集控中心实施方案.docx
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集控中心实施方案
下索子沟流域集中控制中心
实施方案
康定县吉能水电开发有限责任公司
二○一○年六月
1．下索子沟流域项目简介
1.1流域及电站概况
下索子沟又名座棚沟，为康定县境内大渡河右岸一级支流。
下索子沟发源于康定以北的滑山（主峰海拔约5518m）北麓，从海拔5704m以上的高山向东北流经座棚沟、磨盘椅、十七道拐、三道桥，汇入大渡河。
下索子沟水电可开发河段，从大渡河的沟口至海拔3300m。
即可开发河段为18.6km。
规划河段内落差达1640m，平均比降为88.17‰，在该河段内水力资源采用梯级开发，布置了5级6站，总装机容量7.99万kW。
概述如下：
（1）柳林子沟水电站
柳林子沟水电站是下索子沟梯级开发的第一级电站，电站装机容量1.48万kW，采用引水式开发。
电站坝址处控制流域面积83km2，多年平均流量2.604m3/s。
电站额定水头475.2m/355.2m。
水库正常蓄水位3329.94m/3328.56m/3202.74m，电站为径流式。
电站装机2台0.56万kW、1台0.36万kW水轮发电机组，总装机容量1.48万kW。
电站保证出力0.3129万kW，多年平均发电量0.7452亿kWh，年利用小时数5037h/5032h。
电站的主要开发任务为发电。
（2）两河口水电站
两河口水电站是下索子沟梯级开发的第二级电站，电站装机容量0.5万kW，采用引水式开发。
电站坝址处控制流域面积76.3km2，多年平均流量3.138m3/s。
正常蓄水位2820m，电站为径流式。
电站安装2台0.25万kW水轮发电机组，总装机容量0.5万kW。
电站保证出力0.1263万kW，多年平均发电量0.2574亿kWh，年利用小时数5149h。
电站的主要开发任务为发电。
（3）谢家沟水电站
谢家沟水电站是下索子沟梯级开发的第三级电站，电站装机容量2.4万kW，采用引水式开发，具有日调节水库。
电站坝址处控制流域面积132.9km2，多年平均流量4.518m3/s，电站额定水头410.17m。
水库正常蓄水位2678m，总库容12.1万m3，调节库容10.2万m3，水库具有日调节能力。
电站安装2台1.2万kW水轮发电机组，总装机容量2.4万kW。
电站保证出力0.715万kW，多年平均发电量1.204亿kWh，年利用小时数5016.9h。
谢家沟电站具有日调节能力，电站的主要开发任务为发电。
（4）三道桥水电站（调度命名：
下索子水电站）
三道桥水电站是下索子沟梯级开发的第四级电站，电站装机容量3.0万kW，采用引水式开发。
电站坝址处控制流域面积173.5km2，多年平均流量5.44m3/s，电站额定水头485m。
正常蓄水位2243m，为径流式电站。
电站安装2台1.5万kW水轮发电机组，总装机容量3.0万kW。
电站保证出力0.6911万kW，多年平均发电量1.5739亿kWh，年利用小时数5246h。
电站的主要开发任务为发电。
（5）三道桥尾水电站
三道桥尾水电站是下索子沟梯级开发的第五级电站，也是最后一级，电站装机容量0.35万kW，电站利用三道桥电站尾水落差发电，采用引水式开发。
电站坝址处控制流域面积193.2km2，多年平均流量6.06m3/s。
正常蓄水位1735m，电站为径流式。
电站安装2台0.175万kW水轮发电机组，总装机容量0.35万kW。
电站保证出力0.0718万kW，多年平均发电量0.1713亿kWh，年利用小时数4894h。
电站的主要开发任务为发电。
（6）文昌沟水电站
文昌沟水电站是利用下索子沟的支沟文昌沟进行引水发电的电站，电站装机容量0.26万kW。
电站坝址处控制流域面积21.6km2，多年平均流量0.678m3/s。
正常蓄水位3060m，电站为径流式。
