肖懷前,孫傳倉,韓春橋,夏錦永

(江蘇省淮沭新河管理處,江蘇 淮安 223005)

1 前 言

淮陰第二抽水站(以下簡稱淮陰二站)位于江蘇省淮安市境內,與淮陰一站組成江蘇省江水北調第三級翻水站,承擔向洪澤湖和淮北地區(qū)補水的任務,設計抽水能力 100m3/s?；搓幎景惭b 3臺套葉輪直徑 3.1m的立式全調節(jié)軸流泵機組,配套 3臺功率為 2800kW的同步電機。作為江蘇省大型泵站的現(xiàn)代化典型,該站目前實行“少人值班”的運行管理體制(包括抽水站、變電站,每個運行班只設3名值班人員),正努力向“無人值班、少人值守”的目標邁進。此舉順應了水利現(xiàn)代化趨勢,促進了水利工程運行管理從"人力"型向"技術"型 的轉變,減少了人力、財力,提高了運行管理效率?，F(xiàn)將支持該目標實現(xiàn)的幾項關鍵技術介紹如下。

2 微機監(jiān)控系統(tǒng)

淮陰二站微機監(jiān)控系統(tǒng)由南京科工公司開發(fā)制作,具有數(shù)據(jù)采集與處理、運行監(jiān)視和事故報警、控制與調節(jié)、數(shù)據(jù)通訊等功能。其中現(xiàn)場測控單元由GE公司最先進的 M 60和 SR750繼電保護器、施耐德公司的 TSXP57系列 PLC、南京科工公司的 MMC葉片調節(jié)控制器、數(shù)據(jù)采集服務器構成,主要負責現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集并通過網(wǎng)絡將所采集的數(shù)據(jù)上傳中央控制單元和對主機及 10kV系統(tǒng)進行保護等。中央控制單元由 2臺研華工控機組成,主要負責對所有接受的數(shù)據(jù)及信息進行分析、處理、分類并予以動態(tài)顯示,同時接受管理人員的指令并通過網(wǎng)絡系統(tǒng)將指令下達給現(xiàn)場控制單元。為了保證少人值守的可靠性,2臺工控機互為熱備用。網(wǎng)絡管理單元采用TCP/IP以太網(wǎng),通訊速率為 10/100MBPS,是聯(lián)系以上兩單元的紐帶。網(wǎng)絡管理單元由 1臺 HP4100 WEB/數(shù)據(jù)服務器和 1臺 CISCO網(wǎng)絡交換機構成。

3 視頻監(jiān)視系統(tǒng)

該系統(tǒng)是綜合采用工業(yè)控制、計算機網(wǎng)絡、數(shù)字通信、多媒體圖文處理、圖像壓縮處理及信息顯示等技術,建立在網(wǎng)絡環(huán)境下的一體化遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng),由江蘇省廣播電視研究所研發(fā)制作。系統(tǒng)在站內和周圍共配置 2個全方位室外攝像監(jiān)視點和 16個固定的室內攝像點,對主機組、輔機設備、組合電器、主變壓器、高低壓控制室等主要機電設備、建筑物及其周圍的現(xiàn)場情況進行全方位的監(jiān)視和管理,并且具有音頻監(jiān)聽功能,使運行管理人員能夠對現(xiàn)場關鍵設備和關鍵部位進行直接的觀察了解,作為對自動化監(jiān)控系統(tǒng)的補充,為運行管理人員及時、準確地提供泵站各種現(xiàn)場信息,提高了對泵站的監(jiān)控水平,增強了實現(xiàn)少人值班的可靠性。

