500kV虹楊地下變電站輔控系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

上海電力設(shè)計(jì)院有限公司 田 卉

1 工程概況

500kV虹楊地下變電站是一個(gè)全地下的地下變電站。本體形狀為長方形結(jié)構(gòu)，地下結(jié)構(gòu)層為3層。地上一層為監(jiān)控室、輔控電子設(shè)備室等。

封閉式冷卻塔布置在地上建筑4層屋面，噴淋水泵、膨脹水箱、補(bǔ)給水箱也布置在地上建筑4層或5層屋面。

地下1～3層布置3臺(tái)主變壓器等電氣設(shè)備以及變壓器循環(huán)水冷卻系統(tǒng)、電抗器循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、變電站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、變電站給排水系統(tǒng)等輔助工藝系統(tǒng)。

變電站設(shè)有變電站自動(dòng)化系統(tǒng)、遙視監(jiān)視系統(tǒng)、技防系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及控制系統(tǒng)、SF6氣體泄漏監(jiān)視系統(tǒng)、感溫光纖系統(tǒng)。

變電站輔控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)范圍為：變壓器循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、電抗器循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、通風(fēng)及空調(diào)系統(tǒng)、補(bǔ)給水處理系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、遙視監(jiān)視系統(tǒng)、技防系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及控制系統(tǒng)、SF6氣體泄漏監(jiān)視系統(tǒng)、感溫光纖系統(tǒng)的儀表與控制設(shè)計(jì)。

2 輔控系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

2.1 輔控系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用分散控制系統(tǒng)（DCS）（以下簡(jiǎn)稱輔控DCS）集中控制

變電站的輔控系統(tǒng)采用以微處理器為基礎(chǔ)的先進(jìn)的輔控DCS系統(tǒng)，其電氣的遙視監(jiān)視系統(tǒng)、技防系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及控制系統(tǒng)、SF6氣體泄漏監(jiān)視系統(tǒng)、感溫光纖系統(tǒng)納入輔控系統(tǒng)，輔控DCS在控制室內(nèi)實(shí)現(xiàn)了輔控系統(tǒng)的顯示、控制、聯(lián)鎖保護(hù)、報(bào)警等功能，方便運(yùn)行監(jiān)控。

2.2 一套輔控DCS實(shí)現(xiàn)儀表與控制的3大功能

變電站的輔控DCS具有采集及處理功能（DAS）、模擬量控制功能（MCS）、順序控制功能（SCS）3大功能。

（1）數(shù)據(jù)采集及處理功能（DAS）對(duì)變電站的輔助工藝系統(tǒng)進(jìn)行顯示、記錄、報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和檢索（HSR）、性能計(jì)算等。

（2）模擬量控制功能（MCS）對(duì)變電站輔助工藝系統(tǒng)的各設(shè)備室溫度控制、超濾和反滲透的加藥控制、循環(huán)水流量控制、遙視探頭控制等。

（3）順序控制功能（SCS）對(duì)變電站的輔助工藝系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)順序邏輯操作、聯(lián)鎖及保護(hù)功能。輔控DCS的順序控制結(jié)構(gòu)分組級(jí)、子組級(jí)及驅(qū)動(dòng)級(jí)，以子組級(jí)為主。SCS的功能組有6個(gè)功能組，分別為：變壓器循環(huán)冷卻水控制功能組（按設(shè)備分3個(gè)子功能組）、通風(fēng)控制功能組（按樓層分3個(gè)子組）、補(bǔ)給水程序控制功能組、給排水控制功能組、消防控制功能組、遙視控制功能組。

2.3 輔控DCS硬件配置合理，滿足運(yùn)行監(jiān)控需要，自動(dòng)化水平高

輔控DCS硬件配置合理。

輔控DCS按功能分散、系統(tǒng)分散、通訊冗余、電源冗余的原則進(jìn)行硬件配置。

輔控DCS配置四對(duì)冗余的控制器、兩個(gè)全功能操作員站（LCD）、一個(gè)通訊服務(wù)器、一對(duì)冗余的視頻處理器、一個(gè)火災(zāi)報(bào)警及控制器、一個(gè)工程師站、兩臺(tái)激光打印機(jī)、冗余數(shù)據(jù)總線、多個(gè)DCS機(jī)柜等構(gòu)成。