装机2台0.13万kW水轮发电机组，总装机容量0.26万kW。
电站保证出力0.651万kW，多年平均发电量0.147亿kWh，年利用小时数5654h。
电站的主要开发任务为发电。
按照开发现状及开发计划，三道桥电站（下索子电站）巳于2010年1月3日并入国家电网进行正式运行。
谢家沟电站、三道桥尾水电站计划2010年10月投产。
柳林子、两河口、文昌沟电站的初步设计巳经政府有关部门审批，正在做开工前的准备工作。
两河口电站、文昌沟电站计划2011年12月投产，柳林子沟电站计划2012年12月投产。
预计到2012年左右，下索子沟全部梯级电站均投产发电。
1.2下索子沟梯级电站的接入系统方案
依据西南电力设计院“康定下索子沟梯级电站接入系统设计（检索号：
50－X327K－X0901）（一次部分）”及“四川省电力公司《关于三道桥电站220kV线路及其系统通信新建工程初步设计审查意见的函》”，下索子沟流域梯级电站接入系统方案如下：
三道桥电站以220kV出线2回，其中1回接入500kV康定变电站（调度命名为：
下定线），另一回由拉角沟电站接入。
下定线在巴定线（巴郎沟电站至500kV康定变电站220kV线路）25号塔处与巴定线采用同塔双回架设。
下定线导线型号为为LGJ-2×400，长度约40km，220kV线路上均架设有复合地线光缆（OPGW）。
对下索子沟其它各梯级电站，根据其装机容量和地理位置，分别采用35kV出线和10kV出线，在三道桥电站汇集后升压至220kV。
最终，下索子沟各电站（总装机容量7.99万kW）均通过三道桥～500kV康定变电站220kV下定线路送出至国家电网。
具体方案如下：
柳林子沟电站（1.48万kW）和文昌沟电站（0.26万kW）各以一回35kV线路（LGJ-185/3km及LGJ-35/1km）接入两河口电站。
在两河口电站（0.5万kW）汇流后再以一回35kV线路（LGJ-240/5km）接入谢家沟电站。
在谢家沟电站（2.4万kW）汇流后再以两回35kV线路（LGJ-240/4.5km，同塔双回架设）接入三道桥电站。
三道桥尾水电站以10kV电缆线路接入三道桥电站机端10kV母线（两电站相距400m左右）。
以上所述35kV线路上亦均架设复合地线光缆（OPGW）。
在三道桥电站220kV升压站内安装一台120MVA的三卷变压器，电压等级为220/35/10kV千伏，10kV侧用于接入三道桥电站及其三道桥尾水电站接入，35kV用于谢家沟电站、两河口电站、柳林子沟电站、文昌沟电站接入，220kV侧用于接入系统。
上述接入系统设计方案巳获四川省电力公司批准。
四川省电力公司以“川电计[2007]1号《关于甘孜州康定县三道桥水电站接入系统可行性研究报告的批复》”下达了批复意见。
参见：
下索子沟梯级电站接入系统方案示意图（如下图所示）。
2．下索子沟流域梯级水电站集控中心工程
2.1下索子沟流域梯级采用集控的必要性
由于下索子沟梯级6个电站分布在下索子沟和文昌沟支沟,流经的狭窄地带，彼此相距较近（全长18.6km），落差集中，达1640m，均属同一流域。
且整个梯级站均以35kV（或10kV）电压在三道桥电站220kV升压站汇集，通过220kV下定线一点上网，属于同一业主（康定县吉能水电开发有限责任公司）开发。
这就为梯级的集控创造了条件。
从运行的可靠性和经济性出发，集控的要求不仅必需而且可行。
实现集中控制、统一管理,可以最好的利用资源。
各站的各台机组间，可以实现最佳的组合，可以极大地提高电站的整体效益。
而且采用集中监控，各梯级站可以完全过渡到“无人值班”的模式。
这不仅会节约开支而且会避免因人员操作不当所造成的经济损失。
实施梯级集控，虽将增加投资，但由于减少了一定的运行人员的支出（工资及其它），减少了甚至消除了因人员误操作造成停机，停电带来的发电量损失，以及实现了机组的经济运行，所增加的发电量，会在很短的时间内补偿这部分多出的基建投资。
