抽水蓄能电站监控系统的结构模式和机组控制策略研究

温 柳,朱静华,姜海军,王茂元

（1.国网电力科学研究院，江苏南京,210003；2.国网甘肃刘家峡水电厂,甘肃刘家峡,731600）

0 引言

南京南瑞集团公司水电站计算机监控系统开发和研制的单位之一，早在20 世纪90 年就研发了安徽响洪甸抽水蓄能电站计算机监控系统，随后又陆续完成潘家口、沙河、岗南抽水蓄能电站监控系统的研制。

南京南瑞集团公司先后中标辽宁蒲石河、安徽响水涧、江苏溧阳、浙江仙居、江西洪屏等抽水蓄能电站计算机监控系统，截至2012 年11 月中旬，蒲石河4 台机组已完成所有试验，投入商业运行，响水涧4 台机组已完成所有试验，最后1 台机组于2012 年11 月3 日进入15 天试运行，这标志着国产大型抽水蓄能电站计算机监控系统已经打破国外技术垄断，进入世界先进行列。

本文针对目前抽水蓄能电站计算机监控系统的结构模式和机组控制策略展开研究。

1 关键技术

国产大型抽水蓄能电站计算机监控系统的主要关键技术涉及以下几个方面：抽水蓄能电站监控系统结构模式、运行特性与电网安全稳定运行的关系、机组控制策略、机组工况转换建模、关键控制流程和系统软硬件平台等，持续开展相应的工作，攻克以上多项控制技术难题，开发具有自主设计、开发、制造出拥有完全自主知识产权的抽水蓄能电站计算机监控系统，满足大型抽水蓄能电站的控制要求，具有抽水蓄能电站需要的所有监控功能，并通过自主调试，具有重要的现实意义，有助于打破国外的技术垄断，促进行业的科技进步。

2 结构模式

大型抽水蓄能电站计算机监控系统采用双环网、分层分布式计算机监控系统结构，由现地控制层和电站控制层2 部分组成，控制权限依次递减。电站控制层与现地控制单元（LCU）之间采用100Mb/交换式冗余以太环网进行通讯，通讯协议为TCP/IP 网络协议。现地控制单元之间通过冗余以太网络进行信息自动交换，这样在电站控制层退出运行后仍能实现机组抽水起动。现地控制单元与其它计算机控制子系统之间通过现场总线进行信息交换，对于无法采用现场总线进行通信的设备采用硬布线I/O 进行连接。另外，对于重要的安全运行信息、控制命令和事故信号除采用现场总线通信外，还通过I/O 点直接连接，以实现双路通道连接，确保运行安全可靠。

3 机组控制策略

国外部分抽水蓄能电站进口监控系统在产品设计上一般“重机不重网”，不能完全满足我国电网的特点和电网安全稳定需求。

根据我国电网的具体情况，综合分析我国大型抽水蓄能电站与电网安全稳定运行的关系，充分考虑了我国电网的特点和电网安全稳定需求，提出并采用了既保电网、又保机组的抽水蓄能电站系统控制策略，保证了电网和机组的安全稳定运行。具体技术措施有：

① 根据事故重要等级，重新对事故跳机信号进行梳理，仅保留非常重要的事故信号作为事故启动源，触发SOE 事件记录，并经过冗余组合判断后才启动事故停机流程，既保证了机组的安全稳定运行，又保证了电网的安全稳定运行。

图1 典型轴瓦温度曲线

② 温度测点采用防止温度跃变的“动态上升率”判断法。为了防止RTD 测点误停机，国内、外厂商曾采用过一些措施，但都存在某些不足，例如“3 取2” 判断法，不适用于测点少的部位；“延时滤波”法会使保护的实时性变差；“升温速率限值” 及“合理上限值判断”需要根据运行经验确定限值。根据抽水蓄能电站同一部位RTD 测点少的特点，提出并采用了防止温度跃变的“动态上升率”判断法。该方案优点是上升率的限值是动态的，轴瓦故障时，即使RTD 测点温升很快也不会被闭锁，直至报警、跳机；若RTD 测点本体故障，即使温度在报警线以下，只要检测到变化率不正常，便将该温度测点退出。“动态上升率” 建模编程投入蒲石河抽水蓄能电站运行后，效果很好，有效减少了RTD 测点误停机概率。

4 结论

本文目前抽水蓄能电站计算机监控系统的结构模式和机组控制策略展开研究，针对性地给出了国产化抽水蓄能电站计算机监控系统的主要关键技术中结构模式和机组控制策略的实现方案，本文的工作可为华国产化抽水蓄能电站计算机监控系统的进一步推广应用具体重要的意义。

[1] 姜海军，靳祥林，汪军，等.辽宁蒲石河抽水蓄能电站计算机监控系统设计[J].水电自动化与大坝监测， 2009（01）：10-14.

[2] 张琪，董化宏，唐修波.抽水蓄能电站是实现坚强智能电网的有力保证[C].抽水蓄能电站工程建设文集，2011：15-17.