4 六氟化硫封閉式組合電器

淮陰二站變電站 110kV系統(tǒng)設備在江蘇水利工程上首次采用了六氟化硫封閉式組合電器(以下簡稱 GIS),選用型號為 ZF6-110,其中母線采用三相共箱式封閉母線。國際上稱 GIS為“氣體絕緣開關設備”(Gas Insulated Switchgear),它將一座變電站中除變壓器以外的一次設備,包括斷路器、隔離開關、接地開關、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母線、電纜終端、進出線套管等,經優(yōu)化設計有機地組合成一個整體。對于傳統(tǒng)的戶外一次設備而言,GIS具有不可比擬的優(yōu)越性。因采用絕緣性能卓越的六氟化硫氣體做絕緣和滅弧介質,所以能大幅度縮小變電站的體積,實現(xiàn)小型化。由于帶電部分全部密封于接地的金屬殼體內,其中充滿惰性 SF6氣體,大大提高了可靠性和安全性,抗地震性能也較好,對電磁和靜電實現(xiàn)屏蔽,噪音小,抗無線電干擾能力強。因其滅弧系統(tǒng)先進,大大提高了產品的使用壽命,因此檢修周期長、維修工作量也較小且很方便。應用 GIS的眾多優(yōu)點為淮陰二站減少運行人員人數(shù)和減少巡視、維護工作量,以及近期實現(xiàn)少人值守的目標奠定了基礎。

5 低壓電動機管理控制器

淮陰二站選用泵型為全調節(jié)立式軸流泵,主泵葉片角度在江蘇省泵站系統(tǒng)首次采用低壓電動機管理控制器(簡稱 MMC)實現(xiàn)全過程的自動化調節(jié),為主機泵的優(yōu)化運行和提高大型泵站的現(xiàn)代化水平提供了有利條件。操作時,除可以利用面板進行啟、停電動機,查看數(shù)據(jù)和狀態(tài),就地編程和設定參數(shù)等本地控制外,還可以通過通訊接口方式進行遠程控制。所選用的 MMC功能也極為強大,可以測量和顯示各類電流、電壓、功率、電度等值;可以對過負荷、速斷、相不平衡、接地、低電流等各類故障進行保護和報警;可以統(tǒng)計記錄電動機運行的多項數(shù)據(jù)和信息。另外,還允許設定一系列常規(guī)維修的時間間隔,當時間超標時,發(fā)出警報,提示管理人員作潤滑、接觸器檢查等相關項目的維護。

6 分布式變電站綜合自動化系統(tǒng)

淮陰二站變壓器保護應用南瑞繼保電氣有限公司生產的 RCS-9000型分布式變電站綜合自動化系統(tǒng),相對于傳統(tǒng)的繼電器保護方式可以說是邁進了一大步。該系統(tǒng)是南瑞公司運用新技術、新規(guī)約將已得到廣泛應用的 LFP-900系列和 RCS-900系列兩大系列的保護和保護測控一體化裝置緊密集成起來,而推出的新一代集保護、測控功能于一體的新型變電站綜合自動化系統(tǒng)。由 RCS-9000系列分散式保護測控裝置構成的綜合自動化系統(tǒng)是一個分層式系統(tǒng),它按一個元件一套裝置分布式設計配置,直接就地安裝在控制樓二樓低壓室內的其中一只開關柜上,各間隔功能獨立,各裝置僅通過網(wǎng)絡聯(lián)結,信息共享。整個系統(tǒng)不僅靈活性很強,而且可靠性也得到很大提高,任一裝置故障僅影響一個局部元件。該設備采用友好的人機界面,操作也很簡單。裝置采用全漢化的大屏幕液晶顯示,對比于其他自動化設備的大量英文菜單,無疑更適應于基層的水利管理人員。系統(tǒng)還配備了一臺打印機,核對定值時可以打印出來慢慢計算核對,比較方便。

7 綜合繼電保護器

淮陰二站主電機和線路保護一改傳統(tǒng)的繼電保護模式,采用了功能強大的由美國通用公司生產的綜合保護設備M60和 SR750。3臺M60分別用于3臺主電機的測量、控制和保護,5臺SR750分別用于10kV進線、聯(lián)絡、站變、所變和發(fā)電回路的測量、控制和保護。M 60和 SR750保護管理繼電器是建立在通用平臺上的新一代模塊式保護繼電器,集保護、測量、控制、管理等功能于一體。尤其值得提出的是,M 60和 SR 750均具有很強的故障錄波和事件記錄功能,因而給系統(tǒng)的運行調試、維護修理提供了一項有力的保證。