2.2集控中心地址选择
考虑到下述原因，下索子流域集控中心设置在三道桥电站（也即：
下索子电站）：
（1）下索子沟流域负荷全部集中到三道桥电站一点上网；
（2）三道桥电站距电网500kV康定变电站最近；
（3）三道桥电站距流域行政管理中心较近。
2.3集控中心方案上报及批复
2008年3月向四川省电力公司上报了由中国水利水电第十工程局勘测设计院编制的《康定县下索子沟流域三道桥水电站工程集控中心初步设计报告》，3月18日，由省电力公司组织召开了技术评审会，并于同年6月2日以“川电调度【2008】54号文下发了《关于印发康定县下索子沟三道桥电站集控中心接入系统设计方案审查会纪要的通知》”。
2.4集控中心体系结构
根据下索子沟流域梯级电站的特点及装机规模，集控中心由如下几个体系结构组成：
（1）集控中心计算机监控系统。
（2）集控中心调度自动化
（3）集控中心通信。
（4）集控中心工业电视。
3．集控中心体系结构介绍
3.1集控中心监控系统
3.1．1集控中心监控系统的主要功能
下索子沟梯级的计算机集中监控系统（即下索子沟流域集控中心监控系统）按全部梯级电站实现无人值班（少人值守）并在中心处与系统“一点”相联的原则的总体要求设计。
为了很好实现集控监控系统功能，确保使用可靠，下索子沟流域集控中心计算机监控系统选用的南京南瑞集团公司提供的产品及技术服务。
集控中心监控系统的主要功能如下：
3.1.1.1总体要求
3.1.1.1.1控制与调节方式
正常运行时，由梯级集控中心计算机监控系统对梯级水电站（即：
三道桥电站、三道桥尾水电站、谢加沟电站、柳林子沟电站、两河口电站、文昌沟电站）进行远方实时控制、安全监视及调度管理，梯级各电站站控层正常情况下均不设有运行值班人员。
当主干网络故障使得梯级水电站的现地控制单元与梯级集控中
心计算机监控系统联系中断时，可通过电站内的预留主机兼操作员站或现地控制单元进行相关控制、操作及监视。
计算机监控系统具有多种调控方式，以满足梯级水电站运行的需
要。
为了保证控制和调节的正确、可靠，操作步骤按“选择－确认－执行”的方式进行，并且每一步骤都有严格的软件校核、检错和安全闭锁逻辑功能，硬件方面也有防误措施。
3.1.1.1.2控制方式
（1）现地控制单元：
全自动控制，自动分步控制和手动分步控制。
（2）电站内主机兼操作员站：
全自动控制，自动分步控制
（3）梯级集控中心：
全自动控制
（4）省调：
AGC控制
在梯级水电站的现地控制单元上设置“远方/现地”选择开关，站内计算机系统主机兼操作员站上设置“远方/现地”选择软开关。
3.1.1.1.3负荷给定方式
（1）由运行人员在梯级集控中心操作站给定梯级水电站总负荷或
机组设定值。
（2）由负荷曲线自动给定梯级水电站总负荷，自动制定开、停机
计划和机组负荷分配。
（3）由梯级集控中心根据AGC/EDC算法给定梯级水电站总负荷，
自动分配给各机组。
3.1.1.1.4机组负荷分配方式
（1）由运行人员在中控室给定负荷。
（2）由AGC、AVC自动给定负荷。
（3）由梯级集控中心远程操作站给定负荷。
（4）直接在现地控制单元上设定机组负荷。
3.1.1.2主要功能
3.1.1.2.1数据采集和处理
1）采集梯级水电站现地控制单元自发性上送的实时数据。
2）更新实时数据库。
3）运行数据存盘，历史数据保存，保证数据的连续。
4）对采集到的各现地控制单元的各种数据进行分析和处理。
5）汇集本流域梯级电站实时远动信息，向省调和地调报送，
同时各站也可直采直送；接受省调对本流域梯级电站的遥控、遥调命令，负责通过电站监控系统贯彻实施。
3.1.1.2.2运行监视和事件报警
1）状态变化监视：
所有开关量的状态改变都显示、记录，并
可根据需要选择打印。
2）越/复限检查：
接受各现地控制单元的越限报警信号，如模
拟量越/复限、梯度越限、开关量状变和监控系统自诊断故障等各种信息。
