大金坪水电站湾坝闸首400V负荷开关自动控制改造

大金坪水电站湾坝闸首400V负荷开关自动控制改造

刘忠超

（四川松林河流域开发有限公司，四川 雅安 625400）

摘要：本文分析了大金坪水电站湾坝闸首400V坝用电系统现状及坝用电控制系统的不足，根据现有设备具备功能，通过敷设控制电缆、完善PLC控制程序、监控上位机操作功能构建，实现对湾坝闸首400V开关、坝区柴油发电机的远程自动控制，实现对母线电压的采集和监视，提高坝区母线供电可靠性，满足“无人值班，少人值守”运行模式。

关键词：400V负荷开关；PLC；自动控制

引言

大金坪水电站是由湾、洪两坝联合引水，松林河干流建厂发电的引水式电站。湾坝河利用无压引水隧洞向洪坝河引水，隧洞长1907.0m，进口位于湾坝闸首左岸、冲沙闸进口上游12m处。出口位于洪坝闸首洪坝闸址坝上游约900m处右岸。湾、洪两库间引水隧洞采用无闸门控制、无拦污栅方式。两库间过流流量可通过降低（或升高）湾坝水库水位来控制。电站为日调节、高水头引水式电站，装机容量129MW，设计水头185.00m，设计引用流量79.2m3/s，保证出力28.6MW，年发电量6.32亿kW·h，年利用小时数4900h。

湾坝闸首坝用电由160kVA变压器（52B）供电，分两段运行，低压侧带联络开关（523DL）。 图1为湾坝闸首400V坝用电系统接线图，正常运行情况下坝用电由10kV金湾线或10kV湾洪联络线供电。为提高坝区母线供电可靠性，装设了一台120kW柴油发电机，即10kV金湾线、10kV湾洪联络线、柴油发电机都可以对坝区母线供电。

原湾坝闸首400V负荷开关控制采用的是手动控制回路，由现场值守人员通过屏柜面板按钮进行开关分、合操作，无论从开关状态监视还是控制输出方面，都属于纯手动方式，既不适应每年10月1日——次年6月1日间的无人值守模式，也不利于由于10kV线路停电后400V系统供电的快速恢复。

湾坝闸首400V负荷开关自动控制改造后通过大金坪中控室监控上位机远程操作，无需现场人员人为干预，实现湾坝闸首坝用电系统自动控制。

图1 湾坝闸首坝用电系统示意图

1 湾坝闸首400V负荷开关自动控制的设计目标

2.1湾坝闸首坝区400V母线供电的26DL、28DL、521DL、522-IIDL、523DL 开关可实现远程自动操作，不仅可在湾坝闸首现地监控LCU屏上实现对上述开关的现地分、合操作，且可在大金坪监控上位机实现对上述开关的远程分、合闸操作。

2.2新增一套UPS电源设备，将现地监控LCU、断路器控制、信号回路、工业电视系统、三孔泄洪冲沙闸门的油压装置控制电源接入UPS电源，当外部交流失电时，UPS电源不间断供电保证设备正常操作。

2 湾坝闸首400V负荷开关自动控制的技术方案

2.1根据设计目标，拆除旧柴油发电机，新安装一台400V、120kW柴油发电机、带远控功能的控制箱及蓄电池等成套设备。

2.2在湾坝闸首现地监控LCU屏增加PLC开入、开出模块、继电器插箱，自主敷设电缆和配线，实现开关的远方控制和开关位置信号上送现地监控LCU。

2.3安装电压变送器，将电压信号转换为0-24mA，接入湾坝现地监控LCU模拟量输入备用测点，实现400V母线电压监视。

2.4更新湾坝闸首现地监控LCU屏PLC控制程序，同步修改大金坪监控上位机程序，通过控制程序完善，实现400V负荷开关远方控制。

2.5更新触摸屏及大金坪监控上位机画面显示，构成坝区母线供电系统友好的人机界面窗口实现26DL、28DL、521DL、522-IIDL、523DL，柴油发电机出口开关状态显示和故障、事故报警的提示。

3 湾坝闸首400V负荷开关自动控制的技术方案的具体内容

3.1分别敷设1根3*2.5mm2控制电缆和1根7*1.5mm2信号电缆至10KV金湾线断路器26DL柜、10KV湾洪联络线断路器28DL柜、湾坝52B低压侧断路器521DL柜、柴油发电机出口断路器522-ⅡDL、湾坝0.4kVⅠ、Ⅱ联络断路器523DL、柴油发电机控制箱并配线，满足开关现地、远程操作及位置信号上送要求。

3.2湾坝闸首现地LCU继电器开出拆箱安装、屏内接线端子安装、PLC新增开入、开出模块配线。

3.3设置电压监控点，分别监测柴油发电机出口电压和400V母线电压，判断柴油发电机供电时母线是否正常带电，见表1。

表1  400V电压监控点

3.4根据现场实际，在开关量模块增加开入、开出量表，并修改相关描述，见表2。

表2 开关量表

4 湾坝闸首400V负荷开关控制方式

4.1改造后，湾坝闸首坝区400V负荷开关有人工纯手动操作、现地触摸屏控制流程操作、大金坪监控上位机远程操作。

4.2正常情况下均由大金坪监控上位机远程操作，如遇特殊情况可由现场值守人员现地手动辅助操作。

5 结语

安全可靠的坝区供电关系到水库调度、闸门系统、配电设备的安全运行。坝区湾坝闸首400V负荷开关自动控制改造后将实现坝区配电系统的自动控制和状态监视，在10KV线路失电后能够保障UPS不间断供电时间内快速恢复400V系统事故，提高了400V负荷开关供电能力，同时也为“无人值班，少人值守”管理模式提供技术保障，同时为后期动力屏柜改造、大金坪洪坝闸首400V负荷开关自动控制积累经验。

参考文献：

[1] 谭华 罗仁彩. 葛洲坝二江电厂400V负荷开关自动控制系统改造[J]. 水电站机电技术，2002（1）.

[2] 鲍信湘. 利用可编程控制器(PLC)提高坝区母线供电的可靠性[J]. 提高水力发电技术促进海西经济建设研讨会论文集，2007：236-241.

作者简介：

刘忠超（1987年-），男，四川成都人，工程师，本科，从事水电站电气设备安装、检修和维护工作。