電站電氣二次系統綜合研究

摘 要：本文以三峽左岸大壩為例談電站電氣二次系統的綜合研究，三峽左岸為保證主要機電設備運行滿足安全性、可靠性以及技術先進性的要求，在設計階段對計算機監控、繼電保護、機組勵磁等二次系統中的主要技術問題進行了反復的比較選擇。計算機監控以光纖為傳輸介質選擇3層網絡結構。在保護屏A中配置裂相保護和完全縱差保護統稱繼電保護，并按1-2-3分支和4-5分支形式在發電機定子中性點側進行分組；在保護屏B中設置不平衡保護。以法國LENOIR ELEC公司的直流接觸器為DC滅磁開關，開關的額定分段能力在4000V時21KA、5600V時15KA，能夠達到各種情況的要求標準。對三峽左岸電站二次系統的設計、目標、原則以及計算機監控和發變組繼電保護方面的技術問題進行了著重介紹。

關鍵詞：二次系統；目標及原則；主要技術問題；三峽左岸電站

三峽左岸電站配有水輪發電機組14臺，型號為700MW。以500KV一倍半的方式進行的主接線，每兩個發變單元為一組接入相應串。母線分段斷路器將整個電站分為左一和左二兩部分。三峽左岸電站具有單體操作上限較大、機組臺數較多、輔助系統的設備很復雜的特點，為保證各項設備運行的安全穩定，對計算機監控、機組繼電保護、直流電源、電站火災防治等項為電氣二次設計內容。下面主要就電氣二次系統的設計目標、原則和各子系統中的主要技術問題的處理和方案進行介紹。

一、目標和原則

（一）目標

考慮到工程的重要性，就其電氣二次設計時應確定以下幾點目標：

1） 為避免短時間內對設備進行更新換代，設計時采用最新的水電站技術；

2） 充分利用計算機在自動化領域的重要作用，盡量減小人力投入；

3） 為提高電站運行的安全性和穩定性，提倡使用數字設備，加強操作的智能化；

4） 發展遠程控制技術，實現自動化。

（二）原則

由于本電站從設計到施工乃至設備采購等涉及面的廣泛性，二次設計時應制定以下原則：

1） 以沉余的方式對出現故障后對整個機組造成安全威脅的硬件，以保證電站安全穩定的運行；

2） 確保主設備運行安全信息準確傳遞；

3） 輔助系統若未與電站主設備控制和操作有直接關系的，不與現地控制單元直接互聯。

二、計算機監控及發變組的保護配置研究

（一）計算機監控系統

1）網絡結構方面。左岸電站計算機監控系統分廠站層信息網、下層控制網和現場總線網3個層次，這種方式對不同類型信息的分層傳遞十分有利，提高了其傳遞過程中信息的可靠性。三峽左岸電站功能分布和數據分布方式的計算機整個監控系統無主結構，工作站中與監控有關的實時信息全部直接來自LCU，數據庫的出現故障與否對電站設備的監控及控制沒有任何的影響。

2）現地控制單元方面。經過大量的調研和比對，尋找到一種配置相對簡單、電纜接線相對較少，且有效增加系統的可靠性的方案：采用1個機箱、雙CPU、雙電源模塊、雙以太網及雙現場總線模塊。

3）信息連接接口的方式。對于信息傳輸較為頻繁的線路，通過遠程I/O模塊與主線相連的信息采集模式，但注意I/O 模塊安裝距離不能過遠；采用硬接線和現場總線并用的方式采集勵磁、調速以及繼電保護等系統的信息；輔助系統除跳閘、停機等的信號不直接與計算機現地控制單元相連接，這樣可有效的減少電纜接線的數量提高系統運行的可靠性。

（二）發變組保護誤動分析

1）機組保護狀況及誤動分析。出現誤動的原因主要有：各個部門信息交接不到位、產品質量不合格、設計原理不夠完善。以往需要一整套的機組保護：

a.各裝置之間串并聯線路出現斷線；

b.分屬裝置數量多，出錯概率大；

c.回路復雜），必須采用主機之下的一體化（即雙主機雙下線）的設計方案，有效的從各個方面減少誤動發生的概率。

零部件質量問題從以下三方面解決：

a.加強生產管理體制的管理，在生產環境中鋪設防靜電地面，有效減少故障發生率；

b.提高各芯片的使用性能，縮減硬件配件數量，減小故障率。設計原理不夠完善的問題，通過分析原因、完善保護判據來解決，一體化后，將原件數據全部導入裝置，既便于數據的采集，進而完善保護判據，有效減少誤動故障的發生率。

2）配置的重復與誤動的關系。機組保護雙重配置后，便產生了故障率隨著配置設備的翻倍而成倍增加的說法，此說法片面，設計原理若不夠完善的話，僅僅配置單套保護同樣會發生誤動故障；采用主后一體化后，減少了大量配件的安裝及使用，恰好解決了因雙重配置而帶來的誤動故障的發生率，雙重配置后，配置兩個中央處理器，對于誤動信息的處理可以做到雙管齊下，有效減少誤動故障的出現。由此可見，雙重配置不但沒有增大誤動的發生率，反而使之降低了，客觀反映出主后一體化的方案切實可行。

三、結語

三峽左岸水電站已投產運行機組運行良好，通過主后一體化設計方案的采用，有效的降低了誤動故障的發生率，設計的目標基本達到，通過對誤動主要原因（各個部門信息交接不到位、產品質量不合格、設計原理不夠完善）的分析與研究，實現了各項設備的協調運轉。

參考文獻：

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[2] 袁季修，盛和樂，吳聚業.保護用電流互感器應用指南[M].北京：中國電力出版社，2004.

[3] 易先舉.三峽左岸電站電氣二次系統總體設計研究.人民長江，2005-10-20.

作者簡介：張敏（1990-），男，漢族，湖北石首人，電站站長，電氣二次專業。