当发生紧急事件时，如保护装置动作、机组事故停机等，自动推出相应画面和事故处理指导，画面闪光和变色，打印事故追忆记录。
3）过程监视：
监视机组开、停机过程。
显示过程的主要操作步骤，当发生过程阻滞时，在显示阻滞原因，并将机组自动转换到安全状态或停机。
4）趋势分析和异常监视：
提供趋势（分析）功能以用于显示一些
变量的变化，趋势分析程序能在趋势显示画面上以曲线形式显示趋势数据。
站控级计算机能储存至少30帧趋势显示，每帧能显示至少6条趋势曲线。
梯级集控中心计算机的趋势显示能使用10种不同的时间标度，趋势显示间隔时间能由运行人员在操作员站键盘上进行选择,并能进行在线趋势显示。
采样周期最小为250ms，时间长度最小为10min，并可以自由组态。
提供在起动过程中发电机和水轮机轴承的温度─时间趋势监视。
趋势数据主要为以下类型：
A.甩负荷时的电流、电压、转速及进口压力分析，采样周期不大于250ms，时间长度为10min，共计24点；
B.开机过程温度分析，采样周期不大于1s，时间长度为30min，共计72点；
C.正常运行时的温度分析，采样周期为10s，时间长度为4h，共计96点；
D.正常运行时的非温度量分析，采样周期为10s，时间长度为4h，共计100点；
E.日负荷曲线，采样周期最小为1min，可以组态，时间长度24h，
共计8点；
F.年负荷曲线，采样周期为1h，时间长度为1年，共计8点；
5）事故和报警报告
事故顺序记录：
反映系统或设备状态的离散变化顺序记录。
A.事件和报警按时间顺序列表的形式出现。
记录各个重要事件的
动作顺序、事件发生时间（年、月、日、时、分、秒、毫秒）、事件名称、事件性质，并根据规定产生报警和报告。
事件的排列是最新数据冲掉最老数据。
事件和报警储存在站控级计算机的数据库内，根据操作员的需要将依以下的形式显示在屏幕上：
过程事件表、过程报警表、系统列表。
B.事件表至少包括5000个最新的事件。
每个事件打印输出占有
一行，这一行包括日期、时间、信号描述和信号状态。
这里日期按年、月、日给出，时间按时、分、秒、毫秒给出。
信号描述是指信号名称，状态，和/或模拟量限值的一串文本。
事件记录作为历史记录保存两年，并能在线检索，支持组态及过滤功能。
C.报警表包括3000个最新的报警量。
报警量被操作员确认和报
警条件消失后从报警表中撤消。
如果有最新的未被确认的报警行和如果有从有关对象的动态数据显示出特定颜色的状态指示,则在所有的画面上闪光指示报警,直到该报警被确认后才转为静态显示，并保留到与报警条件存在的时间一样长，支持组态及过滤功能。
报警被确认是通过操作员的键盘和鼠标来实现的。
可用两级报警优先权，并用下列颜色指示:
红色:
高级优先,如跳闸或主设备故障;
黄色:
警告,要求运行人员纠正故障;
报警按顺序以1ms分辨率的发生时间打印出来。
当操作人员已知道所有状态变化和报警状态变化，以及电力系统的异常状态已被清除，报警报告予撤除。
报警表包括全部报警状态和模拟量越限报警。
D.系统列表指出计算机监控系统的报警和事件，如果系统已发生
了故障，在显示屏幕上指示出故障信息，并记录在历史数据库内，保存两年，并可在线检索，支持组态及过滤功能。
操作员能通过键盘沟通系统获得详细的信息。
系统报警通过键盘和鼠标确认。
E.梯级集控中心计算机操作员站最少能显示最新30条事件、报
警和系统列表。
操作员能通过键盘逐页翻屏选择所要观察的一页。
F.操作员能在事件、报警、和系统列表发生时手动或自动打印。
事件按顺序并以1ms分辨率打印出发生事件的时间。
操作员可取消任意打印任务。
6）事故追忆和相关量记录
系统始终存储事故发生前20个采样点和事故后20个采样点的主要参数及数据采样值，每个采样周期为1s。
事故追忆值为220kV线路有功和无功功率、三个线电压、三相电流及频率；主变零序电流和主变温度；发电机定子三相电压、三相电流、一个线电压、转子电压和电流、有功功率、无功功率、转速、喷针位移、流量等。
