【導讀】電力系統(tǒng)短路電流計算條件????二郎壩水電站110KV主變壓器的保護配置??變壓器保護整定計算詳見副件二。???????CSC-326系列數(shù)字式變壓器保護裝置??????全經(jīng)濟及可靠性等方面對電站主接線進行設(shè)計。確定了110kV，35kV，10kV以及站用電的主接線，量及型號，最后，根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路計算的計算結(jié)果，對高壓熔斷器，隔離開關(guān)，母線，絕緣子和穿墻套管，電壓互感器，電流互感器進行了選型，從而完成了110kV電氣一次部分的設(shè)計。電力和能源是經(jīng)濟社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。機當中所占的比例。繼電保護和控制方式的擬定有較大影響。因此，必須正確處理好各方面的。關(guān)系，全面分析有關(guān)影響因素，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，合理確定主接線方案。必須滿足這一可靠性的要求。主接線的可靠性的衡量標準是運行實踐，要。保護、自動裝置等二次設(shè)備的可靠性。器和線路等元件，合理調(diào)配電源和負荷。價廉的輕型設(shè)備，節(jié)省開支。耗和電壓損失，有時也將一臺廠用變壓器接至升高電壓側(cè)的母線上。負荷的供電間題。

　　

【正文】 原理 當變壓器內(nèi)部故障使油箱流向油枕的流速增加時，重瓦斯繼電器動作；當變壓器內(nèi)部故障使油箱內(nèi)壓力增加時，壓力釋放繼電器動作；對于強迫油循環(huán)風冷變壓器，當冷卻系統(tǒng)失壓時油溫急劇升高，使超溫跳閘繼電器和風冷消失繼電器動作。以上保護繼電器動作于跳 閘，并發(fā)出相應信號。當電力變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障或油位下降時導致輕瓦斯繼電器動作；當變壓器過負荷使油溫升高時，溫度過高繼電器動作；當變壓器冷卻系統(tǒng)電源消失時，風冷消失繼電器動作；以上保護繼電器只動作于信號。本裝置是變壓器開關(guān)量保護的出口回路，根據(jù)各類開關(guān)量保護的要求，可動作于變壓器斷路器跳閘，或動作于信號。 本裝置的原理接線圖見 (附圖 )。 本裝置主要包括以下工作回路： a）電源回路 電源回路中有繼電器ＪＪ和發(fā)光二極管 .給裝置加電時繼電器動作且電源燈亮 .電源消失時通過繼電器ＪＪ給出裝置失電的接點信號。 b） 跳閘回路 本裝置的跳閘回路采用小型大功率快速繼電器，其固有動作時間不大于3ms，并且可以引出 7 個跳閘出口；同時此回路中還并有一組普通型繼電器，以保證在快速繼電器出現(xiàn)故障時仍能夠在 15ms 內(nèi)可靠跳閘。跳閘回路包括重瓦斯 重瓦斯 壓力釋放、超溫跳閘、風冷跳閘五個輸入端。 c）信號回路 信號回路分為跳閘信號回路和告警信號回路。信號包括燈光信號和接點信號。跳閘信號包括重瓦斯 重瓦斯 壓力釋放、超溫跳閘、風冷跳閘五個信號。跳閘信號回路中的繼電器為磁保持繼電器，裝置動作后必須經(jīng)就地手動復歸或經(jīng)遠動 復歸來復 歸信號。信號繼電器動作后通過自身接點點亮相應信號燈。 告警信號包括輕瓦斯 輕瓦斯 溫度過高、風冷消失四個信號。告警信號回路中的繼電器為非磁保持繼電器，在繼電器失磁后信號自動返回。信號回路中串有信號燈，有信號時相應信號燈亮。 d）信號復歸回路 廖海亮：二郎壩水電站一二次設(shè)計 30 信號復歸包括手動復歸回路和遠動復歸回路。 信號復歸回路中串入跳閘信號繼電器的復歸線圈。工作時將 n18 端子接正電源， n21 端子接負電源，可按面板上的復歸按鈕復歸跳閘信號。將 n19 端子接遠方復歸正電源， n21 端子遠方復歸負電源，可以遠方復歸跳閘信號。 遠方復歸回 路可以有兩種接入方式： 。無源接點串在正電源和 n19 之間， n21 接電源負端。 220V，此時接入 n58 和 n59 之間。 變壓器保護整定計算 詳見副件二。 第六章 計算機監(jiān)控 簡介 目前我國小水電廠普遍存在技術(shù)裝備落后完全依靠人工對機組的運行情況進行現(xiàn)場監(jiān)視和控制自動化程度低、電能質(zhì)量不穩(wěn)定且工人工作環(huán)境惡劣、勞動強度大、事故頻繁、生產(chǎn)效率低。小水電單座電站實現(xiàn)無人值班的較少對于區(qū)域小水電群的集中控制尚處于探索階段。 在工業(yè)發(fā) 達國家經(jīng)過多年的研究和發(fā)展對水電廠的控制和管理取得了很多成果無人值班或少人值守的水電站已占絕大多數(shù)。職工生活在城市里只有少數(shù)電站有很少的人員在現(xiàn)場進行維護管理如法國、日本、美國、加拿大等。機組開、停、工況轉(zhuǎn)換、運行監(jiān)視等工作都由上級調(diào)度通過監(jiān)控系統(tǒng)及自動裝置來完成而在我國多數(shù)電廠還保留著兩級值班的模式這使我國水電廠的勞動生產(chǎn)率比國際水平低許多。 