葛洲坝500kV开关站LCU.doc

葛洲坝500kV开关站LCU设计安装及调试胡学刚 张家治湖北省输变电工程公司 长江电力葛洲坝电厂摘要：本文阐述了在保证葛洲坝500kV开关站正常运行的状态下，如何对葛洲坝500kV开关站LCU进行设计、安装、调试等全过程。给其他运行中的开关站LCU升级改造提供了宝贵的经验。关键字：葛洲坝 开关站 LCU PLC一、 引言葛洲坝水利枢纽是长江干流上修建的第一个大型水利工程，它位于长江三峡出口南津关下游2.3km处，上距三峡坝址38km，下距宜昌市中心约6km。葛洲坝水力发电厂大江电厂是华中电网的主力电厂，500kV开关站是华中电网的枢纽变电站，主要担负大江电厂的电能外送外，还转接了二江电厂、隔河岩电厂的电能外送，输向湖北、湖南和上海地区；同时开关站的500kV线路还担负着华中电网稳定措施的信号传送。500kV开关站主接线采用3/2接线方式。主设备方式的改变对系统的稳定性有着直接的影响。因此，开关站的运行方式必须满足系统安全可靠和稳定性要求。为保证500kV开关站安全可靠的运行，一套功能完善、安全稳定的LCU装置是必不可少的。本文详细阐述了在保证葛洲坝500kV开关站正常运行的状态下，如何对葛洲坝500kV开关站LCU进行设计、安装、调试等全过程。二、 葛洲坝500kV开关站LCU设计方案葛洲坝500kV开关站LCU设计基本原则如下：1、在开关站原现地控制单元的基础上，本着安全、可靠、经济、实用的原则，进行优化配置。2、系统改造后应高度可靠，本身的局部故障不会影响现场设备的正常运行，而且系统的MTBF、MTTR及各项可用性指标均达到部颁水电站计算机监控系统设备技术要求的规定。3、系统实时性好，抗干扰能力强。4、人机接口功能强，操作方便。5、PLC CPU须配置为双套，热备用，可无扰切换；6、PLC 装置能直接上以太网，可以与大江监控系统通信；7、PLC 装置配备大容量存储器，能容纳500KV开关站所有数据库、控制流程，掉电后数据不丢失；8、PLC 装置为交直流双供电，无扰切换；9、对所有开出重漏选保护装置进行校核，保证重要控制点不同时开出；10、通过配置两块CPU模件、冗余电源、以太网模件组成双CPU热备系统，实现CPU的无扰自动切换；11、为改善人机界面，配备Digital公司Pro-face系列的TFT10.4”真彩256触摸屏，并配有4M内存及MODBUS+卡，通过MODBUS+卡与2个CPU通信，在触摸屏上实现对开关站相关设备的实时监视和控制；12、配置一套SJ-30智能通讯管理装置，实现与500KV隔刀防误操作系统及6KVSEL保护装置的通信,并留有可扩充余地；13、配置一套当地操作员工作站，其功能包括对开关站设备的运行管理、数据库管理、综合计算、事故和故障的分析处理、图形显示监视控制等。运行值班人员通过彩色液晶显示器可以对开关站运行状态进行实时监视，获取所需的各种信息。开关站所有的操作控制都可以通过鼠标及键盘实现。14、配置一套GPS全球定位时钟系统，作为监控系统的时钟标准,用于对新增加的ERT模件进行对时。GPS时钟放在房内，接受天线装在室外。它接受卫星时钟信号并输出DCF77信号给ERT模件，保证SOE信号的时钟同步。电站控制以太网其拓扑图如下：工业交换机LCU触摸屏开关站LCU结构图 操作员站门远程I/O部分总线门远程I/O部分三、 葛洲坝500kV开关站LCU安装过程葛洲坝500kV开关站是一个运行中的开关站，LCU在改造施工期间，开关站并不能停运。在葛洲坝500kV开关站LCU安装过程中，无法通过监控系统监视500kV开关站系统电压，所以AVC功能中的电压闭环功能暂时无法实现，只能实现无功闭环。为保证安全，需修改主站数据库，创建I母电压、II母电压虚拟点，将AVC画面中涉及到I母电压、II母电压的地方重新连接至虚拟点，并将虚拟点测值设成正常电压值。I母频率、II母频率在施工期间品质为坏，但全厂频率在计算时只认为频率范围在48.5到51.5之间才可信，I母频率、II母频率通讯中断后测值为0，全厂频率在计算时就将其剔除，故不会影响全厂频率。所以不用创建I母频率、II母频率虚拟点。开工之前，认真做好安全措施，严格按照500kV开关站计算机监控系统改造安全措施卡所列项目执行。执行完毕后，按照下面顺序进行施工，严格控制施工进度。1、卸下LCU盘内旧设备，安装新设备（包括新型号的CPU及开入开出模件、GPS、触摸屏、开出继电器、光电交换机）。2、在盘柜配线的同时，上位机数据库、画面、流程可同时更改。3、盘柜内部配线。4、敷设至保护故障录波装置的用于监视LCU对18个开关的跳闸输出监视信号电缆。