相关量记录：
当220kV线路、发电机、主变等发生事故时，监控系统同时记录各参数的对应数值。
当机组推力轴承、上导、下导、水导、定子线圈温度越限报警时，同时记录该机组的上述参数值。
计算数据：
功率总加、维护管理统计等计算。
7）语音报警及短信
当系统发生所设定的故障及事故报警时，可启动集控中心的普通
话语音报警，并根据故障和事故的分类和级别，可向指定人员发送手机短信息。
3.1.1.2.3人机联系及操作要求
支持4组不同权力的用户级能识别6个具有各自口令的用户，进入前，授权运行人员必须登记“用户名”、“口令”，通过口令能准确地进入。
每个用户被分配到4个组中，通过口令操作使得每个用户可以进行独立的进入和退出。
梯级集控中心计算机监控系统配置全套外部设备，具有通用字符
标准键盘和鼠标，彩色显示器。
以运行实时应用程序并执行如下功能：
1）管理梯级电站的运行自动化，即梯级电站的自动发电控制
（AGC）（EDC）、自动电压控制（AVC）等；
2）历史数据保存和检索；
3）画面显示
4）既能用英文也能用中文字母编辑信息，汉字输入至少支持
拼音和五笔输入方法。
5）操作员站能完成实时的监视、控制调节和参数设置等，但
不允许修改或测试各种应用软件。
事故时自动或按人员召唤实时打印主要设备的各类操作，事故和故障记录及有关参数和表格，打印机具有硬拷贝功能。
工程师工作站主要完成系统（包括现地控制单元）生成、启动、备份、恢复，管理维护和故障诊断，应用软件的开发和修改，数据库修改、图形显示和报告格式的生成、运行人员的操作培训，以及系统（包括站控级和现地控制单元）的在线测试。
6）实时控制和调节
A.有功功率控制调节
B.无功功率控制调节
C.机组自动、分步开/停/紧急停机，同期并网以及运行工况的转
换；监视机组开、停机过程，显示过程的主要操作步骤，当发生过程阻滞或出现异常情况时，程序中止执行，显示阻滞原因、提示故障部位和操作指导，并将机组自动转换到安全状态或停机，操作员也可以进行人工干预。
D.控制断路器及隔离开关的投入和切除。
E.闸门控制（当闸门控制屏的开关在“远方”方式时，可以实现从
现地控制单元控制闸门的开启、关闭和停止；当闸门控制屏的开关在“现地”方式时，由闸门控制屏自身闭环控制）。
F.公用设备控制。
可对全厂的公用设备，如中、低压空压机、排水泵、风机等进行监视、控制。
7）借助于键盘和鼠标，可查询梯级电站的实时生产过程的状况或征询操作指导意见，将有关参数、条文用画面显示或打印出来，通过画面显示的图形、数据的实时变化、闪光和报警语句监视电站的实时运行状况，并可通过图形上的软功能键对电厂的运行过程发出控制命令。
可发出机组启/停、有功功率增减、无功功率增减、断路器分合闸命令、闸门开启关闭命令，隔离开关的分/合，油泵、水泵、风机等公用设备启/停等命令，并可设置和修改各项给定值和限值。
交互产生或修改用于实时显示的图形文件及相应图形库，符号库和汉字编辑。
8）屏幕显示器
图形系统为全图形中文动态画面，具有完备的手段实现图形任意移动，能方便地对图形进行建立、扩充、平移、增/删、翻动等。
屏幕显示器能自动或经运行人员的召唤，实时显示电站内主系统的运行状态、主要设备的动态操作过程、事故和故障、有关参数和运行监视图、操作接线图等画面，以及趋势曲线，各种一览表、测点索引等，定时刷新画面上的设备状况和运行数据，且对事故报警的画面具有最高优先权,可覆盖正在显示的其它画面,事故时自动推出画面和处理指导。
并可经运行人员的召唤，显示有关历史参数和表格等。
屏幕显示器具有多窗口及动态汉字显示功能，可对屏幕上任意区域拚装所关注的多个独立画面，并在画面上输出汉字，汉字符合中华人民共和国国家二级汉字库标准。
（包括菜单、操作提示、报警语言、报表、汉字搜索、操作员信息提示等）。
主要画面及表格如下：