中小水電廠運行自動化、無人值班少人值守是水電站可靠安全運行的有利保證 ,不但可以提高供電可靠性和供電質(zhì)量 ,還可以減少水電站長期運行費用提高經(jīng)濟效益 ,同時能改善 勞動條件是解決偏遠地區(qū)水電站山高嶺峻交通不便生活、房舍、文化、教育、醫(yī)療、福利均受自然條件制約問題的主要途徑。 隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展 ,計算機性能的不斷提高和價格下降計算機和相應自動化配套裝置和元件的應用 ,使水電站自動化進入一個新的發(fā)展階段可用多臺計算機組成計算機監(jiān)控系統(tǒng)來對電站進行實時監(jiān)控和運行管理這是區(qū)域小水電群可實現(xiàn)無人值班的技術(shù)基礎(chǔ)。計算機監(jiān)控是水電站自動化今后的發(fā)展方向。 中小水電站的計算機監(jiān)控系統(tǒng)有其自身的特點除了其本身規(guī)模較小要31 求使用和維護簡單外隨著我國電力事業(yè)的迅速發(fā)展單座小水電站在 電網(wǎng)中所在容量比例越來越小與系統(tǒng)容量相比可以認為系統(tǒng)容量為無窮大單座小水電的解列、并網(wǎng)對系統(tǒng)的影響很小因此對單座小水電而言只需考慮其自身的安全生產(chǎn)即可。因此小水電站的計算機監(jiān)控系統(tǒng)相對簡單但為了提高經(jīng)濟效益做到無人值班少人值守對于可靠性要求很高同時中小型電站總體造價較低對于計算機監(jiān)控系統(tǒng)必然要求要有很高的性能價格比。 針對本設(shè)計中小型水電站的實際情況，采用東方英達康公司的專門的自動化解決方案。該方案是集數(shù)據(jù)采集與處理、順序控制、 AVC、 AGC、自動準同期等多項功能為一體的計算機監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)以計算機、 PLC 和 我公司開發(fā)的 IDC425 現(xiàn)場控制站為核心結(jié)合工業(yè)以太網(wǎng)以及現(xiàn)場總線技術(shù)各功能單元間既信息共享又相對獨立優(yōu)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大大降低了投資成本。系統(tǒng)以發(fā)“無人值班、少人值守為設(shè)計”目標堅持安全、可靠、經(jīng)濟、先進、實用設(shè)計原則以全新的理念成為中小型水電站自動化改造和建設(shè)的最優(yōu)選擇。 主要控制對象有 : (1) 4 臺水輪發(fā)電機組 。 (2)110kV 和 35kV 開關(guān)站 。 (3) 全廠公用設(shè)備 。 (4)壩頂閘門系統(tǒng)。 系統(tǒng)特點 安全性和可靠性 系統(tǒng)構(gòu)架從站控計算機到系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò) 到 LCU 的控制核心均可冗余配置，保證了系統(tǒng)的可靠性 : 1 系統(tǒng)采用分層分布式構(gòu)架，可以實現(xiàn)集中監(jiān)視，分散控制，系統(tǒng)中的某一設(shè)備故障只影響系統(tǒng)的局部功能對系統(tǒng)的總體影響降至最小。 2 在控制系統(tǒng)的設(shè)備選用上，選用國際知名品牌 PLC 和工業(yè)控制計算機，通訊網(wǎng)絡(luò)可以配置成光纖以太環(huán)網(wǎng)，保證設(shè)備運行的穩(wěn)定性。 3 IDC425 現(xiàn)場控制器使用工業(yè)級芯片，全表面貼裝工藝和多層印制板，所有 I/0 信號和控制器內(nèi)部邏輯路間高度隔離并有完善的沖擊浪涌保護措施，有優(yōu)異的 EMC性能，各項 EMC指標通過 IEC610004的 IV級 (最 嚴酷等級 )，能在強電磁環(huán)境可靠工作。 4 機柜設(shè)計充分考慮了接地、防電磁干擾、通風、加熱除濕等要求，保證設(shè)備整體能在現(xiàn)場可靠工作。 5 完善的故障檢測報警、閉鎖保護、應急處理機制保證機組的安全運行。 根據(jù)不同的工作職責將操作人員劃分為三個層面 : 系統(tǒng)管理員層、設(shè)備檢修及維護員層、值班操作員層，各層有不同的操作權(quán)限和操作界面避免越限操作 。重要操作和參數(shù)設(shè)置均需要授權(quán)，操作廖海亮：二郎壩水電站一二次設(shè)計 32 流程至少包括 :指令 —— 確認 —— 執(zhí)行，對于重要的遙調(diào)和遙控操作在硬件級支持預置一返校一執(zhí)行操作最大限度減少了系統(tǒng)的誤操作。 簡單性和易操 作性 系統(tǒng)總體設(shè)計充分考慮不同層次的操作人員都能夠熟練地掌握各項操作，理解操作的含義以及操作后動作及狀態(tài)變化，操作界面美觀大方，操作簡便實用。 