水电站大坝400V备自投改造研究

王小侣

摘 要：随着我国电力行业飞速发展，自动化应用越来越广，用户对电力要求越来越高，检修运行人员对设备可靠性越来越严，为了保证电站设备的运行可靠性、安全性，根据本文的备自投设计、改造，充分展示了备自投装置的实用性。

关键词：水电站;备自投;改造

中图分类号：TV698.1文献标识码：A文章编号：1003-5168（2018）28-0090-02

Abstract： With the rapid development of China's power industry， automation applications are becoming more and more extensive， users are getting higher and higher power requirements， and maintenance personnel are becoming more and more strict on equipment reliability. In order to ensure the reliability and safety of power station equipment， according to the provisions of this paper APD design and transformation have fully demonstrated the practicality of the APD device.

Keywords： hydropower station;APD;transformation

发电站、变电站对供电安全性要求较高，通常设计两路单独电源点，一路为主用电源，另一路为备用，通常由主用电源供电，当主用电源故障或停电时，备用电源以自动方式投入确保负荷电源不断电，从而确保供电的可靠性。

1 备自投简介

备用电源自动投入装置，简称“备自投”。常用的备自投有明备用和暗备用两种，明备用是指专门设置一备用电源，并安装设备用电源自动投入装置。当某台工作变压器故障断开时，就可有选择地把备用变压器迅速投入停电的那段母线上，以保证立即恢复供电。

暗备用是指不专门设置备用电源，两台或多台厂用变压器互为备用，并且每台变压器的容量都选得较大。以两台互为备用为例，正常工作时，两台厂用变压器都投入运行，当其中任一台变压器故障断开时，故障段母线就自动切换到另一台厂用变压器供电。

备自投常用方式有以下3种。①母联分段备自投：分段母线正常运行时投入备自投，母联断路器断开，当一段母线进线电源故障使得母线失电时，备自投投入合上母联断路器。②进线备自投：母线上两路进线电源正常时一路运行，另一路备用，当主用线路故障使得母线失电时，备自投投入将备用线路自动投入。③变压器备自投：两台变压器，一台主用，一台备用，当主用变压器发生故障，母线失电时，备自投投入将备用变压器自动投入。

2 站内简介

某水电站为境外项目，因水电站特殊，仅有一路柴油机备用电源，当电网故障，机组甩负荷后，全站将短时失电，主厂房至大坝3km，10kV线路为钢芯铝绞架空线，每年雨季都遭受所在地区的暴雨、雷电、山体滑坡、草藤蔓延等因素破坏，影响了大坝的可靠供电，水电站大坝是非常重要的水工建筑物，一旦突来洪水、10kV供电中断、上坝公路坍塌，检修人员根本来不及到大坝进行启动柴油机及倒负荷、提闸门等操作，这样就会发生水漫坝的恶性事故。为了大坝的可靠安全供电，工作人员进行了升级改造工作，使得大坝柴油机在失电时实现了自启动。

3 改造目的和方法

3.1 改造目的

400V母线供电电源取自厂房10kV 055断路器，备用电源为大坝柴油发电机，大坝柴油发电机不具备备自投功能。为了提高大坝用电可靠性，保证防汛安全，在坝区PLC内添加备自投程序。

3.2 改造方法及说明

第一，在大坝LCUA1柜柜体安装一个转换开关，为“大坝备自投现地投/退”开关，接入开入量DI177，定义为“大坝备自投现地退出”;接入开入量DI176，定义为“大坝备自投现地投入”。

第二，在大坝LCUA1柜增加柴油发电机本体开关416-1位置信号，接入开入量DI174，定义为“大坝柴油发电机本体开关416-1分位”;接入开入量DI175，定义为“大坝柴油发电机本体开关416-1合位”。

第三，在中控室操作员站后台增加虚拟量“大坝备自投后台投入”“大坝备自投后台退出”按钮，实现远方投退备自投功能。

第四，定义大坝LCUA1柜PLC第68路开出继电器R68为“启动柴油发电机”出口，此功能目的如下：①系统失电时，柴油发电机可以自动启动;②实现上位机启、停大坝柴油发电机功能。

