电站电气二次系统综合研究

摘 要：本文以三峡左岸大坝为例谈电站电气二次系统的综合研究，三峡左岸为保证主要机电设备运行满足安全性、可靠性以及技术先进性的要求，在设计阶段对计算机监控、继电保护、机组励磁等二次系统中的主要技术问题进行了反复的比较选择。计算机监控以光纤为传输介质选择3层网络结构。在保护屏A中配置裂相保护和完全纵差保护统称继电保护，并按1-2-3分支和4-5分支形式在发电机定子中性点侧进行分组；在保护屏B中设置不平衡保护。以法国LENOIR ELEC公司的直流接触器为DC灭磁开关，开关的额定分段能力在4000V时21KA、5600V时15KA，能够达到各种情况的要求标准。对三峡左岸电站二次系统的设计、目标、原则以及计算机监控和发变组继电保护方面的技术问题进行了着重介绍。

关键词：二次系统；目标及原则；主要技术问题；三峡左岸电站

三峡左岸电站配有水轮发电机组14台，型号为700MW。以500KV一倍半的方式进行的主接线，每两个发变单元为一组接入相应串。母线分段断路器将整个电站分为左一和左二两部分。三峡左岸电站具有单体操作上限较大、机组台数较多、辅助系统的设备很复杂的特点，为保证各项设备运行的安全稳定，对计算机监控、机组继电保护、直流电源、电站火灾防治等项为电气二次设计内容。下面主要就电气二次系统的设计目标、原则和各子系统中的主要技术问题的处理和方案进行介绍。

一、目标和原则

（一）目标

考虑到工程的重要性，就其电气二次设计时应确定以下几点目标：

1） 为避免短时间内对设备进行更新换代，设计时采用最新的水电站技术；

2） 充分利用计算机在自动化领域的重要作用，尽量减小人力投入；

3） 为提高电站运行的安全性和稳定性，提倡使用数字设备，加强操作的智能化；

4） 发展远程控制技术，实现自动化。

（二）原则

由于本电站从设计到施工乃至设备采购等涉及面的广泛性，二次设计时应制定以下原则：

1） 以沉余的方式对出现故障后对整个机组造成安全威胁的硬件，以保证电站安全稳定的运行；

2） 确保主设备运行安全信息准确传递；

3） 辅助系统若未与电站主设备控制和操作有直接关系的，不与现地控制单元直接互联。

二、计算机监控及发变组的保护配置研究

（一）计算机监控系统

1）网络结构方面。左岸电站计算机监控系统分厂站层信息网、下层控制网和现场总线网3个层次，这种方式对不同类型信息的分层传递十分有利，提高了其传递过程中信息的可靠性。三峡左岸电站功能分布和数据分布方式的计算机整个监控系统无主结构，工作站中与监控有关的实时信息全部直接来自LCU，数据库的出现故障与否对电站设备的监控及控制没有任何的影响。

2）现地控制单元方面。经过大量的调研和比对，寻找到一种配置相对简单、电缆接线相对较少，且有效增加系统的可靠性的方案：采用1个机箱、双CPU、双电源模块、双以太网及双现场总线模块。

3）信息连接接口的方式。对于信息传输较为频繁的线路，通过远程I/O模块与主线相连的信息采集模式，但注意I/O 模块安装距离不能过远；采用硬接线和现场总线并用的方式采集励磁、调速以及继电保护等系统的信息；辅助系统除跳闸、停机等的信号不直接与计算机现地控制单元相连接，这样可有效的减少电缆接线的数量提高系统运行的可靠性。

（二）发变组保护误动分析

1）机组保护状况及误动分析。出现误动的原因主要有：各个部门信息交接不到位、产品质量不合格、设计原理不够完善。以往需要一整套的机组保护：

a.各装置之间串并联线路出现断线；

b.分属装置数量多，出错概率大；

c.回路复杂），必须采用主机之下的一体化（即双主机双下线）的设计方案，有效的从各个方面减少误动发生的概率。

零部件质量问题从以下三方面解决：

a.加强生产管理体制的管理，在生产环境中铺设防静电地面，有效减少故障发生率；

b.提高各芯片的使用性能，缩减硬件配件数量，减小故障率。设计原理不够完善的问题，通过分析原因、完善保护判据来解决，一体化后，将原件数据全部导入装置，既便于数据的采集，进而完善保护判据，有效减少误动故障的发生率。

2）配置的重复与误动的关系。机组保护双重配置后，便产生了故障率随着配置设备的翻倍而成倍增加的说法，此说法片面，设计原理若不够完善的话，仅仅配置单套保护同样会发生误动故障；采用主后一体化后，减少了大量配件的安装及使用，恰好解决了因双重配置而带来的误动故障的发生率，双重配置后，配置两个中央处理器，对于误动信息的处理可以做到双管齐下，有效减少误动故障的出现。由此可见，双重配置不但没有增大误动的发生率，反而使之降低了，客观反映出主后一体化的方案切实可行。

三、结语

三峡左岸水电站已投产运行机组运行良好，通过主后一体化设计方案的采用，有效的降低了误动故障的发生率，设计的目标基本达到，通过对误动主要原因（各个部门信息交接不到位、产品质量不合格、设计原理不够完善）的分析与研究，实现了各项设备的协调运转。

参考文献：

[1] DL/T866-2004电流互感器和电压互感器选择及计算导则[S].2004.

[2] 袁季修，盛和乐，吴聚业.保护用电流互感器应用指南[M].北京：中国电力出版社，2004.

[3] 易先举.三峡左岸电站电气二次系统总体设计研究.人民长江，2005-10-20.

作者简介：张敏（1990-），男，汉族，湖北石首人，电站站长，电气二次专业。