將操作過程中的各種互鎖順序關(guān)系盡量封裝到自動控制邏輯中，追求一鍵操作，極大地降低對系統(tǒng)操作人員的技術(shù)要求。 完善的隨機幫助文檔，可以在線幫助，使用方便，并且人機界面全部采用中文、功能強、操作方便便于二次開發(fā)。 在硬件選型及軟件配置上，能夠達到即插即用，各種模塊都能夠做到帶電插拔。 系統(tǒng)有強大的自診斷功能緊湊的模塊化結(jié)構(gòu)，使維護工作快速簡便。 在機柜設(shè)計、內(nèi)部元器件端子排的布局上，充分考慮了安裝維護的方便性 。PLC 和現(xiàn)場控制站 IDC425 的所有接線均使用可插拔端子，模塊更換快捷方便。 開放性和先進性 系統(tǒng)的開放性是先進性的基礎(chǔ)，只有堅持體系的開放性，才能隨時跟蹤最新技術(shù)的發(fā)展將最新的技術(shù)納入到已有的系統(tǒng)中。 1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用主流的以太網(wǎng)技術(shù) ,支持丁 CP/IP 協(xié)議族多種協(xié)議 ,并支持常見規(guī)約如 DNP, MODBUS 等在以太網(wǎng)上的封裝。 2 在 LCU 中提供數(shù)量可配置的 RS232 接口或 RS485 接口 ,廣泛支持各種協(xié)議 ,同時系統(tǒng)中集成了 OPC 接口 ,可以方便地與各種第三方設(shè)備互聯(lián)。 3 數(shù)據(jù)庫采用開放式標準的分布體系結(jié)構(gòu) Client/Sever 模式 ,使用專用接口或 ODBC 標準接口 ,支持各種常見商用數(shù)據(jù)庫 ,如 Sybase, SOLsever, Oracle, Access 等。 4 系統(tǒng)可以提供 WebSever,用戶可以以 B/S 模式遠程通過因特網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的運行情況。 5 站控層計算機和現(xiàn)場層工控機使用主流的技術(shù)體系 ,可以跟蹤最新的計算機技術(shù)的發(fā)展。圖形界面采用業(yè)內(nèi)規(guī)范和開放的 Windows 或 XW indow/Motif,并增強了跨平臺 3D 圖形開 發(fā) OpenGL 技術(shù)。 6 編程及組態(tài)方便 ,對控制方式、功能、設(shè)置的改變靈活 ,PLC 編程語言符合 IEC611313,不但支持梯形圖編程 ,還可以支持語句表和功能圖編程。 經(jīng)濟性和靈活性 1 系統(tǒng)采用分層分布式開放結(jié)構(gòu)，軟硬件設(shè)計模塊化、標準化、系統(tǒng)規(guī)模和功能有很大的伸縮性。 2 系統(tǒng)設(shè)計的靈活性和伸縮性使系統(tǒng)可以根據(jù)具體需求靈活配置，量體裁衣保證了系統(tǒng)的經(jīng)濟性，同時使系統(tǒng)有很強的系統(tǒng)擴展和升級功能，并33 且在系統(tǒng)升級時可以有效利用已有設(shè)備，減少投資。 3 通過將多種功能集于一體，努力壓縮板卡種類，模塊互換性 強。 4 通過減少備品備件的種類和數(shù)量，使備件采購成本降低，給用戶帶來持久的收益。 5 裝置采用積木化結(jié)構(gòu)，配置靈活，既適用于新建電廠也可用于老廠改造，既可用作機組控制裝置也可用作開關(guān)站 /公用設(shè)備控制裝置。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 本監(jiān)控系統(tǒng)采用全分布式結(jié)構(gòu)，分和現(xiàn)地控制層，現(xiàn)地控制單元 (LCU }可脫離站控層獨立運行，符合部頒標 為站控層 準 DL/丁 5781995《水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)基本技術(shù)條件》、 DL/丁 50651996《水力發(fā)電廠計算機監(jiān)控棄統(tǒng)設(shè)計規(guī)定》、 SL2292021《小型水力發(fā)電站自動化設(shè)計規(guī)定 》的要求。 系統(tǒng)由下述部分構(gòu)成： :站控層主計算機 (操作員工作站、工程師工作站 )。通信處理機 。現(xiàn)地控制單元 。局域通信網(wǎng) 。時鐘同步裝置 。中文語音報警裝置 。不間斷電源 。打印設(shè)備 。模擬信號返回屏或大屏幕投影儀 。遠程監(jiān)視終端 。廣域通信計算機 。操作員控制臺。 由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)開放，有很強的伸縮性，具體系統(tǒng)可根據(jù)水電廠實際需求情況，進行經(jīng)濟技術(shù)比較后選用性獻價格比優(yōu)越的配置方案。 