辑闭锁程序，根据就地设计，提高二次回路可靠性。采集的GIS开关状态以决定该操作是否允许，开(4)硬件配置灵活、容量可扩展，人机接口人关状态满足GIS电气闭锁逻辑时丌放相应的控制出性化、丰富的自检与报告记录功能。口．控制出口接通驱动同路电源，开关进行相应(5)自适应采样模式为数字与模拟兼容。的操作。(6)高可靠性与实时性的GOOSE传输，接收PCS一9821实现GIS软件控制。能够通过软件实保护实时跳闸信号。现断路器相不一致操作肩动断路器跳闸取代断路(7)可编程逻辑满足可编程逻辑的逻辑功能模器机构用相辅助触点、延时继电器构成的回路；块扩展．通过软信号实现电气回路闭锁，灵活叮配通过智能控制装置实现断路器同期合闸，传统GIS置。就地控制柜无此功能；PCS一9821强大的开关状态分(8)一次设备监测功能满足对GIS机构的本体析功能能实现GIS设备的在线监测，可实时临视开信号的逻辑复合运算以及报警点灯功能。关运行状态并在线计算开关的电寿命及SF密度，(9)本体智能汇控功能。采集本地开入，通过避免了仅通过安排计划停运以确定是否需要进行设装置的逻辑编程功能完成本体的智能控制及操作报备维护告记录。PCS一9820智能控制装置能够采集到间隔内所有(10)完善的顺控功能能够完成对GIS本体的整开关、刀闸位置，且间隔问也有光缆连接，可以方体控制功能。便地实现基于软件和通讯的联锁，显著减少了机构3．2GIS智能控制装置构成辅助接点数量，提高系统的可靠性。PCS一9821智能控制装置采用了背插式机箱结4结语构，PCS一9821智能控制装置设计为全宽的机箱，机箱是具有20(BOO到B19)个插槽的金属框架，这向家坝电站500kVGIS保护监控一体化系统，捅槽按照规定的位置来插入不同模块，其硬件结实行二次设备现地分散化设计，优化二次回路逻辑构见图3和结构，减少了开关站内控制电缆的数量，降低了电缆采购成本和施T成本：新的设计方案将数据南AC插件I再源I广—一模拟量转化为数字信号，远距离信号采用光缆传输，模拟量总线24路l插件i大大增加传输的带宽和信息量，著提高GIS站内．1H信号传输的可靠性，减轻了土建、安装和渊试T作，r_—-1．!，1厂_工]厂二L．1_=卫]羔提供了更大的交互性能．使开关站数字化水平著}IH勰提高。通过PCS一9821智能控制装置取代常规控制——L——JL～川lJTL百L—L下一操作、闭锁、告警等信号回路，实现一次设备的智所有插件为可配置智能插件，最多20个插件外部开信号开量输出能化．为向家坝电站实现“无人值班(少人值守)”图3PCS一9821智能控制装置硬件结构示意打下了良好基础。(下转第51页)蕊w(1“·rH，rVo1．40|() 第4()卷第10期彭军，等：向家坝水电站]0kV厂用电系统备自投设计优化6结语在电厂备自投优化设计过程中，重点考虑了如下几个方面：①备自投装置出口不改变设计单元之间的供电方式；②备用电源合理考虑，在满足可靠性的前提下尽量简单，以简化二次回路，提高可靠性；③合理编写备自投逻辑，尽量降低对备自投装置的硬件要求和软件要求；④备自投应符合运行人员操作习惯，操作简单方便，同时具有相关运行信号，便于维护。通过本次优化设计，备自投在满足其设计要求的同时也为运行人员的操作提供了方便。与优化前相比，备自投逻辑简单可靠，程序编写实现简单，同时也满足厂用电可靠性要求。因此，上述4点在备白投设计中值得推广应用。向家坝水电站10kV图410kV备自投原理备自投逻辑依托于主接线方式而设计，具有一定的过改变备自投的模拟量及开关量来模拟母线停电使局限性。但对于其他厂用电接线方式，只需修改对备自投动作：真实试验是在模拟试验成功后，通过应的备用电源、供电方式、出口回路等，备白投逻运行人员操作使母线停电，查看备自投动作情况。辑就可以使用，故其逻辑具有很高的参考价值。试验结果表明。经过设计优化后，备白投按优先级动作正确，满足功能要求。参考文献：5运行情况『1]卓乐友主编．电力T程电气设计手册(电气二次部分)[M]．北京：中国电力出版社，1991．目前，电厂左、右岸备自投装置已全部调试完『2]GB14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程[S]．成并投入运行，至今运行情况良好。具体如下：①『3]GB50062-2008电力装置的继电保护和自动装置设计规范[S]．存非母线故障停电时备自投动作正确，避免了10『4]刘润兵，郑雪筠，黄献生．糯扎渡水电站厂用电备自投设计方案kV母线停电情况的发生；②运行人员多次利用备白改进[J]．水力发电，2012，38(9)：38—39．投功能进行运行方式倒换操作，结果正确可靠；⑧『5]李光耀，龚林平，封孝松．等．水电站lOkV备自投设计的相关设计初期出现的问题得到了根本性的解决，提高了问题及解决方案[J]．四川电力技术，2012(6)：40—42，51．电厂10kV系统供电的可靠性。(责任编辑杨健)(上接第31页)出现的问题进行了探讨，目前向家参考文献：坝水电站已初步掌握了国产500kV交联聚乙烯高压电缆的运行情况，高压电缆整体运行情况良好。随[1]江日洪．交联聚乙烯电缆线路[M]．北京：巾围电力出版社，1997．着更高等级电缆的国产化应用，电站将面临运行维护2]周洪福．向家坝有岸电站500kV高压电缆安装与试验[J]．水力发和检修管理方面的更多新难题，但对新设备运行情况电，2014，40(1)：43—45，52．的研究离不开大量数据的积累，因此未来向家坝水电[3]徐红义，黄斌，郭和清．XLPE高压电缆在线监测方法综述与设计站将基于电缆运行数据进行深入分析研究，为国产高[J]．湖北电力，2009，33(6)：38—39，76．压电缆的安全稳定运行夯实基础。(责任编辑王琪)}·}·：⋯·}一：一十·+·⋯·t}·串·：一÷·争·争·夺·_{一÷·争·夺·{一}·牛·夺-牵·幸·牛·寺·幸·÷·÷(上接第48页)2014，40(1)：49-52．[4]陈峙允，瞿卫华，何宏江，等．溪洛渡水电站监控系统与GIS通参考文献：信控制模式[J]．水力发电，2013，39(8)：75—77．[5]朱义苏，廖湘．三峡地下电站GIS及其保护、测控一体化应用[J][1]高翔．数字化变电站应用技术[M]．北京：中国电力H{版社，2008水电站机电技术，2011(06)：70—72，[2]耿建风．智能变电站设计与应用[M]．北京：中国电力出版社2Ol2．[3]李仕晰．向家坝右岸500kVGIS安装与监理[J]．水力发电(责任编辑高瑜)