葛洲壩500kV開關站LCU設計安裝及調試胡學剛 張家治湖北省輸變電工程公司 長江電力葛洲壩電廠摘要：本文闡述了在保證葛洲壩500kV開關站正常運行的狀態下，如何對葛洲壩500kV開關站LCU進行設計、安裝、調試等全過程。給其他運行中的開關站LCU升級改造提供了寶貴的經驗。關鍵字：葛洲壩 開關站 LCU PLC一、 引言葛洲壩水利樞紐是長江干流上修建的第一個大型水利工程，它位于長江三峽出口南津關下游2.3km處，上距三峽壩址38km，下距宜昌市中心約6km。葛洲壩水力發電廠大江電廠是華中電網的主力電廠，500kV開關站是華中電網的樞紐變電站，主要擔負大江電廠的電能外送外，還轉接了二江電廠、隔河巖電廠的電能外送，輸向湖北、湖南和上海地區；同時開關站的500kV線路還擔負著華中電網穩定措施的信號傳送。500kV開關站主接線采用3/2接線方式。主設備方式的改變對系統的穩定性有著直接的影響。因此，開關站的運行方式必須滿足系統安全可靠和穩定性要求。為保證500kV開關站安全可靠的運行，一套功能完善、安全穩定的LCU裝置是必不可少的。本文詳細闡述了在保證葛洲壩500kV開關站正常運行的狀態下，如何對葛洲壩500kV開關站LCU進行設計、安裝、調試等全過程。二、 葛洲壩500kV開關站LCU設計方案葛洲壩500kV開關站LCU設計基本原則如下：1、在開關站原現地控制單元的基礎上，本著安全、可靠、經濟、實用的原則，進行優化配置。2、系統改造后應高度可靠，本身的局部故障不會影響現場設備的正常運行，而且系統的MTBF、MTTR及各項可用性指標均達到部頒水電站計算機監控系統設備技術要求的規定。3、系統實時性好，抗干擾能力強。4、人機接口功能強，操作方便。5、PLC CPU須配置為雙套，熱備用，可無擾切換；6、PLC 裝置能直接上以太網，可以與大江監控系統通信；7、PLC 裝置配備大容量存儲器，能容納500KV開關站所有數據庫、控制流程，掉電后數據不丟失；8、PLC 裝置為交直流雙供電，無擾切換；9、對所有開出重漏選保護裝置進行校核，保證重要控制點不同時開出；10、通過配置兩塊CPU模件、冗余電源、以太網模件組成雙CPU熱備系統，實現CPU的無擾自動切換；11、為改善人機界面，配備Digital公司Pro-face系列的TFT10.4”真彩256觸摸屏，并配有4M內存及MODBUS+卡，通過MODBUS+卡與2個CPU通信，在觸摸屏上實現對開關站相關設備的實時監視和控制；12、配置一套SJ-30智能通訊管理裝置，實現與500KV隔刀防誤操作系統及6KVSEL保護裝置的通信,并留有可擴充余地；13、配置一套當地操作員工作站，其功能包括對開關站設備的運行管理、數據庫管理、綜合計算、事故和故障的分析處理、圖形顯示監視控制等。運行值班人員通過彩色液晶顯示器可以對開關站運行狀態進行實時監視，獲取所需的各種信息。開關站所有的操作控制都可以通過鼠標及鍵盤實現。14、配置一套GPS全球定位時鐘系統，作為監控系統的時鐘標準,用于對新增加的ERT模件進行對時。GPS時鐘放在房內，接受天線裝在室外。它接受衛星時鐘信號并輸出DCF77信號給ERT模件，保證SOE信號的時鐘同步。電站控制以太網其拓撲圖如下：工業交換機LCU觸摸屏開關站LCU結構圖 操作員站門遠程I/O部分總線門遠程I/O部分三、 葛洲壩500kV開關站LCU安裝過程葛洲壩500kV開關站是一個運行中的開關站，LCU在改造施工期間，開關站并不能停運。在葛洲壩500kV開關站LCU安裝過程中，無法通過監控系統監視500kV開關站系統電壓，所以AVC功能中的電壓閉環功能暫時無法實現，只能實現無功閉環。為保證安全，需修改主站數據庫，創建I母電壓、II母電壓虛擬點，將AVC畫面中涉及到I母電壓、II母電壓的地方重新連接至虛擬點，并將虛擬點測值設成正常電壓值。I母頻率、II母頻率在施工期間品質為壞，但全廠頻率在計算時只認為頻率范圍在48.5到51.5之間才可信，I母頻率、II母頻率通訊中斷后測值為0，全廠頻率在計算時就將其剔除，故不會影響全廠頻率。所以不用創建I母頻率、II母頻率虛擬點。開工之前，認真做好安全措施，嚴格按照500kV開關站計算機監控系統改造安全措施卡所列項目執行。執行完畢后，按照下面順序進行施工，嚴格控制施工進度。1、卸下LCU盤內舊設備，安裝新設備（包括新型號的CPU及開入開出模件、GPS、觸摸屏、開出繼電器、光電交換機）。2、在盤柜配線的同時，上位機數據庫、畫面、流程可同時更改。3、盤柜內部配線。4、敷設至保護故障錄波裝置的用于監視LCU對18個開關的跳閘輸出監視信號電纜。5、PLC程序灌入，做靜態試驗。