乌弄龙电站坝区柴油发电机远方一键并网功能的实现.pdf

云南水力发电YUNNAN WATER POWER143第 40卷第 2期0 引言90 年代初，原能源部电力司和中电联科技工作部先后组织召开了有关水电机组以及调速、励磁、自动化元件和计算机监控系统等一系列的改造规划会议，全面部署水电厂机电设备的技术改造任务，为随后开展水电厂“无人值班”（少人值守）工作奠定了基础，完成了实质性的准备1。也就是从那时开始，我国开始试点“无人值班”模式。经过多年探索和总结，目前，无人值班模式已经比较成熟，新建大中型电站基本都是以无人值班模式进行建造。乌弄龙水电站位于云南省迪庆州维西县巴迪乡境内的澜沧江上游河段上，是澜沧江干流水电基地上游河段规划“一库七级”梯级电站中的第 2 级电站，上邻古水水电站，下接里底水电站2。2019 年 7 月 13 日，电站 4 台混流式发电机组全部投产发电。经过两年多，电站全体员工共同努力，于 2021 年 12 月 16 日正式进入“无人值班”模式。电站坝区柴油发电机远方一键并网功能，就是在这一时期由电站员工通过技术改造实现的。1 400 V 坝区公用电系统华能澜沧江水电股份有限公司大中型水电站无人值班技术规范对实现无人值班的技术条件进行了详细的要求。设备的技术要求方面，主要包括对机组事故闸门及进水主阀、泄洪及放空闸门、主要机电设备、调速器及其油压系统、励乌弄龙电站坝区柴油发电机远方一键并网功能的实现沈唯羽，宗和刚（华能澜沧江水电股份有限公司乌弄龙里底水电厂，云南 迪庆 674606）摘要：介绍了乌弄龙电站以无人值班电厂建设为契机，进行技术改造的一个案例；该案例实施成功的实现了柴油发电机远方一键并网带负荷运行的功能，提升了电站的自动化水平，降低了由于供电不及时，未能及时开启泄洪闸门，出现漫坝的安全风险。为电站实现无人值班和建设世界一流水电厂奠定基础。关键词：水电站；无人值班；柴油发电机；远方；一键并网中图分类号：TV737文献标识码：B文章编号：1006-3951(2024)02-0143-05DOI：10.3969/j.issn.1006-3951.2024.02.034Implementation of Remote One-click Grid Connection Function for Diesel Generators in the Dam Area of Wunonglong Hydropower StationSHEN Weiyu,ZONG Hegang(Huaneng Lancang River Hydropower Inc.,Wunonglong and Lidi Hydropower Plant,Diqing 674606,China)Abstract:This paper introduces a case study of Wunonglong Hydropower Stations technological transformation taking the construction of an unmanned power plant as an opportunity.The successful implementation of this case has achieved the function of remote one click grid connection and load operation of diesel generators,improved the automation level of the power station,and reduced the safety risk of dam overflow caused by untimely power supply and failure to open the flood gate in a timely manner.It lays the foundation for unmanned power stations and the construction of world-class power plants.Keywords:hydropower station;unattended;diesel generator;remote;one-click grid connection收稿日期：2023-01-10作者简介：沈唯羽（1993-），女，云南昆明人，工程师，主要从事水电站计算机监控系统相关研究工作。*144云南水力发电2024 年第 2 期磁系统、计算机监控系统、公用及辅助设备系统的监控、通信系统、视频监视系统、厂用电系统、直流电源系统、关键设备的电源配置等设备的要求。其中对厂用电系统的要求中有 2 条是：厂用电系统应接线简单、运行灵活、供电可靠。厂用电电源除取自机端及送出系统外，还应有可靠的外来备用电源；电站应配备紧急备用柴油发电机组，其容量应满足全厂失电时开启泄洪闸门、带动厂房排水泵、电站黑启动的需要。