廖海亮：二郎壩水電站一二次設(shè)計 34 水電站監(jiān)控系統(tǒng)示意圖 站控層 站控層設(shè)備包括：計算機設(shè)備 (工作站 }、通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、打印機、不間斷電源 (UPS)、衛(wèi)星同步對時 設(shè)備 (GPS)、語音報警設(shè)備等。 計算機設(shè)備 (工作站 )數(shù)量隨水電廠情況而定，實現(xiàn)站內(nèi)監(jiān)視、控制操作。通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用以太網(wǎng)，可配置成環(huán)網(wǎng)冗余結(jié)構(gòu)方式，網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)可為雙絞線或光纖。通信處理機上還可接模擬屏，實時刷新模擬屏信號及數(shù)據(jù)。站控層計算機采用開放的 WINDOS 或主流 UNIX 操作系統(tǒng)和分布式數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，采用模塊化、結(jié)構(gòu)化設(shè)計，具有一定的完整性和獨立性，可對人一機界面配置且維護方便，可以滿足不同用戶對顯示畫面、打印圖表35 的不同格式的要求。 現(xiàn)地控制層 現(xiàn)地控制層根據(jù)水電站具體情況可設(shè)置 多臺現(xiàn)地控制單元 (LCU)，按對象分散可設(shè)有機組 LCU、開關(guān)站 LCU,公用設(shè)備 LCU閘門 LCU等，各 LCU只是功能模塊上的不同組合，總體結(jié)構(gòu)變化不大。 現(xiàn)地控制單元 (LCU )可以獨立運行具有現(xiàn)地操作、監(jiān)控功能，可根據(jù)電廠實際要求構(gòu)成雙重化冗余結(jié)構(gòu)、局部功能雙重化冗余結(jié)構(gòu)。 現(xiàn)地控制單元 LCU可由以下裝置構(gòu)成 ※ 工業(yè)控制計算機 I PC ※ 可編程序控制器 PLC ※ IDC425 現(xiàn)場控制站 ※ 微機溫度巡檢保護裝置 ※ 微機自動準同期裝置 其中 IDC425 現(xiàn)場控制站是我公司在總結(jié)國內(nèi)外 RTU, PLC, DCS 技術(shù)特點的基礎(chǔ)上推出的面向電力行業(yè)的控制系統(tǒng)，采用插箱式結(jié)構(gòu)，插件板通過無源背板并行總線互連，有豐富的 I/0 模塊，輸入輸出配置靈活可以直接采集交流信號 。內(nèi)嵌實時操作系統(tǒng)，通過軟件 InduGraf 提供強大的邏輯處理和回路調(diào)節(jié)能力。對于小型水電站， LCU 信號采集和邏輯控制可以全部由 IDC425 完成。 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò) 推薦采用工業(yè)級以太環(huán)網(wǎng) 在當前競爭激烈的經(jīng)濟環(huán)境中，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)背離傳統(tǒng)的受供應商限制的解決方案，而朝著開放、透明的系統(tǒng)方向發(fā)展。這一趨勢使 PC 控制能方便地接入 Intra 或 Inter，其中最為重要的兩個標準是 TCP/IP 通信協(xié)議和以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。雖然工業(yè)自動化領(lǐng)域的以太網(wǎng)標準與辦公自動化領(lǐng)域中的以太網(wǎng)標準相同，但二者對網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的要求是完全不同的。通常，工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)需要能在極端條件下 (如電磁干擾、高溫和機械負載等 )正常工作。 工業(yè)以太網(wǎng)的優(yōu)勢 工業(yè)以太網(wǎng)交換機是完全工業(yè)級的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，牢靠的重負荷設(shè)計，其性能指標遠遠超過一般的辦公網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。它與一般辦公網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品之間的區(qū)別如下表 : 廖海亮：二郎壩水電站一二次設(shè)計 36 注 :采用 Spanning Tree 做網(wǎng)絡(luò)線