东武仕水电站自动化监控系统改造

李祥锋

(东武仕水电站，河北 邯郸 056500)

0 引 言

2011年，水利部开展农村水电增效扩容改造工作。2012年，河北省邯郸市东武仕水电站成为全省水利厅、财政厅批准的第一批20多座农村水电增效扩容改造水电站之一。2013年完成前期准备工作，2014年设备改造完成。在改造过程中，精心优化施工组织设计，分段化施工，达到了“改造、发电”两不误的目标，实现了改造、供水、发电多羸的局面；且当年发电量达到1 001万kW·h，收入600多万元。

1 工程概况

东武仕水电站座落在河北省东武仕水库大坝下游右岸，是东武仕水库水利枢纽工程的一个组成部分，属坝后式电站，在京广铁路和磁县县城以西约7 km的东武仕村，距离邯郸市38 km。电站装机容量2×3 200 kW，1975年正式投产发电，至2014年已经运行近40 a，机电设备老化严重，发电运行存在极大安全隐患。2012年列入水利部农村水电站增效扩容改造项目，中央专项补助资金448万元，省级财政补助资金224万元，市级财政补助资金150万元，东武仕水电站自筹资金87.54万元。本工程机电设备改造范围为：2台水轮机、2台主变压器、励磁设备、调速器设备、计算机监控自动化系统、35 kV升压站电气设备及高低压开关柜等。

2 改造前机电设备状况

东武仕水电站改造前主控室北侧的保护屏柜有：1号水车保护盘、2号水车保护盘、中央音响信号盘、1号机操作仪表盘、主变操作仪表盘、2号机操作仪表盘、直流电源仪表盘、直流电源配电盘。

主控室内东侧的保护屏有：磁东线保护屏、羊武线保护屏、1号机保护屏、2号机保护屏、1号主变保护屏、2号主变保护屏(见图1)。

图1各个屏柜位置示意

各屏柜运行状况：正常1号机运行时，1号水车保护盘、中央音响信号盘、1号机操作仪表盘、主变操作仪表盘、直流电源仪表盘、直流电源配电盘、磁东线或羊武线保护屏、1号机保护屏、1号主变或2号主变保护屏运行。正常2号机运行时，2号水车保护盘、中央音响信号盘、2号机操作仪表盘、主变操作仪表盘、直流电源仪表盘、直流电源配电盘、磁东线或羊武线保护屏、2号机保护屏、1号主变或2号主变保护屏运行。

中央音响信号盘、主变操作仪表盘、直流电源仪表盘、直流电源配电盘始终在运行状态，其他屏柜在交替运行状态。

3 计算机自动化监控系统组成

水电站要实现“无人值班(少人值守)”，必须提高自动化水平，必须投运计算机监控系统。东武仕水电站应用了南京钛能电气有限公司生产的水电站“无人值班(少人值守)”计算机自动化监控系统，由2台电脑、1号机组LCU柜、2号机组LCU柜、公用LCU柜、发电机保护柜、主变保护柜、线路保护柜、直流柜及蓄电池柜共8面柜组成。

这8面柜子计划安装在主控室内北侧1号机水车控制盘～直流配电盘八面盘的位置，电脑放到主控室内中心的工作桌上(见图2)。

图2计算机自动化监控系统结构示意

4 改造安装

增效扩容改造范围是2台水轮机、2台主变压器、励磁设备、调速器设备、计算机监控自动化系统、35 kV升压站电气设备及高低压开关柜等。东武仕水电站是东武仕水库惟一的放水口，肩负着邯郸市工农业用水的任务，所以供水不能停，机组也不能停机。对于更新改造项目，“无人值班(少人值守)”计算机监控自动化系统的正常改造安装方式都是在2台机组停机后进行；因此施工单位要求2台机组停机才能进行安装。如果停机，就意味着停止供水、停止发电，电站没有经济收入。只要1台机组运行，控制屏柜设备在交叉运行状态，这种情况下改造安装困难太大，而且影响机组安全运行，施工单位做不到。如何能做到1台机组运行，1台机组改造，是急需解决的难题。电站技术人员经过认真考虑，仔细调查，本着1台机组运行发电，1台机组改造的原则，完成了“无人值班(少人值守)”自动化监控系统的安装。

