小湾水电站

小湾水电站电工二次技施设计总体说明2007年8月目录一、监控系统二、保护系统三、220V直流电源系统四、励磁系统五、调速器系统六、火灾自动报警系统1、系统配置小湾电站计算机监控系统采用分布式体系结构。整个系统分电站级和现地控制单元级两层。全厂实时数据库和历史数据库分布在厂站层不同计算机节点中，各LCU也配置自己相应的数据库。系统各功能分布在系统的不同节点上，每个节点严格执行指定的任务并通过系统网络与其他节点进行通信。整个监控系统采用两层网络结构配置方案，即控制网层和信息网层。控制网络采用冗余交换式快速以太环网，传输介质采用光纤，网络传输速率不低于100Mbps。控制网主要用于系统内各节点设备之间的连接和信息交换。信息网采用交换式快速以太网，网络传输速率不低于100Mbps，采用TCP/IP协议。信息网主要用于厂站层计算机间的信息交换及打印输出，传输介质采用双绞线。现地控制单元采用现场总线连接远程I/O及现地智能监测设备。现场总线采用开放、通用的协议。电站级设备主要包括2台数据服务器及外围设备4台套操作员工作站及附设1台套工程师/培训工作站2台套通信服务器1台生产查询服务器1台厂内通信服务器1台报表及电话语音报警服务器4台打印机1套GPS时钟装置1套模拟屏及其驱动器网络设备等设备为满足电站初期运行和维护需要，在地下厂房简易中控室设置两台操作员工作站。现地控制级设备包括机组现地控制单元LCU1至LCU6、500kV开关站现地控制单元LCU7、公用设备现地控制单元LCU8、厂用设备现地控制单元LCU9、坝区设备现地控制单元LCU10。每套LCU由主机架、双CPU模块、双网络接口模块、现场总线模块、双电源模块、本地I/O模件、远程I/O模件、电气量测量单元、同期装置(LCU8除外)等组成。上述模件中除远程I/O模件布置于所对应被测设备的附近外，其余模件均装于LCU盘内。2.LCU与被控设备的接口方案2.1机组LCU与被控设备的接口方案a)机组LCU与励磁系统、调速器的接口励磁系统、调速器是机组LCU控制的重要设备，直接关系到机组甚至电力系统运行的安全，机组LCU与励磁系统、调速器的接口方式应以简单、可靠为原则。对于控制、报警和重要的运行信号采用I/O方式连接，有功功率和无功功率给定保留脉冲给定方式，同时采用数字给定的方式，数字给定通过现场总线通信方式实现。对于不涉及设备运行安全，同时运行人员关心的量则通过现场总线传送。b)与保护系统的接口保护系统的信号主要是事故停机和报警信号，对于这些量采用I/O方式连接。为了解保护运行状况或事故后对保护装置行为进行分析所需要传送到计算机监控系统的量则通过现场总线传输。c)与单功能控制装置的接口机组自动化的单功能控制装置有油压装置控制装置、漏油箱控制装置、技术供水控制装置、高压油顶起控制装置、冷却系统控制装置、顶盖排水控制装置等，这些控制装置均采用独立的PLC控制，对于与机组开停机控制逻辑有关的量通过I/O连接，其它量通过现场总线连接。d)机组电量采集对于电流、电压、有功功率、无功功率等电量的采集采用综合电量采集装置，同时设有功功率、无功功率变送器，采用4-20mA模拟量送机组LCU，用于有功功率、无功功率调节。对于有功电度和无功电度设置多功能电度表，并通过现场总线将电度量送机组LCU。2.2开关站LCU与被控设备的接口方案a)与继电保护和安全自动装置的接口与机组LCU相同，保护跳闸和报警信号以I/O方式连接。为了解保护装置和安全自动装置运行状况或事故后对保护行为进行分析所需要传送到计算机监控系统的量则通过现场总线传输。b)与开关站直流系统的接口开关站220V直流系统控制单元也是以微机为基础的，报警信号和重要运行状态信号采用I/O方式连接，同时采用现场总线连接传送其它监控系统所需的信号。c)开关站LCU远程I/O的设置开关站LCU的控制对象主要是GIS设备，按目前的主接线形式为3串共14个间隔(包括2个母线PT间隔)，开关站LCU按串设置远程I/O单元，同时考虑2个母线PT间隔设置1个远程I/O单元。