用于开启水库泄洪闸门的紧急备用柴油发电机组应装设在坝顶及以上的高程3。400 V 坝区公用电系统作为电站厂用电系统的一部分，其结构如图 1 所示，它分为 a 段母线和 b段母线，分别挂在 10 kV 厂用电的段和段上；a 段由进线开关 481 供电；b 段由进线开关 482 供电，b 段上还配有紧急备用柴油发电机组 2DG，484 为柴油发电机组自带的出口开关，483 是柴油发电机所在分支的进线开关，当段和段均失压时，柴油发电机组 2DG 紧急启动；480 开关为 a段母线和 b 段母线之间的联络开关。经过梳理，坝区400 V公用电系统的a段和b段所带负荷见表1。2 现状分析乌弄龙电站自投产坝区 400 V 公用电系统中表 1 400 V 坝区公用电系统 a/b 段母线所带负荷统计表序号a 段母线所带负荷b 段母线所带负荷1坝体渗漏动力盘 BS-01坝体渗漏动力盘 BS-012UPS 控制系统 1 号电源UPS 控制系统 2 号电源3直流控制系统 1 号电源直流控制系统 2 号电源4地下主厂房排烟风机远程 I/O 柜电源 1地下主厂房排烟风机远程 I/O 柜电源 25全厂排风动力配电箱 DP53全厂排风动力配电箱 DP536进水口门机动力配电箱 DP54进水口门机动力配电箱 DP547进水口液压启闭机动力配电箱 DP55进水口液压启闭机动力配电箱 DP558进水口液压启闭机动力配电箱 DP56进水口液压启闭机动力配电箱 DP569泄洪闸门机动力配电箱 DP57泄洪闸门机动力配电箱 DP5710泄洪闸液压启闭机动力配电箱 DP58泄洪闸液压启闭机动力配电箱 DP5811泄洪闸液压启闭机动力配电箱 DP59泄洪闸液压启闭机动力配电箱 DP5912底孔动力配电箱 DP60底孔动力配电箱 DP6013底孔动力配电箱 DP61底孔动力配电箱 DP6114消力池渗漏泵动力配电箱 DP62消力池渗漏泵动力配电箱 DP6215开关站动力盘 KZ-03开关站动力盘 KZ-0116火灾报警系统 1 号电源火灾报警系统 2 号电源?图 1 400V 坝区公用电系统图的柴油发电机 2DG 就具备上位机远方一键启动及一键停止的功能，但启动后还需手动操作 483、484等开关才能完成并网至 b段母线，带负荷运行。通过前期测试，若应急人员从应急待命室下至中沈唯羽，宗和刚 乌弄龙电站坝区柴油发电机远方一键并网功能的实现145控室进行柴发启动，再前往 400 V 坝区厂用电室进行开关分合操作约需要 17 min，测试结果见表 2。表 2 改造前柴发带负荷运行时间统计表测试时间测试人柴发带负荷所需时间平均值2021.02.21 10 20 运行人员 A17 3717 202021.02.22 15 00 运行人员 B16 582021.02.22 17 00 运行人员 C17 27表 2 反映出如下问题：由于柴油发电机室和 400 V 坝区厂用电室距离应急待命室较远，真的遇到紧急情况，在上位机上远方启动柴油发电机之后，还需要跑到柴油发电机室和 400 V 坝区厂用电室去手动操作 483、484 等开关，费时费力；由于并网操作是发电厂一项重要的操作，步骤较多，且操作复杂，手动操作存在误操作的可能性，安全隐患较大4；a 段母线和 b 段母线所带负荷都非常重要，一旦 a 段失电，b 段不能及时供上电，后果很严重。另外，根据无人值班要求，所有常规操作过程均应能由计算机监控系统自动完成，不需进行人为干预5。鉴于以上痛点，电站开展了技术改造工作，在 b 段母线失压的情况下，能在监控系统上位机直接发一键并网令，柴油发电机2DG启动后自动合483、484等开关完成并网。3 实现方案3.1 合闸条件统一现场调研发现 400 V 坝区公用电 b 段备用电源 483 开关在监控系统上远方合闸的条件为 481开关及 482 开关在分位；而 483 开关现地二次侧合闸条件为 480 开关及 482 开关在分位；两者不一致，监控上位机合闸条件需与现地合闸条件保持一致，因此需修改483开关的监控远方合闸条件。1）打开坝区 LCU 的 PLC 程序，找到 4DCB4_H（开关 483 合闸流程）这个流程图。2）将“481 分 位？II_BBUF1=1&II_BBUF2=0”修改为“480 分位？II_BBUF5=1&II_BBUF6=0”，并修改报警码为“480不在分位，流程退出”，详见图 2。3.2 一键并网功能实现一键并网功能的实现，需要对上位机数据库和操作画面进行修改，还需要对下位机 PLC 程序和流程图进行相应修改。3.2.1 上位机修改1）打开上位机数据库，在坝区-控制量这个树支下面新增 1 个控制量，并修改信号描述，详细信息见表 3。表 3 坝区控制量新增远方启动坝区柴发一键并网表修改前描述修改后描述开出对象开出命令新增 Control46远方启动坝区柴发一键并网93132）打开上位机数据库，在坝区-对象这个树支下面找到第 22 个对象：坝区柴油发电机操作，并对这个对象的控制属性、计算属性以及脚本进行修改，新增一键并网的控制属性，新增并网允许的计算属性，如图 3 所示；最后在脚本中新增如图 4 所示框选内容。