(1)电站先进行安装公共电气一次设备：35 kV升压站电气设备、高压开关柜、低压开关柜，2台主变。

(2)电站经过认真比较分析，研究决定进行1号机组改造，2号机组运行发电。一边进行1号机组的拆除、大修、安装，一边进行调速器、励磁的安装。

(3)“无人值班(少人值守)”计算机监控自动化系统的安装。

此时发电厂房运行方式是1号机停机、2号机、2号主变、羊武线路运行。1号机水车保护盘、1号机操作仪表盘在停电状态，其他盘都在正常运行状态。拆除1号水车保护盘。1号机操作仪表盘只能把仪表线、端子线拆掉，盘无法拆掉，因为和中央音响信号盘、主变仪表操作盘连在一起。

①1号机LCU柜就位。把1号水车保护盘拆掉，将1号机LCU柜放到1号水车保护盘位置(见图3)。

图31号机LCU柜位置示意

将1号机LCU柜与1号机蝴蝶阀、调速器、励磁、高压开关柜等所有端子线接好。

②将2号机LCU柜～蓄电池柜共7面柜放到原2号水车保护盘～直流配电盘的前面，距离约1 m(见图4)。

每一面柜用槽钢做1个底座，高度和原保护盘基础持平，方便将新保护柜挪到旧保护盘位置上。在旧盘的底部开1个孔，方便控制电缆从旧盘底部的电缆沟穿过旧盘底部、新柜底部到达新柜内端子上。每根控制电缆放线时多放1～2 m。

图42号机LCU柜位置示意

③直流充馈电柜和蓄电池柜接线。把直流充馈电柜和蓄电池柜的进线接好，具备送电条件。

④公用LCU柜接线。把公用LCU柜有关1号机及附属设备的连线接好。

⑤发电机保护柜接线。把发电机保护柜中1号机的连线接好。

此时已经具备1号机开机条件。1号机所有的设备都安装完毕，因此开启1号机运行。运行方式是1号机、2号主变、羊武线运行。盘柜运行状态是：新1号LCU柜、公用LCU柜、新发电机保护柜、新直流充馈电柜、蓄电池柜投入运行，中央音响信号盘、主变操作仪表盘、直流电源仪表盘、直流电源配电盘、2号主变保护屏、羊武线路保护屏继续保持正常运行。

⑥主变保护柜接线。此时运行工况是2号主变运行。盘柜运行状况：旧主变仪表操作盘、旧2号主变保护屏与中央音响信号盘、直流电源仪表盘、直流配电盘运行。主变保护柜中的1号主变端子与高低压开关柜及主变的连接的端子线接好，投入1号主变，2号主变退出运行。新主变保护柜中的1号主变保护就投入运行状态，再将主变保护柜中的2号主变端子与高低压开关柜及主变的连接的端子线接好，就可以投入2号主变运行。主变保护柜接线完毕完全处于正常运行状态。

⑦35 kV线路保护柜接线。此时运行工况是羊武线运行，盘柜运行状况：主变操作仪表盘、羊武线路保护屏、中央音响信号盘与直流电源仪表盘、直流配电盘运行。先接好槐东线保护的端子接线，投入槐东线运行，新35 kV线路保护柜中的槐东线保护投入运行；再接好羊武线保护的端子接线，羊武线投入运行，槐东线退出运行。新35 kV线路保护柜改造完毕。

⑧2号LCU柜接线、公用LCU柜中的有关2号机及附属设备的连线、发电机保护柜中2号机保护接线。同1号机，把2号LCU柜、公用LCU柜剩余端子线、发电机保护柜中剩余端子线接好，2号机具备运行条件。

图5系统改造完工

2号机所有的设备都安装完毕，具备运行条件时，开启2号机运行。此时，所有的新柜接线完毕都投入运行，旧盘已经退出运行。

⑨新柜就位。拆除所有旧盘从2号水车保护盘～直流配电盘及6面继电保护屏。从2号LCU柜开始，把2号LCU柜～蓄电池柜7面柜向原保护盘位置缓缓移动，依次就位，多余的控制电缆余到电缆沟里。

⑩整理接线，8面保护柜安装完毕。最后，安装电脑、音响、打印机等(见图5)。

5 结 语

东武仕水电站采用了此方法进行“无人值班(少人值守)”自动化监控系统的改造，达到改造、发电两不误的目标，确保了正常供水发电。同时，电站当年发电量1 001万kW·h，收入600多万元，实现了改造、供水、发电多赢的局面。2015年发电量1 018万kW·h，2016年1 338万kW·h，2017年发电量1 823万kW·h，发电量逐年递增。