運(yùn)行人員使用布置在控制室內(nèi)的輔控DCS的兩個(gè)操作員站LCD、1個(gè)遙視LCD、1個(gè)技防LCD對(duì)變電站輔助工藝系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。4個(gè)LCD掛在布置在電子設(shè)備室內(nèi)的冗余數(shù)據(jù)總線上，各系統(tǒng)的監(jiān)控在一個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)上，信息資源共享、控制響應(yīng)快、運(yùn)行穩(wěn)定可靠，就地?zé)o人監(jiān)控，自動(dòng)化水平高，具有常規(guī)儀表控制系統(tǒng)達(dá)不到的功能。

另外，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及控制系統(tǒng)，其主盤布置在監(jiān)控室內(nèi)，主盤上布置LCD和控制按鈕，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警及消防控制系統(tǒng)的監(jiān)控，滿足公安消防部門相關(guān)規(guī)定的要求。

2.4 變電站電氣輔助系統(tǒng)進(jìn)輔控DCS

遙視監(jiān)視系統(tǒng)、技防系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及控制系統(tǒng)、SF6氣體泄漏監(jiān)視系統(tǒng)納入輔控系統(tǒng)，擴(kuò)大了輔控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)范圍及輔控DCS的功能。

各系統(tǒng)間的聯(lián)鎖保護(hù)在同一個(gè)DCS上實(shí)現(xiàn)，減少了常規(guī)儀表控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換硬接線信號(hào)，減少了安裝工程量，減少了運(yùn)行維護(hù)工作。

輔控DCS在SCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了具有的聯(lián)鎖保護(hù)功能有：消防與暖通系統(tǒng)聯(lián)鎖保護(hù)、消防與遙視系統(tǒng)聯(lián)鎖保護(hù)、SF6與遙視系統(tǒng)聯(lián)鎖保護(hù)、技防與遙視系統(tǒng)聯(lián)鎖保護(hù)、GOOSE網(wǎng)事件信息與遙視系統(tǒng)聯(lián)鎖保護(hù)、SF6氣體泄漏與通風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)鎖保護(hù)、攝像機(jī)與輔助燈光聯(lián)鎖保護(hù)、報(bào)警與技防中語音系統(tǒng)聯(lián)鎖保護(hù)。

2.5 變電站僅有兩套控制系統(tǒng)

與其他變電站的控制系統(tǒng)相比，變電站只有兩個(gè)控制系統(tǒng)，一個(gè)是變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，一個(gè)是變電站輔控系統(tǒng)，兩個(gè)系統(tǒng)有通訊接口。變電站控制系統(tǒng)少，減少了備品備件種類，便于整個(gè)變電站的控制系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)。

2.6 在一個(gè)控制室內(nèi)實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化控制

變電站輔控系統(tǒng)與變電站自動(dòng)化系統(tǒng)公用一個(gè)集中控制室，布置在零米，方便運(yùn)行，同時(shí)便于電氣專業(yè)、輔控專業(yè)運(yùn)行人員之間的協(xié)調(diào)溝通。

在控制室內(nèi)，運(yùn)行人員以操作員站LCD為主要監(jiān)視控制手段，對(duì)輔控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、停止、運(yùn)行工況的監(jiān)視和調(diào)整及事故處理等；在控制室內(nèi)除火災(zāi)報(bào)警消防控制盤外，沒有常規(guī)儀表盤；就地?zé)o人值班；實(shí)現(xiàn)了變電站自動(dòng)化控制。

2.7 設(shè)電子設(shè)備室及MCC間

設(shè)置了具有空調(diào)的輔控電子設(shè)備室、輔控MCC間，滿足了DCS模塊、電氣設(shè)備的溫度、濕度要求。輔控電子設(shè)備室與控制室鄰居布置，便于運(yùn)行人員在DCS模塊故障時(shí)帶電插拔模塊等工作。輔控MCC柜集中布置在MCC間，無塵、環(huán)境溫度、濕度恒定，MCC柜的電氣設(shè)備可靠運(yùn)行，集中布置便于運(yùn)行、檢修、維護(hù)。

2.8 在MCC柜上設(shè)后備手操

在輔控MCC柜上設(shè)置閥門/轉(zhuǎn)機(jī)的控制開關(guān)、遠(yuǎn)方/就地控制切換開關(guān)，在輔控系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)人員在MCC間進(jìn)行少量的操作，配合控制室內(nèi)的運(yùn)行人員進(jìn)行系統(tǒng)啟動(dòng)。當(dāng)DCS故障時(shí)的作為后備手操。集中布置MCC柜，運(yùn)行人員現(xiàn)場(chǎng)操作優(yōu)于就地布置MCC柜。