5、PLC程序灌入，做静态试验。试验方法如下：5.1将开关站监控系统从现有运行网络中独立出来，用WSOP代替主站，用GDJKGZOP做操作员站，组成一个局部网络，在局部网络里进行试验。试验完毕后，将WSOP的数据库替代主站上数据库即可。 5.2在自动到保护和电控的线路上挂对线灯，每操作一个对象，插上对应的开出继电器，通过操作员站GDJKGZOP对操作对象进行操作，确认控制信号准确到达现地设备盘柜。全部开出试验做完后，一次性恢复现地设备接线。6、在公用工控机中增加厂房顶隔刀控制流程。7、做厂房顶隔刀控制流程试验。8、更换同期装置芯片，并修改装置参数，做同期试验并拍照。9、工作完成后修改主站数据库，删除I母电压、II母电压虚拟点，将AVC画面中涉及到I母电压、II母电压的地方重新连接至开关站对应的I母电压、II母电压。退全厂AGC,AVC，待重启主站后观察全厂AGC、AVC是否运行正常，正常后投入全厂AGC,AVC。至此，500kV开关站监控系统改造施工工作完成。四、 葛洲坝500kV开关站调试过程为检验葛洲坝大江500kV开关站监控系统改造是否满足技术要求，能否正确接受远方指令，能否正确接受触摸屏发出的指令，能否正确采集到开关站各设备状态，保证工程的安全顺利实施，必须在葛洲坝电站500kV开关站进行本试验。本试验中有关带实际设备试验的部分，试验前应征得网调、梯调调度的批准。具体试验内容如下：1、对点试验，主要检验开关站LCU能否正确采集数据并上送至主站，并且能正常接收主站下发的命令。包括开关量核对、SOE量核对、模拟量核对、控制量核对、SEL通讯点核对。2、上位机流程核对：检查流程中所连的点是否正确，防止误开出。3、操作对象性质核对：检查上位机数据库中的对象所引用的点和流程是否正确，防止误开出。4主站画面核对：检查主站画面所连接的对象是否正确，防止误开出；所连接的设备的状态点是否正确，能否正确显示设备状态。5、触摸屏画面核对：检查触摸屏画面所连接的对象是否正确，防止误开出；所连接的设备的状态点是否正确，能否正确显示设备状态。6、静态流程试验6.1上位机发令，启动开关站流程内容：通过上位机发令，PLC接受命令，再通过手动置值，将流程中各分支都走到，通过观察对线灯的亮灭看逻辑思想是否正确。6.2触摸屏发令，启动开关站流程内容：通过触摸屏发令，PLC接受命令，再通过手动置值，将流程中各分支都走到，通过观察对线灯的亮灭看逻辑思想是否正确。7、实际设备动作试验7.1上位机发令，启动开关站流程，开出实际设备内容：通过上位机发令，PLC接受命令，再通过手动置值，将流程中各分支都走到，看实际设备是否动作正确。7.2触摸屏发令，启动开关站流程，开出实际设备内容：通过触摸屏发令，PLC接受命令，再通过手动置值，将流程中各分支都走到，看实际设备是否动作正确。8、和梯调核对遥信点、遥测点、遥控点9、和网调核对遥信点、遥测点、遥控点10、和MIS核对遥信点、遥测点、遥控点11、特殊功能试验500kV开关站LCU的功能设计比机组LCU的功能复杂，有很多特殊功能我们需要一一进行试验，包括：a)、断路器跳闸开出反读功能试验：当断路器跳闸开出继电器动作后，开入板能够记录到继电器动作的时间，并入历史库。b)、重选闭锁功能试验：当对跳闸回路有两点同时开出时，应重选闭锁，两点都不能够开出。c)、漏选闭锁功能试验：正常情况下漏选应动作，如果漏选没有动作，所有开出点将不能开出。d)、 GPS对时功能试验：核对开关站GPS时钟和主站的GPS时钟时间能否保持一致。e)、 SOE事件记录功能试验：当SOE动作后，PLC能够在ms级别上记录SOE动作时间，并入历史库。f)、模件故障报警功能试验：当PLC模件故障后，PLC能够正确将故障类型上报到主站，并入历史库。g)、流程互锁功能：同一控制对象不能两个流程同时执行。当一个流程在执行时，闭锁其他流程执行。但不同控制对象的流程可以同时执行。h)、开关站同期假并试验和带实际设备的同期试验i)、公用工控机厂房顶隔刀控制试验整个LCU调试时间长，安全责任大，必须严格按照先后次序进行，如前面的关键项目不能达到预想的要求则视情况决定是否继续进行试验。试验过程中，如现场出现紧急意外情况，运行值班人员可立即将AGC切至当地控制方式，处理故障并通知网调当班调度员，同时接收网调调度员的指挥。如系统出现紧急情况，网调当班调度员可下令立即中止试验，处理故障同时通知当班运行人员。整个试验过程严格做好试验记录，以备将来查询。五、 结语由于葛洲坝电站500kV开关站一直在运行状态，LCU改造不能影响主设备的运行，为本次改造增加不少麻烦。但通过合理设计、规划，成功地完成了葛洲坝电站500kV开