·各电站的主接线及流域总主接线图
·各类曲线
·各类棒图
·正常操作及事故操作指导
·各电厂厂房布置图，厂区枢纽布置图
·厂房横剖面图
·首部枢纽布置图
·发电机引水系统纵剖面图
·各系统二次接线图
·主机及其附属设备系统图
·全厂公用系统图
·其它运行需要的图
·操作记录统计表
·事故和故障统计表
·继电保护定值表
·越限报警报表
·事件顺序记录报表
·电量分时计度报表
·日、月、年生产报表
·设备运行状态统计报表
·历史报表
·负荷调度表
·负荷指导表
·其它运行管理所需要的表格及画面图形
9）打印
打印机具有汉字功能。
能实时打印用户进入和退出的信息及日、月、年等各种生产报表；故障、事故时系统能自动记录，能在事故时自动或按人员召唤实时打印主要设备的各类操作，事故和故障记录及有关参数和表格；经运行人员的召唤打印有关历史参数和表格等。
打印机具有硬拷贝的功能。
3.1.1.2.4自动发电控制（AGC）
1）电站的频率保持或接近额定值
2）220kV线路的输送功率保持或接近规定值
3）根据下达的发电功率或负荷曲线，按安全、可靠、经济的原则确定最佳运行的电站及机组台数、电站运行组合方式及机组的组合方式和机组间最佳有功功率分配，进行电站机组出力的闭环调节，并自动开、停机组。
4）根据上级调度单位下达的的日负荷曲线以及AGC命令和正
常调度要求、根据全流域的流量平衡原则、结合考虑电气安全运行和机组运行限制条件等，对全流域内梯级电站和参与联合控制的机组制定出运行计划，并实时地自动地将有功负荷分配到流域内各机组，以确保梯级电力系统的安全、经济运行。
自动发电控制的基本任务就是在满足各项限制条件的前提下，以迅速、经济的方式控制梯级各电站的有功功率，使其满足电力系统需要。
5）集控中心的实时AGC不仅要考虑各电站之间的电力联系，
还必须根据各电站的来水情况和上游水位，充分考虑梯级电站间的水力（流量和水位）联系，在保证满足电力调度要求的前提下，实现各个梯级电站之间的协调、经济和安全运行。
6）控制目标和原则
在实现上述梯级发电优化控制的功能时，AGC的目标是在保证
梯级发电满足给定总功率及其它限制的条件下，使梯级发电耗水量或弃水量最少，并考虑以下条件：
a．省调对各梯级电站发电要求；
b．电站机组的运行限制条件，避开机组振动和空蚀区；
c．全流域流量平衡的要求；
d．其它项限制条件。
在实现上述目标时，集控中心AGC充分利用其获得的整个流域
内各个电站的电力和水力数据资源，将流域内各个电站视为一个整体来考虑。
由于四川省调度中心主站系统AGC将采用控制到流域、控制到
单站和控制到机组等多种调控方式，集控中心AGC的功能至少按照以下三个层次来考虑：
①上级调度系统只给出全流域总负荷
在这种控制方式下，集控中心AGC以此调控命令为边界条件，
首先对具有最大调节能力的电站（例如龙头电站）进行调节，其次再根据流量平衡原则，考虑梯级电站之间放水流量和水流到达时间等、随之调节后续电站的出力，在满足调度要求的前提下，根据水力优化和流量平衡原则，迅速、经济、安全、实时地确定各电站最佳运行的机组台数、机组的组合方式和机组间最佳有功功率分配，进行各电站机组出力的闭环调节，从而实现全流域内的AGC控制。
②上级调度系统给出单站的全站负荷
在这种控制方式下，集控中心AGC根据调度系统对电站的负荷要求，按安全、可靠、经济的原则对电站进行多区域的AGC计算，确定电站内部的最佳运行的机组台数、机组的组合方式和机组间最佳有功功率分配。
在满足调度负荷曲线的前提下，另一个电站各机组按照流量平衡原则，随上述电站的出力变化做出相应调节，如果经过调节仍不能满足流量平衡要求，由此产生较大的水力波动，集控中心自动产生报警信号，上送调度系统，请求调度进行负荷调整。
③上级调度系统仅给出单站的一台机组的负荷
在
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