因此，开关站设4个远程I/O单元，每个远程I/O单元单独组屏。d)开关站电量采集对于500kV出线电流、电压、有功功率、无功功率等电量的采集采用综合电量采集装置，并通过现场总线传送到开关站LCU。同时设置多功能电度表，并通过现场总线将电度量送开关站LCU。对于500kV母线电压和母线频率采用三相电压变送器和频率变送器，以4-20mA模拟量送开关站LCUPT远程I/O单元。电压变送器和频率变送器安装在PT远程I/O柜上。2.3公用设备LCU与被控设备的接口方案公用设备LCU的控制对象有供水系统、排水系统、高低压气机系统等，控制对象分散，并且它们都有独立的智能控制装置（PLC），与这些被控对象的信息交换采用现场总线。洞内220V直流系统控制单元以微机为基础的，报警信号和重要运行状态信号采用远程I/O方式连接，同时采用现场总线连接传送其它监控系统所需的信号。2.4厂用电LCU与被控设备的接口方案a)与厂用电保护装置的接口厂用电保护装置将采用微机保护装置，具备采用现场总线接口的条件，保护跳闸信号通过远程I/O送LCU，保护装置的其它信号将采用现场总线传送。b)厂用电LCU远程I/O的设置在每个高压配电室各设置一套远程I/O并分别组柜，用于对高压厂用变和10kV配电设备的数据采集和控制。c)厂用电系统的电量采集高压厂用变压器的电量测量采用综合电量采集装置，10kV馈线设单相电流变送器和有功功率变送器，以4-20mA模拟量送LCU相应远程I/O单元。低压厂用变和400V进线及母联设单相电流变送器和有功功率变送器，以4-20mA模拟量送厂用电LCU。2．设备布置计算机监控系统设备包括厂站层设备和现地控制单元层设备。厂站层设备（包括主控级设备及网络设备）布置在地面中控室、计算机室及地下简易控制室内；地下厂房简易中控室布置两台操作员工作站及UPS工作电源、打印机。公用、厂用现地控制单元盘布置在地下厂房简易中控室；坝区现地控制单元布置在坝区值班室；500kVGIS现地控制单元布置在500kV继电保护盘室内；机组现地控制单元盘布置在地下厂房各机组段发电机层下游侧机旁。二、保护系统1．保护配置每一发变组单元的继电保护由3面盘组成，其中A、B盘各配有完整的主、后备保护，C盘布置非电量保护等。发变组主保护主要配置：发电机不完全差动保护I（II）、发电机完全裂相横差保护、发变组低压启动过电流保护、发电机误上电保护、转子负序过负荷保护、发电机断路器失灵保护、励磁绕组过负荷保护、发电机转子一点接地保护、发电机轴电流保护、横差保护、定子一点接地保护、定子过电压保护、定子过负荷保护、失磁保护、失步保护、发变组过激磁保护、轴电流保护(由主机厂成套布置在机组仪表盘上)、主变压器纵差保护、主变压器零序保护、主变负序过流保护、机端高压厂用变压器差动、厂用变压器过流保护、厂用变压器过负荷保护、励磁变压器差动、励磁变压器过流保护、励磁变压器过负荷保护等。所有保护均按双重化配置，布置在A，B两块屏内。C盘主要配置有：主变压器重瓦斯保护、主变压器轻瓦斯保护、主变压器温升保护、主变压器油位异常保护、主变压器冷却器故障保护、主变压器压力释放保护、高压厂用变压器温升保护、励磁变压器温升保护及发电机断路器操作箱等。每台机配置1块机组故障录波盘，共6块盘。500kV母线、线路、电抗器保护及安全自动装置由44块盘组成，其中500kV母线保护盘4块(双重化配置)、断路器保护盘12块、500kV线路保护盘12块、500kV电抗器保护盘6块、500kV系统故障录波盘2块、系统安全稳定装置盘2块。主变高压侧500kV电缆配置两套光纤纵差保护。光纤纵差保护共组两块屏分别布置在机旁及500kV开关站，每块屏内分别对应装设两套光纤纵差保护装置。厂用10kV系统共配置46套保护装置。其中厂区电力变压器24台，配置24台变压器保护装置。