图 2 监控上位机 483 开关合闸条件修改图图 3 控制属性和计算属性新增图图 4 脚本新增内容图146云南水力发电2024 年第 2 期3）打开 D:NC3.0projects.wnldrv 下的 bqplcdrv.info 文件，添加报警码，新增报警码见表 4。表 4 坝区 PLC 报警码新增内容表序号报警码报警内容15911坝区 b 段柴发进线有压，流程退出25912坝区 b 段 483 开关分闸失败，流程退出35913坝区 b 段 484 开关分闸失败，流程退出45914坝区 480 开关分闸失败，流程退出55915坝区 b 段 482 开关分闸失败，流程退出65916坝区 b 段 484 开关不在分位，流程退出75917坝区 b 段 484 开关合闸失败，流程退出85918坝区 b 段 482 开关不在分位，流程退出95919坝区 480 开关不在分位，流程退出105920坝区 b 段 483 开关不在分位，流程退出115921坝区 b 段 483 开关合闸失败，流程退出125922坝区 b 段无压，流程告警4）在厂用电-400 V 坝区用电运行操作图画面内增加坝区柴发一键并网功能按钮。3.2.2 下位机修改1）打开坝区PLC程序，找到SC_CTRL程序段，并在坝区柴油发电机控制程序段处，新增柴发并网程序段，见图 5 和表 5。图 5 新增并网程序段图3.2.3 功能验证功能验证分为静态验证和动态验证。静态验证步骤如下：将 400 V 坝区公用电备投控制方式切换把手切至“切除”；断开400 V 坝区公用电 b 段进线 482 开关，将 400 V 坝区公用电 b 段停电；将 400 V 坝区公用电开关控制方式切至“现地”；将 400 V 坝区公用电480、482、483 开关摇至试验位；拔出坝区 LCU柜开出模件至开出继电器插箱的连接电缆；以上安全措施执行完毕后，检查 400 V 坝区公用电 b段确已无压；在上位机 400 V 坝区公用电画面内点击坝区柴发，点击一键并网操作；检查流程执行正常，开出点号与实际对应。验证实试验结果形成静态验证简报。动态验证步骤如下：恢复坝区 LCU 柜开出模件至开出继电器插箱的连接电缆；检查 480、482 开关在试验位分闸；在上位机 400 V 坝区公用电画面内点击 483 开关，点击合闸操作，测试“480试验位分，482 试验位分”的情况，应报流程正常；待 483 合闸正常后断开 483 开关；在试验位合上 480 开关，482 开关保持试验位分闸；在上位机400 V 坝区公用电画面内点击 483 开关，点击合闸操作，此时因 480 在试验位合闸，应报流程退出；在试验位断开480开关，在试验位合上482开关；在上位机 400 V 坝区公用电画面内点击 483 开关，点击合闸操作，此时因 482 在试验位合闸，应报流程退出；在上位机 400 V 坝区公用电画面内点击坝区柴发，点击一键并网操作；检查流程执行正常，柴油发电机启动、并网正常。动态验证试验结果如图 7 所示。4 结束语以无人值班电厂建设为契机，电站开展了坝区柴油发电机远方一键并网功能技术改造，通过改造成功的新增了坝区 400 V 柴油发电机一键并网功能，经过测试在坝区厂用电失电的紧急情况下，运行人员能够在 3 min 内通过远方一键并网开启柴油发电机带负荷运行，迅速恢复坝区泄洪设施供电，极大的降低了由于未能及时开启泄洪闸门，出现漫坝的安全风险，很好的保护了电站和下游人民的生命财产安全，这也为电站建设成世界一 表 5 坝区 PLC 程序段修改增加柴发一键并网控制部分表操作名称I1I2SEQ_SXSEQ坝区柴发一键并网SEQ_CMMD931347BQCFBW2）流程图下新建 1 个单控流程（BQCFBW），流程名与上表中定义的 SEQ 名一致。具体流程见图 6。3）下位机中 PLC 程序及流程图修改完毕，进行保存和编译，无误之后，下载到坝区 LCU 的PLC 中即可。沈唯羽，宗和刚 乌弄龙电站坝区柴油发电机远方一键并网功能的实现147图 7 动态验证窗口图流水电厂打下基础。参考文献：1杨金栋，周志清，方辉钦.我国水电厂“无人值班”（少人值守）工作评述J.水电自动化与大坝监测，2002,（4）:1-5.2宗和刚.乌弄龙水电站泄洪闸门远程控制精度优化J.云南水力发电，2021,37（3）:201-204.3Q/HN-1-6300.08.001-2019 华能澜沧江大中型水电站无人值班技术规范S.4江蔚.“一键并网”技术在梅钢 50 MW 发电机组的应用J.冶金动力，2020,（4）:44-46.5 张玉平，王德宽，袁宏，等.水电厂AGC与“无人值班”（少人值守）J.水电站机电技术，2004,（3）:12-13+17.图 6 坝区柴油发电机一键并网流程图?