2.9 工藝設(shè)備廠家不成套供貨控制裝置

工藝設(shè)備廠家只成套供貨必須安裝在設(shè)備上的就地儀表，不成套供貨控制裝置。這樣，減少了控制系統(tǒng)，利于輔控DCS的安裝、調(diào)試，利于輔控系統(tǒng)備品備件的統(tǒng)一。

2.10 選用性能先進(jìn)的儀控設(shè)備和材料

輔控系統(tǒng)的主要就地儀表選用智能儀表，變送器選用帶HART協(xié)議的進(jìn)口智能變送器，執(zhí)行機(jī)構(gòu)選用帶HART協(xié)議的進(jìn)口智能一體化電動(dòng)執(zhí)行器。

輔控系統(tǒng)的儀表閥門選用國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)不銹鋼閥門。

輔控系統(tǒng)的電纜應(yīng)選用阻燃低煙無鹵電纜。

2.11 設(shè)輔控實(shí)驗(yàn)室

變電站設(shè)置輔控試驗(yàn)室，滿足輔控系統(tǒng)儀控設(shè)備檢修、校準(zhǔn)、調(diào)試的需要。試驗(yàn)室儀表采用國際標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量單位，試驗(yàn)室儀表的數(shù)量按能滿足日常檢定工作的需要進(jìn)行配置。

3 輔控系統(tǒng)優(yōu)化

變電站的輔控系統(tǒng)與以往其他變電站的輔控系統(tǒng)比較，在設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)了一系列的優(yōu)化，由常規(guī)儀表盤控制到分散控制系統(tǒng)控制；設(shè)備布置由就地到集中布置；輔控系統(tǒng)設(shè)計(jì)范圍大、功能強(qiáng)，集中控制，就地?zé)o人值班，集中控制室內(nèi)無常規(guī)儀表盤；在MCC間設(shè)后備手操，不允許行工藝系統(tǒng)廠家?guī)Э刂蒲b置，整個(gè)變電站控制系統(tǒng)少，備品備件統(tǒng)一等。由于進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化，提高了變電站輔控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制。

變電站的輔控系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用DCS,其自動(dòng)化水平已與電廠的機(jī)組控制水平一致，實(shí)現(xiàn)了變電站輔控系統(tǒng)的智能化、數(shù)字化。

在后續(xù)的變電站設(shè)計(jì)中，隨著輔控DCS應(yīng)用的普及、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的成熟、與變電站自動(dòng)化系統(tǒng)通訊的可靠穩(wěn)定，電氣專業(yè)對(duì)DCS接受程度增強(qiáng)，有可能在將來采用一套分散控制系統(tǒng)DCS對(duì)變電站進(jìn)行控制，即控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)范圍為電氣系統(tǒng)、輔控系統(tǒng)，這是變電站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)設(shè)想。變電站采用一套DCS系統(tǒng)，這個(gè)設(shè)想在技術(shù)上是可行的，在電廠的DCS設(shè)計(jì)中，電氣控制是納入DCS，在單元控制室內(nèi)進(jìn)行電網(wǎng)控制。因此，變電站自動(dòng)化系統(tǒng)、變電站輔控系統(tǒng)采用一套DCS控制，這個(gè)設(shè)想有可能實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)束語

500kV虹楊地下變電站輔控系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)上打破了傳統(tǒng)的常規(guī)儀表監(jiān)控的設(shè)計(jì)理念，具有技術(shù)先進(jìn)性；輔控系統(tǒng)采用了先進(jìn)的分散控制系統(tǒng)DCS，使其控制系統(tǒng)領(lǐng)先其他變電站的常規(guī)儀表盤控制系統(tǒng)；輔控DCS硬件配置合理，在控制室內(nèi)集中控制，運(yùn)行人員少，就地?zé)o人值班，在MCC柜設(shè)后備手操，DCS機(jī)柜集中布置、MCC柜集中布置，儀控設(shè)備材料選型先進(jìn)、設(shè)輔控實(shí)驗(yàn)室等，使500kV虹楊地下變電站的輔控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以其自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化優(yōu)于其他變電站的輔控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。