坝区及500kV开关站、地面控制楼电力变压器16台，配置16台变压器保护装置。10kV联络线路6条，配置6台线路保护装置。10kV架空进线两回，配置2台线路保护装置。保护装置具有电流速断、过电流、过负荷、零序电流保护等功能。备用电源自动投入系统分为10kV备投系统及0.4kV备投系统，其中10kV备投系统厂内4套，坝区2套，400V备投系统厂内12套，坝区7套。2．设备布置每一发变组单元的机组保护盘和机组故障录波盘布置在主厂房发电机层对应机组段的下游侧。500kV母线、线路、电抗器保护及安全自动装置、故障录波装置布置在地面GIS楼的保护盘室。主变高压侧500kV电缆光纤纵差保护屏分别布置在机旁及500kV开关站GIS楼的保护盘室。厂用10kV系统和0.4kV系统的保护和自动装置安装在对应的10kV开关柜或0.4kV开关柜上，未单独组盘。三、220V直流电源系统1．系统配置本水电站设置6套220V直流电源系统：机组3套（每两台机一套）、公用1套、地面控制楼（坝区）1套、500kVGIS开关站1套，每套220V直流电源由2组蓄电池、2套充电装置、1套绝缘监视装置、1套直流系统监控装置、直流配电盘及辅助设备等组成。直流电源系统接线采用单母线分段接线方式，每段母线上分别接有一组蓄电池及一套充电装置，两段直流母线之间设联络开关。当某台充电设备故障或更换电池时，该组直流负荷可以转移至另一段直流母线。机组直流电源主要供给机组控制及保护、机组录波、励磁、调速、刹车等所需的直流电源。公用直流电源主要供厂用电控制及保护、排水控制、空压机控制、暖通控制、地下厂房事故照明等所需的直流电源。地面控制楼（坝区）直流电源主要供中控室、计算机室、控制楼配电室、控制楼事故照明等所需的直流电源。500kV开关站直流电源主要供给500kV系统设备控制、保护、故障录波、安全稳定装置等所需的直流电源。UPS电源系统：电站设置UPS电源2套，1套为地面中控室计算机监控系统主站层提供不间断交流电源；另1套为地下简易中控室计算机监控系统提供不间断交流电源；UPS电源不设独立的蓄电池组，所需蓄电池与公用及地面控制楼（坝区）操作电源系统共用。正常时外部交流电源为UPS主供电源，在主供电源失电时静态开关瞬时自动切换，由蓄电池逆变输出交流继续向外部供电。2．直流电源设备布置（1）机组直流电源机组每套直流电源包括2组蓄电池共6块蓄电池屏、2块充电屏、2块馈电屏平均布置在发电机层每台机机旁，与发电机层的1#--6#机组的控制保护盘并排布置。（2）公用设备直流电源公用设备直流电源包括2组蓄电池，布置在地下蓄电池室；2块充电屏、2块馈电屏布置地下二次盘室。（3）地面控制楼（坝区）直流电源地面控制楼（坝区）直流电源包括2组蓄电池共4块蓄电池屏、2块充电屏、1块馈电屏布置在地面中控室。（4）500kVGIS开关站直流电源500kV开关站直流电源包括2组蓄电池共4块蓄电池屏、2块充电屏、2块馈电屏布置在500kV开关站保护盘室。（5）UPS电源系统布置电站设置计算机监控系统UPS电源2套，该2套UPS电源包括3块UPS电源屏，2块UPS电源屏布置在地面中控室；另1块UPS电源屏布置在地下中控室。四、励磁系统发电机采用自并励可控硅静止励磁方式。励磁系统由励磁变压器、电压及电流互感器、调节屏、功率屏和灭磁屏等组成。励磁变压器(LB)经三相全控桥整流后供给发电机空载至满载所需的励磁功率。在正常运行工况下，励磁调节器按发电机端电压的偏差进行自动调节，调节器通过模拟量输入接口电路采集发电机电压、电流、功率因数、励磁电流等模拟量，进行各种调节计算及限制判断。通过输出脉冲相位变化，控制可控硅整流桥输出相应的励磁电流，以保持发电机端电压恒定。若调节器主通道本身出现故障，自动切至备用通道运行。自动励磁调节器可根据发电机端的电压及无功负荷来调节和控制发电机的励磁电流。在励磁调节柜、计算机监控系统上均可对励磁装置进行手动调节。而在手动准同期并列时，由运行人员进行手动