8 附屬設備、自動化元件等選型

主機勵磁設備采用北京前鋒電子應用公司生產的 WKLT-41型微機控制增安型無刷同步電機勵磁裝置。該裝置徹底解決了其它勵磁裝置存在的起動脈振、投勵滑差捕捉不到、投勵沖擊、運行中起動電阻發(fā)熱等問題,能實現(xiàn)閉環(huán)調節(jié)和控制,可使同步電動機和供用電網(wǎng)絡的動態(tài)穩(wěn)定性加強;具有失步保護和不減載自動再同步性能,并具有常規(guī)勵磁不能實現(xiàn)的許多控制、限制、保護和自診斷自恢復功能。該裝置采用全數(shù)字式勵磁調節(jié),有兩個完全獨立的自動通道互為備用,使得整機可靠性提高。系統(tǒng)還通過 RS485口與微機監(jiān)控系統(tǒng)相連。

站內高開柜采用長江電器股份有限公司生產的KYN28-12型中置式高壓開關柜,配套 ABB公司生產的 VD4-1026-25型真空斷路器。低壓開關柜采用東源集團有限公司生產的 MNS抽屜式低壓柜,主要空開型號有:NS630H/4 STR53UE、NS250H/3 STR22SE S160H STR22SE、NS100H/3P STR22SE等。柜面布置有 CD194I-4S1型數(shù)字式綜合顯示器,可以實時顯示線路的電流、電壓值。綜合顯示器配有通訊口,通過 MODBUS規(guī)約與微機進行通訊,把信息發(fā)送給上位機。

直流系統(tǒng)采用 PZDZ型直流電源屏。直流電源屏上設有 3臺充電機,其中 2臺互為熱備用,1臺冷備用,確保充電機可靠工作。電池監(jiān)視屏上主要由18節(jié) 12V 40AH全密封免維護電池和 ZKW-1A電池監(jiān)測儀組成,可以監(jiān)測電池電壓,對總電壓上下限、單只電池電壓上下限進行設定,發(fā)生異常情況時發(fā)出報警信號。

以可靠、兼容為前提,選用了重慶川儀廠生產的PT100溫度傳感器、VEGA公司生產的 VEGASON53超聲波物位計、美國 MSP系列和 KYB19系列壓力傳感器等,用于對供水母管壓力、上下游及排水廊道水位、揚壓力、真空泵壓力、空壓機壓力、駝峰壓力、檢修門后壓力等進行測量變送轉換并送入PLC系統(tǒng),以實現(xiàn)自動測控。其它諸如壓力表、電磁閥、電液換向閥等元器件均選用可靠的進口或合資廠的產品或采用國內成熟產品,做到執(zhí)行元件與控制相協(xié)調。

9 通信系統(tǒng)自動化

微機監(jiān)控系統(tǒng)和視頻監(jiān)視系統(tǒng)都可以通過WEB/服務器與江蘇省水利系統(tǒng)內部局域網(wǎng)相連,網(wǎng)內用戶可以直接通過瀏覽器輸入網(wǎng)址,在取得相應的權限后實施相應的監(jiān)視或操作。變電站與市供電局調度中心之間通過 6.3kmADSS光纜及 9.0km普通光纜進行通信,實時將變電站各種運行參數(shù)、信號傳輸?shù)秸{度中心,便于地方電網(wǎng)的統(tǒng)一監(jiān)測、調度,增加了安全系數(shù)。

10 消防系統(tǒng)自動化

淮陰二站裝設了由無錫藍天電子有限公司生產的 JB-TB-3100A型通用火災報警控制器(聯(lián)動型)、依愛消防電子有限公司生產的 EI-2000QT型火災報警控制器(聯(lián)動型)及 SDE滅火裝置、火源監(jiān)測設備等組成的火災自動報警系統(tǒng)及消防聯(lián)動控制系統(tǒng),在全站可能引發(fā)火源的中控室、高低壓室、主變室、GIS室、辦公室、會議室等處,裝設感煙、感溫探頭進行監(jiān)測,一旦發(fā)生火災能音響報警,并在控制器上附帶的大屏幕、高清晰且自帶夜光的液晶顯示屏以中文方式迅速、準確地報告著火地點。如果是高、低壓控制室發(fā)生火災,系統(tǒng)還立即發(fā)出指令,將安置于現(xiàn)場的 SDE氣體滅火裝置在指定的延時后自動噴氣滅火。該系統(tǒng)還設有標準的 232-C及485通訊口,具有異地聯(lián)網(wǎng)及遠程通信能力,增強了少人值守的遠程監(jiān)控能力。

淮陰二站建成 8年以來,實現(xiàn)了少人值守的安全運行目標,以上幾項關鍵技術的應用功不可沒。