3.3 逻辑判据

3.3.1 流程一：系统失电自动启柴油发电机。第一，备自投充电条件1：大坝LCUA1柜“现地/远方”控制方式把手置“现地”位&大坝LCU柜“大坝备自投投入”信号DI176=1。第二，备自投充电条件2：大坝LCUA1柜“现地/远方”控制方式把手置“远方”位&后台“大坝备自投投入”&大坝LCU柜“大坝备自投投入”DI176=1。第三，备自投充电条件满足后（条件1或条件2满足其中一个即可），如系統失电，动作过程如下。①大坝PLC检测62B低压侧无压，即A、B、C 3相电压小于10%Ue;A、B、C 3相电流为零。②PLC延时20s，分415断路器（继电器R65开出），如20s后62B低压侧电压大于70% Ue，则认为系统电压已正常，不启动柴油发电机。③415断路器确已分闸（“分闸DI168=1”&“合闸DI169=0”）。④启动大坝柴油发电机（继电器R68开出，且一直保持线圈得电，当R68失电时，柴油发电机自动停止）。⑤延时60s;⑥PLC判柴油发电机本体出口开关是否在合位（“合位DI175=1”&“分位DI174=0”）。⑦确认柴油发电机本体出口开关在合位后，合416断路器（继电器R66开出）。⑧检测62B低压侧是否有压，即A、B、C 3相电压大于70% Ue。⑨中控室启动大坝LCU光字牌“大坝柴油发电机供电正常”。

3.3.2 流程二：远方启动柴油发电机。①远方中控室发“启动大坝柴油发电机”令。②大坝PLC出口分415断路器并检查确分（“分闸DI168=1”&“合闸DI169=0”）。③大坝PLC检测62B低压侧无压，即A、B、C 3相电压小于10% Ue;A、B、C 3相电流为零。④启动柴油发电机（继电器R68开出，且一直保持线圈得电，当R68失电时，柴油发电机自动停止）。⑤延时60s。⑥PLC判柴油发电机本体出口开关416-1是否在合位（“合位DI175=1”&“分位DI174=0”）。⑦确认柴油发电机本体出口开关416-1在合位后，合416断路器（继电器R66开出）。⑧检测62B低压侧有压，A、B、C 3相电压大于70%Ue。⑨中控室报“大坝柴油发电机供电正常”信号。

3.3.3 流程三：远方停大坝柴油发电机。①远方发“停大坝柴油发电机”令;②继电器R68出口失电;③发“停大坝柴油发电机”令60s后判断判柴油发电机本体出口开关在分位（“合位DI175=0”&“分位DI174=1”）;④中控室报“大坝柴油发电机停机成功”信号[1]。

4 试验校核

第一，在中控室操作员站远方发“启动大坝柴油发电机”令，柴油机启动，建压正常后，本体开关416-1合闸成功。

第二，在中控室操作员站远方发“停大坝柴油发电机”令，柴油机本体开关416-1分闸，柴油机停机成功。

第三，投入大坝LCU柜“大坝备自投投入”压板，将大坝LCUA1柜“现地/远方”控制方式把手置“现地”位，手动断开415断路器，大坝柴油机自动启动，建压正常后，本体开关416-1、416断路器合闸成功。400V母线电压正常，逻辑416、415断路器位置互为闭锁，合415断路器失败。

第四，现地操作停柴油机按钮，断开本体开关416-1、416断路器，柴油机空转至停机成功。

通过试验验证了柴油机程序、流程执行正确，从而缩短了人为现地启动柴油机的时间，缩短了停电时间，提高了备用电源的可靠性。

5 结语

本文介紹了水电站一个典型的微机备用电源自投装置改造项目，只需硬件满足条件及合理的程序设计，自适应备自投功能就能实现。随着电力自动化水平越来越高，在今后工作领域中运用将越来越多。

参考文献：

[1]许正亚.电力系统自动装置[M].北京：水电出版社，1989.