試驗方法如下：5.1將開關站監控系統從現有運行網絡中獨立出來，用WSOP代替主站，用GDJKGZOP做操作員站，組成一個局部網絡，在局部網絡里進行試驗。試驗完畢后，將WSOP的數據庫替代主站上數據庫即可。 5.2在自動到保護和電控的線路上掛對線燈，每操作一個對象，插上對應的開出繼電器，通過操作員站GDJKGZOP對操作對象進行操作，確認控制信號準確到達現地設備盤柜。全部開出試驗做完后，一次性恢復現地設備接線。6、在公用工控機中增加廠房頂隔刀控制流程。7、做廠房頂隔刀控制流程試驗。8、更換同期裝置芯片，并修改裝置參數，做同期試驗并拍照。9、工作完成后修改主站數據庫，刪除I母電壓、II母電壓虛擬點，將AVC畫面中涉及到I母電壓、II母電壓的地方重新連接至開關站對應的I母電壓、II母電壓。退全廠AGC,AVC，待重啟主站后觀察全廠AGC、AVC是否運行正常，正常后投入全廠AGC,AVC。至此，500kV開關站監控系統改造施工工作完成。四、 葛洲壩500kV開關站調試過程為檢驗葛洲壩大江500kV開關站監控系統改造是否滿足技術要求，能否正確接受遠方指令，能否正確接受觸摸屏發出的指令，能否正確采集到開關站各設備狀態，保證工程的安全順利實施，必須在葛洲壩電站500kV開關站進行本試驗。本試驗中有關帶實際設備試驗的部分，試驗前應征得網調、梯調調度的批準。具體試驗內容如下：1、對點試驗，主要檢驗開關站LCU能否正確采集數據并上送至主站，并且能正常接收主站下發的命令。包括開關量核對、SOE量核對、模擬量核對、控制量核對、SEL通訊點核對。2、上位機流程核對：檢查流程中所連的點是否正確，防止誤開出。3、操作對象性質核對：檢查上位機數據庫中的對象所引用的點和流程是否正確，防止誤開出。4主站畫面核對：檢查主站畫面所連接的對象是否正確，防止誤開出；所連接的設備的狀態點是否正確，能否正確顯示設備狀態。5、觸摸屏畫面核對：檢查觸摸屏畫面所連接的對象是否正確，防止誤開出；所連接的設備的狀態點是否正確，能否正確顯示設備狀態。6、靜態流程試驗6.1上位機發令，啟動開關站流程內容：通過上位機發令，PLC接受命令，再通過手動置值，將流程中各分支都走到，通過觀察對線燈的亮滅看邏輯思想是否正確。6.2觸摸屏發令，啟動開關站流程內容：通過觸摸屏發令，PLC接受命令，再通過手動置值，將流程中各分支都走到，通過觀察對線燈的亮滅看邏輯思想是否正確。7、實際設備動作試驗7.1上位機發令，啟動開關站流程，開出實際設備內容：通過上位機發令，PLC接受命令，再通過手動置值，將流程中各分支都走到，看實際設備是否動作正確。7.2觸摸屏發令，啟動開關站流程，開出實際設備內容：通過觸摸屏發令，PLC接受命令，再通過手動置值，將流程中各分支都走到，看實際設備是否動作正確。8、和梯調核對遙信點、遙測點、遙控點9、和網調核對遙信點、遙測點、遙控點10、和MIS核對遙信點、遙測點、遙控點11、特殊功能試驗500kV開關站LCU的功能設計比機組LCU的功能復雜，有很多特殊功能我們需要一一進行試驗，包括：a)、斷路器跳閘開出反讀功能試驗：當斷路器跳閘開出繼電器動作后，開入板能夠記錄到繼電器動作的時間，并入歷史庫。b)、重選閉鎖功能試驗：當對跳閘回路有兩點同時開出時，應重選閉鎖，兩點都不能夠開出。c)、漏選閉鎖功能試驗：正常情況下漏選應動作，如果漏選沒有動作，所有開出點將不能開出。d)、 GPS對時功能試驗：核對開關站GPS時鐘和主站的GPS時鐘時間能否保持一致。e)、 SOE事件記錄功能試驗：當SOE動作后，PLC能夠在ms級別上記錄SOE動作時間，并入歷史庫。f)、模件故障報警功能試驗：當PLC模件故障后，PLC能夠正確將故障類型上報到主站，并入歷史庫。g)、流程互鎖功能：同一控制對象不能兩個流程同時執行。當一個流程在執行時，閉鎖其他流程執行。但不同控制對象的流程可以同時執行。h)、開關站同期假并試驗和帶實際設備的同期試驗i)、公用工控機廠房頂隔刀控制試驗整個LCU調試時間長，安全責任大，必須嚴格按照先后次序進行，如前面的關鍵項目不能達到預想的要求則視情況決定是否繼續進行試驗。試驗過程中，如現場出現緊急意外情況，運行值班人員可立即將AGC切至當地控制方式，處理故障并通知網調當班調度員，同時接收網調調度員的指揮。如系統出現緊急情況，網調當班調度員可下令立即中止試驗，處理故障同時通知當班運行人員。整個試驗過程嚴格做好試驗記錄，以備將來查詢。五、 結語由于葛洲壩電站500kV開關站一直在運行狀態，LCU改造不能影響主設備的運行，為本次改造增加不少麻煩。但通過合理設計、規劃，成功地完成了葛洲壩電站500kV開